憶阻器于1971年由蔡少棠教授首次提出,用于表征電荷與磁通之間的某種關(guān)系。隨著現(xiàn)代納米科學(xué)技術(shù)取得了一系列突破性成果,2008年,惠普實驗室的科學(xué)家們第一次成功研制出了憶阻器的物理元件,在全球范圍內(nèi)掀起了對憶阻器的研究狂潮。2009年,兩個新型記憶元件(憶容器和憶感器)的提出得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注,它們除記憶特性外,在較低的頻率下表現(xiàn)為非線性電容和非線性電感,在極高頻率下表現(xiàn)為線性電容和線性電感的特點,使得它們迅速成為研究熱點。但到目前為止,這兩個新型元件仍未被物理實現(xiàn)。本文在記憶元件尚未市場化的前提下,分別搭建了基于Simulink的憶阻器、憶容器和憶感器分段線性模型,同時,應(yīng)用Simulink對記憶元件其他模型(如三次方模型)進行了建模,在此基礎(chǔ)上,分別構(gòu)建出基于憶阻器的指數(shù)混沌系統(tǒng)、基于憶容器的混沌振蕩器以及基于憶容器和憶感器的超混沌振蕩器,討論了其電路特性,特別是混沌動力學(xué)特性;此外,還通過Simulink仿真及DSP實驗對它們的有效性進行了進一步驗證。本文的研究包括以下內(nèi)容:(1)在記憶元件尚未市場化的前提下,建立了記憶元件的Simulink模型。首先,根據(jù)記憶元件的通用定義,設(shè)計了憶感器的分段線性數(shù)學(xué)模型;其次,依據(jù)憶阻器、憶容器和憶感器的數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了能夠直觀反映它們記憶特性(即等效值與其歷史狀態(tài)相關(guān)聯(lián))的Simulink模型,并對模型的電路特性進行了討論和驗證。(2)為研究非線性項與記憶元件相結(jié)合的混沌系統(tǒng),本文在Lu系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加了指數(shù)項,并與憶阻器模型相結(jié)合,實現(xiàn)了系統(tǒng)維數(shù)的增加,構(gòu)建出一個新混沌系統(tǒng);并對該系統(tǒng)的動力學(xué)特性進行了分析,特別地,討論了電壓溫度當量UT在電路中起到的作用;最后,通過Simulink建模仿真和DSP仿真實驗對該系統(tǒng)進行了實現(xiàn)。(3)建立了光滑三次憶容器的Simulink模型,并基于此模型構(gòu)建了一個基于憶容器的混沌振蕩器;同時,通過對其動力學(xué)特性進行了深入研究,得到了該系統(tǒng)初值及參數(shù)對其系統(tǒng)狀態(tài)影響的規(guī)律;最后,通過Simulink仿真驗證了該混沌振蕩器的有效性。(4)為研究同時含有憶容器和憶感器的振蕩電路,首先通過POP(Power-Off Plot)方法分別討論了三階憶容器模型和二階憶感器模型的非易失特性,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于憶容器和憶感器的超混沌振蕩電路;通過分析,發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)具有共存吸引子及無窮平衡點等特性;最后,通過Simulink建模仿真和DSP仿真實驗對振蕩電路進行了實現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN60
【部分圖文】：

２００９年，蔡少棠教授等人［５］通過引入兩個新的變量一一和（７?（它們分別對應(yīng)的是磁通ｐ??和電荷ｇ對時間的積分），將記憶元件從憶阻器擴展到憶容器和憶感器，使得記憶元件和傳統(tǒng)??電路元件構(gòu)成一個完整的結(jié)構(gòu)體系。如圖１．２所示，體系中各個元件表征兩兩電路變量間的??關(guān)系，具體可以歸納為：傳統(tǒng)電路元件表征變量之間的線性關(guān)系，記憶元件則表征變量間的??線性或非線性關(guān)系。??記憶元件都是納米級元件，其電路特性取決于系統(tǒng)的歷史狀態(tài)，其特點在于在沒有外部??能量供應(yīng)的情況下，可以存儲信息，可應(yīng)用于非易失性存儲以及學(xué)習(xí)、適應(yīng)和自發(fā)性行為等??領(lǐng)域［４］。憶阻器作為新一代電路元件的代表，在多個領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，如非易失??性存儲［６＿８］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［９＿１２］以及非線性電路［１３，１４］等。具體地，憶阻器有望構(gòu)建新一代非易??失性存儲器，來替代現(xiàn)在的非易失性存儲設(shè)備（如：Ｆｌａｓｈ等），其特點在于低功耗、高密度??１??

?憶容器?憶感器??圖１．１憶阻器、憶容器和憶感器的電路符號??２００９年，蔡少棠教授等人［５］通過引入兩個新的變量一一和（７?（它們分別對應(yīng)的是磁通ｐ??和電荷ｇ對時間的積分），將記憶元件從憶阻器擴展到憶容器和憶感器，使得記憶元件和傳統(tǒng)??電路元件構(gòu)成一個完整的結(jié)構(gòu)體系。如圖１．２所示，體系中各個元件表征兩兩電路變量間的??關(guān)系，具體可以歸納為：傳統(tǒng)電路元件表征變量之間的線性關(guān)系，記憶元件則表征變量間的??線性或非線性關(guān)系。??記憶元件都是納米級元件，其電路特性取決于系統(tǒng)的歷史狀態(tài)，其特點在于在沒有外部??能量供應(yīng)的情況下，可以存儲信息，可應(yīng)用于非易失性存儲以及學(xué)習(xí)、適應(yīng)和自發(fā)性行為等??領(lǐng)域［４］。憶阻器作為新一代電路元件的代表，在多個領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，如非易失??性存儲［６＿８］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［９＿１２］以及非線性電路［１３

導(dǎo)致目前的主要研宄仍停留在模型的構(gòu)建以及基于這些模型展開的在非線性電路中的應(yīng)??用研宄。??麵??圖１．２傳統(tǒng)電路元件與記憶元件間的關(guān)系??盡管憶阻器的物理元件已經(jīng)被實現(xiàn)多年，但受限于納米工藝和嚴格的實驗條件，目前仍??不能走進市場，而憶容器和憶感器的物理元件還未真正實現(xiàn)，因此，建立更實用、更貼近實??際、且其等效值與其歷史狀態(tài)相關(guān)的憶阻器、憶容器和憶感器的等效模型，以促進對記憶元??件及其系統(tǒng)的應(yīng)用研宄非常迫切。近年來，在經(jīng)典系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對其進行添加維數(shù)或??將非線性強度低的非線性項（ｘ＿ｙ，?替換成非線性強度更高的非線性項（如夂，／ｎｚ等），??生成各種各樣的新系統(tǒng)使其具有更豐富的動力學(xué)特性，產(chǎn)生隨機性更好的偽隨機序列是一個??新的研宄方向，但結(jié)合記憶元件對此類系統(tǒng)進行優(yōu)化卻少有研宄。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛??速發(fā)展
【參考文獻】

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本文編號：2889708