本文關(guān)鍵詞：基于磁控型憶阻器的混沌電路設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

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【摘要】：隨著全球信息化的飛速發(fā)展,各種信息大量涌現(xiàn),但隨之而來的信息安全問題已成為一個(gè)重要的挑戰(zhàn)性課題�；煦缡怯纱_定的非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的一種不確定的運(yùn)動(dòng)形態(tài),具有初值敏感、遍歷性、非周期、連續(xù)寬帶頻譜、類隨機(jī)性等特點(diǎn),因此混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列可廣泛應(yīng)用于各種信息加密和保密通信之中。憶阻器具有納米尺寸、自動(dòng)記憶和非線性特性等優(yōu)點(diǎn),將憶阻器引入到非線性電路設(shè)計(jì)中,構(gòu)建的憶阻混沌系統(tǒng)在體積和功耗等方面更具有優(yōu)勢,與傳統(tǒng)的混沌電路系統(tǒng)相比較,憶阻混沌電路具有更加復(fù)雜的混沌特性,因?yàn)橄到y(tǒng)除了對(duì)電路參數(shù)體現(xiàn)出敏感性外,還依賴于憶阻器的初始值。由憶阻混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)具有更強(qiáng)的偽隨機(jī)性,這些特性使其在傳統(tǒng)的混沌應(yīng)用領(lǐng)域有著更加廣闊的應(yīng)用前景。因此,將憶阻器與非線性混沌系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出基于憶阻器的混沌系統(tǒng)及電路有著非常重要的實(shí)際意義。本文的主要內(nèi)容包括以下四部分:(1)介紹了磁通控制型憶阻器的模型,根據(jù)該模型提出了新的雙翼混沌系統(tǒng),再對(duì)所提出的新混沌系統(tǒng)進(jìn)行了基本動(dòng)力學(xué)分析和電路仿真驗(yàn)證。最后運(yùn)用滑膜變結(jié)構(gòu)控制理論,建立比例積分切換面,設(shè)計(jì)出的滑�？刂破骺梢院芎玫貙⑾到y(tǒng)的混沌運(yùn)動(dòng)控制到任意點(diǎn)和周期軌道。(2)采用憶阻器的磁控模型設(shè)計(jì)了一個(gè)新的混沌系統(tǒng)。通過理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真、Lyapunov指數(shù)譜、分岔圖和Poincaré截面圖研究了系統(tǒng)的基本動(dòng)力學(xué)特性,并分析了不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的變化。同時(shí),建立了模擬該系統(tǒng)的SPICE電路,SPICE仿真結(jié)果與數(shù)值分析相符,從而驗(yàn)證該混沌系統(tǒng)的混沌產(chǎn)生能力。最后,利用線性反饋同步控制方法實(shí)現(xiàn)了新構(gòu)造的磁控憶阻混沌系統(tǒng)的同步,并且采用該同步方法有效實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的保密通信,證實(shí)了新混沌系統(tǒng)的存在性以及同步控制應(yīng)用的可行性。(3)基于磁控憶阻器模型設(shè)計(jì)了一個(gè)四維憶阻超混沌系統(tǒng),分析了其動(dòng)力學(xué)特性。最后設(shè)計(jì)了一個(gè)SPICE模擬電路實(shí)現(xiàn)了新混沌系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了與數(shù)值仿真的一致性。(4)以電流控制型Boost變換器的離散映射模型為基礎(chǔ),得出變換器的電感電流隨參考電流變化的分叉圖,并采用Simulink建立的狀態(tài)空間模型對(duì)分叉圖進(jìn)行描述。以此為基礎(chǔ),研究一種基于SPICE設(shè)計(jì)的電流控制型Boost變換器,分析了以參考電流為變化參數(shù)的分叉和混沌現(xiàn)象,解釋了系統(tǒng)分叉與混沌行為的成因。一系列的仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性,為實(shí)際工程設(shè)計(jì)中避免Boost變換器的分叉、混沌行為提供理論依據(jù)。最后,對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)下一步需要做的工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：磁控型憶阻器 憶阻器混沌 動(dòng)力學(xué)分析 SPICE設(shè)計(jì) 滑模變結(jié)構(gòu)控制 語音保密通信 Boost變換器
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM501
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 混沌概述10-12
• 1.1.1 混沌的定義10
• 1.1.2 混沌特征及識(shí)別方法10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 憶阻器的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 憶阻器混沌的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 混沌控制與同步13
• 1.2.4 混沌保密通信13-14
• 1.2.5 超混沌系統(tǒng)14
• 1.2.6 開關(guān)變換器混沌現(xiàn)象的研究14-15
• 1.3 研究背景及其意義15
• 1.4 論文主要工作及結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 基于磁控憶阻器混沌系統(tǒng)的滑膜控制17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 基于磁控憶阻器的新混沌系統(tǒng)17-21
• 2.2.1 磁控憶阻器數(shù)學(xué)模型介紹17-18
• 2.2.2 新混沌系統(tǒng)模型18-19
• 2.2.3 系統(tǒng)的基本動(dòng)力學(xué)分析19-21
• 2.3 磁控憶阻混沌系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn)21-25
• 2.4 磁控憶阻混沌系統(tǒng)的滑膜控制25-29
• 2.4.1 控制器的設(shè)計(jì)原理25-26
• 2.4.2 數(shù)值仿真26-27
• 2.4.3 系統(tǒng)控制到固定點(diǎn)27-28
• 2.4.4 系統(tǒng)控制到周期軌道28-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第3章 磁控憶阻混沌系統(tǒng)及其在語音保密通信中的應(yīng)用30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 一個(gè)新的磁控憶阻混沌系統(tǒng)30-32
• 3.2.1 新混沌系統(tǒng)模型及混沌吸引子30-31
• 3.2.2 時(shí)域圖及功率譜分析31-32
• 3.3 磁控憶阻混沌系統(tǒng)基本動(dòng)力學(xué)特性32-38
• 3.3.1 對(duì)稱性與耗散性32
• 3.3.2 系統(tǒng)平衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性32-33
• 3.3.3 系統(tǒng)對(duì)初值敏感依賴性33
• 3.3.4 Lyapunov指數(shù)和Lyapunov維數(shù)33-34
• 3.3.5 系統(tǒng)參數(shù)的影響34-37
• 3.3.6 Poincaré截面圖37-38
• 3.4 磁控憶阻混沌系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn)38-40
• 3.5 磁控憶阻混沌系統(tǒng)的線性反饋同步及其在語音保密通信中的應(yīng)用40-44
• 3.5.1 憶阻混沌系統(tǒng)的線性反饋同步41-42
• 3.5.2 數(shù)值仿真42-43
• 3.5.3 憶阻混沌同步在語音保密通信中的應(yīng)用43-44
• 3.6 小結(jié)44-46
• 第4章 磁控憶阻器的超混沌系統(tǒng)46-53
• 4.1 引言46
• 4.2 憶阻超混沌系統(tǒng)46-47
• 4.3 超混沌系統(tǒng)的基本特性47-50
• 4.3.1 對(duì)稱性和耗散性47-48
• 4.3.2 平衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性分析48
• 4.3.3 初值敏感性48-49
• 4.3.4 功率譜49
• 4.3.5 Poincaré截面圖49-50
• 4.4 磁控憶阻超混沌系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn)50-52
• 4.5 小結(jié)52-53
• 第5章 基于SPICE設(shè)計(jì)的BOOST變換器分叉與混沌研究53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 電流控制型BOOST變換器的工作原理及狀態(tài)方程53-54
• 5.3 電流控制型BOOST變換器模型及分叉圖54-55
• 5.3.1 電流控制型Boost變換器離散映射模型54-55
• 5.3.2 電流控制型Boost變換器的分叉圖55
• 5.4 電流控制型BOOST變換器的SIMULINK仿真模型55-58
• 5.5 基于SPICE設(shè)計(jì)的電流控制型BOOST變換器58-61
• 5.6 小結(jié)61-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-63
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表的論文68
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目68

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