一种分数阶忆阻器的Verilog-A模型及应用

近年来,科研人员为研究忆阻器的电气特性及其在电路中的应用,建立了多种整数阶忆阻器的Verilog-A模型,但分数阶忆阻器的Verilog-A模型还未见报道.文章提出了一种分数阶忆阻器的Verilog-A模型,对其相关特性进行了分析,总结了参数对忆阻器电气特性影响的规律,并将此模型应用于脉冲宽度调制(PWM)电路中,通过...     

分数阶忆阻退化Jerk系统的特性分析与DSP实现

为了探究分数阶形式下该类系统的动力学特性,该文将分数阶微积分引入到忆阻退化Jerk系统中,增加了一个自由度,提升了系统性能。通过相图、分岔图、李雅普诺夫指数谱、复杂度混沌图等分析了系统的动力学特性,并采用DSP技术,实现了该系统的数字电路。研究结果表明,系统拓展到分数阶后有两种不同的单涡卷吸引子,系统随初值变化呈现倍周期分岔路径,在某些特定初值处系统演化路径出现跃变。系统具有无限多个吸引子共存。     

基于分数阶忆阻器的混沌电路分析与设计

提出了一种新型的分数阶忆阻混沌电路.首先,建立了分数阶忆阻器的数学模型,通过数值仿真验证了分数阶广义忆阻器满足忆阻器的基本特性.然后,将分数阶广义忆阻器与蔡氏振荡电路相结合,建立了一种基于分数阶广义忆阻器的混沌电路模型.通过稳定性理论,对分数阶系统的稳定性进行了分析.为了进一步研究电路参数对系统动态行为的影响,利用相位...     

新型二阶磁控忆阻器简化模型的设计与验证

忆阻理论的提出极大地推进了混沌系统的发展,丰富了混沌电路的动力学行为。运算放大器因其强大的信号处理能力,成为忆阻器电路模型的重要组成部分。本文基于低功耗差分对构建了一种极简化的运算放大器,该运算放大器将所需晶体管数目减少至2个;以此运算放大器为基础,设计了新型二阶磁控忆阻器的模拟等效电路模型和硬件实验电路。结果表明：激励信号频率增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积减小;激励信号幅度增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积增加。电路仿真结果与硬件电路实验结果验证了新型磁控忆阻器模型的有效性与设计方法的正确性。     

基于忆阻器的五阶MCK混沌电路研究

采用忆阻器替换分段线性电阻的方法,在Matsumoto,Chua和Kobayashi (MCK)提出的四阶混沌电路基础上,设计了一个含有忆阻器的五阶对称混沌电路,建立了五阶忆阻混沌电路的数学模型.采用常规动力学分析方法,分析了五阶忆阻混沌电路的平衡点集及其稳定性、Lyapunov指数.采用常规元器件,构建了五阶忆阻混沌电路的仿真模型,并进行了电路仿真实验.理论分析和仿真实验结果表明,设计的五阶忆阻混沌电路具有丰富的混沌行为,丰富了忆阻混沌电路的设计与应用.     

具有时滞的分数阶忆阻神经网络固定时间同步

文中研究了分数阶忆阻神经网络的固定时间同步问题。根据忆阻器的电压电流特性,建立一类具有时变时滞的分数阶忆阻神经网络模型。与传统的基于最大绝对值的记忆突触权值计算方法不同,通过引入数学变换,利用微分包含理论和集值映射,在Filippov解的框架下将分数阶忆阻神经网络转化为一类具有不确定参数的分数阶系统。在固定时间稳定性理论和可测选择定理的基础上,通过构造Lyapunov函数和利用不等式技术给出其固定时间同步的充分条件,并给出同步时间上界的计算式。通过反馈控制方法,构造合适的状态反馈控制器,使主从系统实现固定时间同步,且同步时间的上界与系统初始状态无关。通过仿真算例可看出所设计的控制器可以使系统快速地实现同步。     

二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像处理中的应用

该文研究了二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像增强与滤波中的应用问题。首先基于分数微积分的定义,建立了二维线性离散系统的分数阶差分状态空间模型。然后,提出了一种可应用于图像信息处理的二维分数阶卡尔曼滤波算法,并通过实验验证了该文提出算法的有效性。仿真结果证明,该算法增强了图像中的细节特征,同时消弱了图像中的背景噪声。     

忆阻器特性及其在电路设计中的应用

介绍了忆阻器的起源与发展历程,讨论了忆阻器的端口特性及其在电路设计中的应用,并将忆阻器的端口特性与电阻、电感、电容元件作比较;其次,讨论了目前比较常见的四种忆阻器的数学模型及其特点;最后,根据忆阻器具有的非线性特性和特殊的记忆功能,分析了其构成混沌电路、滤波电路及波形发生电路时,电路所具有的特殊性能。     

基于广义忆阻器的超混沌系统的研究与电路实现

基于通用忆阻器模型,设计了一个广义忆阻器并将其引入混沌系统,构建了一个新的四阶忆阻超混沌系统,探究了其动力学特性。首先对新型四阶忆阻超混沌系统的相图、耗散性、李雅普诺夫指数、稳定性等特性进行分析,发现其存在无穷多平衡点集,且比原系统有更高的维度、混沌性以及复杂度。通过进一步分析其动力学现象,发现随着参数和初值的变化,其分岔特性和李雅普诺夫指数反映出多吸引子共存等现象。最后通过数值仿真与模拟电路仿真的相图对比,验证忆阻混沌系统电路的可行性。新系统有着更复杂的非线性行为,因此具有更高的研究价值,同时为忆阻混沌电路的实际应用奠定了基础。     

一种用于非线性忆阻模型的通用窗函数特性研究北大核心CSCD

忆阻器作为一种新型纳米级电子器件,被广泛应用于逻辑编程电路、存储器及神经形态系统中,因此建立恰当的、逼真的忆阻模型便成为进行忆阻相关研究的重要基础。为了更加精确地模拟实际忆阻设备的特性,提出了一种通用型窗口函数,基于Matlab平台对其特性进行了分析。仿真结果表明:相比于现有的其他窗函数,本文提出的窗口函数不仅克服了边界效应、边界锁定等缺点,还实现了非线性漂移、线性与非线性模型之间的转换等功能,同时在灵活性和可调整范围方面有了较大提升。特别地,通过对参数的调整可以获得两种不同变化速度的曲线,以此实现对真实忆阻设备更为精细的拟合。     

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。     

忆阻PID控制器在机械臂实时控制系统中的应用研究

目前忆阻器在忆阻神经形态电路方面的研究日渐成熟,但将其应用于实时控制电路还有待完善.本文以二关节机械臂作为研究对象,将电压阀控忆阻器与传统PID控制器相结合,设计了可用于实时电路系统的忆阻PID（M-PID）控制系统.并创新性的利用MOS管自身开关阀值,设计了带有"零态"区间的阀值忆阻器控制电路,这可有效避免因控制器频繁切换带给系统的震荡.论文利用Matlab仿真软件,从阶跃响应及位置跟踪两个层面对所设计的控制系统进行了仿真分析.仿真结果表明：所提M-PID控制算法可有效改善二关节机械臂控制系统的稳态和动态品质.     

忆阻器在人工神经网络方面的研究应用

忆阻器是一种具有类似突触特性、记忆特性的新型非线性器件,它具有无源性,低耗能,记忆特性以及纳米尺度等特点,因此常用于构建结构简单、权值灵活可调、集成度高的人工神经网络。而人工神经网络是现代信息处理和智能控制领域的一个重要方法,将忆阻器应用于人工神经网络方面将会加速实现人工智能时代的到来。此方面的研究有许多,比如忆阻器实现神经元电路的研究,忆阻器的智能PID控制器等,本文列举概括了忆阻器在人工神经网络方面的研究应用。     

基于改进的忆阻器在字符联想记忆中的应用

忆阻因具有阻值可调、记忆特性以及纳米尺寸等特点,非常适合作为实现神经网络突触的电子元器件。为构建出更加符合真实物理忆阻器特性的忆阻器模型,该文在现有忆阻器模型的基础之上,克服了边界锁定、正负电压调整速率问题以及电路结构通用性问题,提出一种改进忆阻器模型。然后结合Pavlov联想记忆实验和Hopfield神经网络理论设计出了该文的字符联想记忆电路。电路结构主要有输入信号模块、突触阵列模块、激活函数模块以及反馈控制模块。该电路可以解决因传统阵列模块使用电阻作为突触模块的灵活性问题,而且还可以实现对3阶字符模糊图像的自联想功能。此外,该电路与深度学习相关的卷积计算模块原理类似,为实现基于忆阻的智能硬件奠定了理论基础。     

一种基于延迟反馈Logistic映射的彩色图像加密算法北大核心CSCD

为克服Logistic映射存在的缺陷,基于延迟反馈设计了一种改进的Logistic混沌映射.基于该混沌映射,提出了一种新的密钥与明文相关的图像加密算法.仿真结果表明,提出的图像加密算法只需进行一轮置乱扩散操作即可获得较好的加密效果,可有效抵御统计分析攻击、差分攻击和选择明文攻击,同时展现出较强的鲁棒性.     

从忆阻器的发现看在电工理论的应用

本文以忆阻器在理论上的发现和对忆阻器实物模型和元器件的探索为例,说明数学思想与数学方法在电路理论研究中寻找创新点的基础地位和重要作用,同时说明理论与实际的结合是电工理论创新的重要手段。     

Logistic映射在数字图像加密算法中的应用

文章首先介绍了基于Logistic映射的混沌加密算法的原理及步骤,随后通过对算法的仿真,测试了其密钥取值空间、敏感性、相邻像素点相关性和像素变化比率和灰度值平均改变程度等指标,最后经过论证分析,得出结论。     

局部有源忆阻器电路及其在HR耦合神经元网络中的应用

该文提出一种新型局部有源忆阻器,使用标准非线性理论分析方法分析其特性,并通过直流伏安特性曲线来证明其局部有源性。此外,将局部有源忆阻器用于模拟生物突触,构建了一个局部有源忆阻突触耦合HR神经元网络。理论分析和数值仿真表明,在局部有源忆阻突触的影响下它能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为。最后,实现了该局部有源忆阻突触耦合神经网络的模拟等效电路,并由功率模拟(PSIM)电路仿真验证了数值仿真的正确性。