CN103368723A - 分数阶四个系统自动切换混沌系统方法及模拟电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Qi型系统的分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法及模拟电路，实现Qi型分数阶四个系统自动切换混沌系统的构造及模拟电路实现方法，利用其中电压比较器获得两个模拟的高低电平，x>=0或x<0及y>=0或y<0，作为模拟开关的控制输入，根据x>=0、y>=0，x>0、y<0，x<0、y>=0和x<0、y<0四种不同情况，实现f(xy)的不同输出，从而实现四个系统自动切换的混沌系统IX，再通过分数阶积分实现混沌系统X。本发明利用模拟电路实现了四个Qi型子系统自动切换的分数阶混沌系统，比2个子混沌系统组成的自动切换的混沌系统和不切换的分数阶混沌系统更复杂，随机性更强，可以成为保密通信的信号源一种新的选择，在保密通信中具有更好的应用前景。

Description

分数阶四个系统自动切换混沌系统方法及模拟电路

技术领域

本发明涉及分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法，具体地讲，涉及基于Qi型系统的分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法及模拟电路。

背景技术

目前，己有多种方法用模拟电路实现整数阶和分数阶混沌系统及电路，但用模拟电路实现自动切换的混沌电路的方法比较少，且己公开的自动切换混沌系统及电路是整数阶2个子混沌系统切换，还没有多个子混沌系统自动切换的方法及电路的公开，本发明提供了一种Qi型分数阶四个系统自动切换的混沌系统的方法及模拟电路，丰富了自动切换混沌系统的数量和类型，提高了混沌系统的随机性，在保密通信中有很好的应用前景。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明所要解决的问题是：提供一种保密级别高，效果好，信号稳定的基于Qi型系统的分数阶四个系统自动切换混沌系统方法及模拟电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法，其特征是在于，包括以下步骤：

（1）根据Qi型混沌系统I为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|x\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---I& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（2）根据Qi型混沌系统II为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|y\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{II}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（3）根据混沌系统构造符号函数III和IV为：

$\mathrm{sign}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.---\mathrm{III};$

$\mathrm{sign}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& y\&GreaterEqual;0\\ -1& y<0\end{array}\right.---\mathrm{IV};$

（4）根据Qi型混沌系统V为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{xsign}\left(y\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---V& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（5）根据Qi型混沌系统VI为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{ysign}\left(x\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{VI}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（6）根据混沌系统构造选择函数VII为：

$f\left(\mathrm{xy}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\left|x\right|& x\&GreaterEqual;0,y\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{xsign}\left(y\right)& x\&GreaterEqual;0,y<0\\ \mathrm{ysign}\left(x\right)& x<0,y\&GreaterEqual;0\\ \left|y\right|& x<0,y<0\end{array}\right.---\mathrm{VII};$

（7）根据系统I，II，V，VI和选择函数VII构造一个Qi型四个系统自动切换混沌系统IX为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=f\left(\mathrm{xy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{IX}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（8）根据系统IX构造一个Qi型分数阶四个系统自动切换混沌系统X为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}^{q}x/{\mathrm{dt}}^q=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ d^{q}y/{\mathrm{dt}}^q=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ d^{q}z/{\mathrm{dt}}^q=f\left(\mathrm{cy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---X& 0<q<1,a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（9）按照混沌系统X构造模拟电路系统，利用其中电压比较器获得两个模拟的高低电平，x>=0或x<0及y>=0或y<0，作为模拟开关的控制输入，根据x>=0、y>=0，x>0、y<0，x<0、y>=0和x<0、y<0四种不同情况，实现f(xy)的不同输出，从而实现四个系统自动切换的混沌系统IX，再通过分数阶积分实现混沌系统X。

分数阶四个系统自动切换，保密级别高，效果好，信号稳定。

一种实现根据上述方法的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：包括运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8与乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11及电压比较器U7和模拟开关U6，所述运算放大器U1连接电压比较器U7，运算放大器U5、运算放大器U8，乘法器U4，运算放大器U2，所述运算放大器U2连接运算放大器U1、运算放大器U5、电压比较器U7、运算放大器U8，所述运算放大器U3连接运算放大器U2，乘法器U4，所述运算放大器U5连接模拟开关U6，所述电压比较器U7连接模拟开关U6，所述运算放大器U8连接运算放大器U5、乘法器U9、乘法器U10，所述乘法器U9连接模拟开关U6，所述乘法器U10连接模拟开关U6，所述乘法器U11连接运算放大器U1。

该电路的构成，及其运算用于实现上述方法。

所述的运算放大器U5构成两个绝对值电路，其输出端分别连接模拟开关U6的输入端。

所述的运算放大器U8构成两个符号电路，其输出端分别连接乘法器U10的两个通路。

所述的运算放大器U1构成第一加法器、第一反相单元和第一分数阶积分单元，来自乘法器U11的信号与Y输入电平一起输入第一加法器，第一加法器的输出端连接第一反相单元，第一反相单元的输出端连接第一加法器的输入端。

所述的运算放大器U2构成第二加法器、第二反相单元、第二分数阶积分单元和第三分数阶积分单元，来自乘法器U4的信号与来自第一分数阶积分单元的信号一起输入第二加法器，第二加法器的输出端连接第二分数阶积分单元，第二分数阶积分单元的输出端连接第二加法器，第三分数阶积分单元的输出端连接第二反相单元，第二反相单元的输出端连接乘法器U4的输入端。

所述的运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8采用LF347，乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11采用AD633JN，模拟开关U6采用ADG409，电压比较器U7采用LM139。

所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后接第7引脚，第7引脚通过电阻R13接第13引脚，通过电位器R22接U2的第2引脚，接U4的第1引脚，通过电阻Ra1接U5的第2引脚，接U7的第5引脚，接U8的第2引脚，接U9的第1引脚，第8引脚通过电阻R25接第9引脚，第13引脚通过电阻R14接第14引脚，第14引脚通过电位器R11接第2引脚。

所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联，再接Rc22与电容C22的并联，又接Rc23与电容C23的并联后接第7引脚，第7引脚通过电位器R23与第2引脚相连，通过电阻的R24接U1的第9引脚，通过电位器R12接U1的第2引脚，通过Ra6接U5的第11引脚，接U7的第11引脚，接U8的第13引脚,接U10的第1引脚，第8引脚通过电阻R33接第13引脚，先接Rc31与电容C31的并联，再接Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc33与电容C33的并联后接第9引脚，第13引脚通过电阻R34接第14引脚，第14引脚通过电位器R32接U3的第2引脚，接U4的第3引脚。

所述运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R3与U2的第9引脚相接，U3第2引脚通过R32接U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空，第11引脚接VEE。

与现有技术相比，本基于Qi型系统的分数阶四个系统自动切换混沌系统方法及模拟电路具有的有益效果是：切换的系统增加为4个，系统的随机性增加了，更适合于保密系统中作信号源。

该模拟电路实现了上述方法，并且提供了一种可以现实应用的具体结构，便于实现，便于工业化应用。

附图说明

图1为本发明优选实施例的原理方框图；

图2为运算放大器U1和U11外围电路结构示意图；

图3为运算放大器U2和乘法器U4外围电路结构示意图；

图4为运算放大器U5外围电路结构示意图；

图5为运算放大器U8、乘法器U9和乘法器U10外围电路结构示意图；

图6为运算放大器U3、电压比较器U7和模拟开关U6的外围电路结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

实施例1：

基于Qi型系统的分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法，包括以下步骤：

（1）根据Qi型混沌系统I为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|x\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---I& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（2）根据Qi型混沌系统II为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|y\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{II}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（3）根据混沌系统构造符号函数III和IV为：

$\mathrm{sign}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.---\mathrm{III};$

$\mathrm{sign}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& y\&GreaterEqual;0\\ -1& y<0\end{array}\right.---\mathrm{IV};$

（4）根据Qi型混沌系统V为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{xsign}\left(y\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---V& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（5）根据Qi型混沌系统VI为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{ysign}\left(x\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{VI}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（6）根据混沌系统构造选择函数VII为：

$f\left(\mathrm{xy}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\left|x\right|& x\&GreaterEqual;0,y\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{xsign}\left(y\right)& x\&GreaterEqual;0,y<0\\ \mathrm{ysign}\left(x\right)& x<0,y\&GreaterEqual;0\\ \left|y\right|& x<0,y<0\end{array}\right.---\mathrm{VII};$

（7）根据系统I，II，V，VI和选择函数VII构造一个Qi型四个系统自动切换混沌系统IX为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=f\left(\mathrm{xy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{IX}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（8）根据系统IX构造一个Qi型分数阶四个系统自动切换混沌系统X为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}^{q}x/{\mathrm{dt}}^q=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ d^{q}y/{\mathrm{dt}}^q=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ d^{q}z/{\mathrm{dt}}^q=f\left(\mathrm{cy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---X& 0<q<1,a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（9）按照混沌系统X构造模拟电路系统，利用其中电压比较器获得两个模拟的高低电平，x>=0或x<0及y>=0或y<0，作为模拟开关的控制输入，根据x>=0、y>=0，x>0、y<0，x<0、y>=0和x<0、y<0四种不同情况，实现f(xy)的不同输出，从而实现四个系统自动切换的混沌系统IX，再通过分数阶积分实现混沌系统X。

实施例2：

如图1所示，一种实现上述方法的模拟电路，包括运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8与乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11及电压比较器U7和模拟开关U6，所述运算放大器U1连接电压比较器U7，运算放大器U5、运算放大器U8，乘法器U4，运算放大器U2，所述运算放大器U2连接运算放大器U1、运算放大器U5、电压比较器U7、运算放大器U8，所述运算放大器U3连接运算放大器U2，乘法器U4，所述运算放大器U5连接模拟开关U6，所述电压比较器U7连接模拟开关U6，所述运算放大器U8连接运算放大器U5、乘法器U9、乘法器U10，所述乘法器U9连接模拟开关U6，所述乘法器U10连接模拟开关U6，所述乘法器U11连接运算放大器U1。

运算放大器U5构成两个绝对值电路，其输出端分别连接模拟开关U6的输入端。

运算放大器U8构成两个符号电路，其输出端分别连接乘法器U10的两个通路。

运算放大器U1构成第一加法器、第一反相单元和第一分数阶积分单元，来自乘法器U11的信号与Y输入电平一起输入第一加法器，第一加法器的输出端连接第一反相单元，第一反相单元的输出端连接第一加法器的输入端。

运算放大器U2构成第二加法器、第二反相单元、第二分数阶积分单元和第三分数阶积分单元，来自乘法器U4的信号与来自第一分数阶积分单元的信号一起输入第二加法器，第二加法器的输出端连接第二分数阶积分单元，第二分数阶积分单元的输出端连接第二加法器，第三分数阶积分单元的输出端连接第二反相单元，第二反相单元的输出端连接乘法器U4的输入端。

运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8采用LF347，乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11采用AD633JN，模拟开关U6采用ADG409，电压比较器U7采用LM139。

实施例3：

如图2-图6所示，具体电路为：

运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后接第7引脚，第7引脚通过电阻R13接第13引脚，通过电位器R22接U2的第2引脚，接U4的第1引脚，通过电阻Ra1接U5的第2引脚，接U7的第5引脚，接U8的第2引脚，接U9的第1引脚，第8引脚通过电阻R25接第9引脚，第13引脚通过电阻R14接第14引脚，第14引脚通过电位器R11接第2引脚。

运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联，再接Rc22与电容C22的并联，又接Rc23与电容C23的并联后接第7引脚，第7引脚通过电位器R23与第2引脚相连，通过电阻的R24接U1的第9引脚，通过电位器R12接U1的第2引脚，通过Ra6接U5的第11引脚，接U7的第11引脚，接U8的第13引脚,接U10的第1引脚，第8引脚通过电阻R33接第13引脚，先接Rc31与电容C31的并联，再接Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc33与电容C33的并联后接第9引脚，第13引脚通过电阻R34接第14引脚，第14引脚通过电位器R32接U3的第2引脚，接U4的第3引脚。

运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R3与U2的第9引脚相接，U3第2引脚通过R32接U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空，第11引脚接VEE。

乘法器U4的第1引脚接U1的第7引脚，第3引脚接U2的第14引脚，第2、4、6引脚均接地，第5引脚接VEE，第7引脚接通过电阻R21接U2的第2引脚，第8引脚接VCC；

运算放大器U5的第1引脚通过二极管D3接第2引脚，第2引脚通过电阻Ra1接U1的第7引脚，通过电阻Ra2和二极管D4的串联接第1引脚，通过电阻Ra1和电阻Ra5的串联接第6引脚，通过电阻Ra3接第6引脚，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚通过电阻Ra4接第7引脚，第7引脚接U6的第6引脚，第8引脚接U6的第4引脚，通过电阻Ra9接第9引脚，第9引脚通过电阻Ra8和二极管D6的串联接第14引脚，第13引脚通过电阻Ra7和二极管D6的串联接第14引脚，第14引脚通过二极管D5接第13引脚；

模拟开关U6的第1引脚U7的第2引脚，第2引脚、第14引脚接正14V电源，第3引脚接负14V电源，第4引脚接U10的第7引脚，第5引脚接U5的第8引脚，第6引脚接U9的第7引脚，第7引脚接U5的第7引脚，第8引脚通过电位器R31接U3的第2引脚，第9引脚，第10引脚，第11引脚，第12引脚，第13引脚悬空，第15引脚接地，第16引脚接U7的第13引脚；

电压比较器U7的第1引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第14引脚悬空，第2引脚通过电阻R01接正14V电源，通过二极管D1和电阻R02的串联接地，第13引脚通过电阻R03接正14V电源，通过二极管D2和电阻R03的串联接地；

运算放大器U8的第1引脚通过电阻Rs1接第6引脚，第2引脚接U1的第7引脚，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚通过电阻Rs2接第7引脚，第7引脚接U10的第3引脚，第8引脚接U9的第3引脚，第9引脚通过电阻Rs3接第14引脚，第13引脚接U2的第7引脚；

乘法器U9的第1引脚接U1的第7引脚，第3引脚接U8的第8引脚，第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接VEE，第7引脚接U6的第6引脚，第8引脚接VCC；

乘法器U10的第1引脚接U2的第7引脚，第3引脚接U8的第7引脚，第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接VEE，第7引脚接U6的第4引脚第8引脚接VCC；

乘法器U11的第1引脚接U1的第7引脚，第3引脚接U2的第7引脚，第2引脚、第4引脚、第6引脚接地，第5引脚接VEE，第7引脚通过电位器R35接U1的第2引脚，第8引脚接VCC。

本发明利用模拟电路实现了四个Qi型子系统自动切换的分数阶混沌系统，比2个子混沌系统组成的自动切换的混沌系统和不切换的分数阶混沌系统更复杂，随机性更强，可以成为保密通信的信号源一种新的选择，在保密通信中具有更好的应用前景。

当然，上述说明并非对发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分数阶四个系统自动切换混沌系统的方法，其特征是在于，包括以下步骤：

（1）根据Qi型混沌系统I为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|x\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---I& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（2）根据Qi型混沌系统II为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\left|y\right|-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{II}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（3）根据混沌系统构造符号函数III和IV为：

$\mathrm{sign}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x\&GreaterEqual;0\\ -1& x<0\end{array}\right.---\mathrm{III};$

$\mathrm{sign}\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& y\&GreaterEqual;0\\ -1& y<0\end{array}\right.---\mathrm{IV};$

（4）根据Qi型混沌系统V为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{xsign}\left(y\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---V& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（5）根据Qi型混沌系统VI为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=\mathrm{ysign}\left(x\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{VI}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（6）根据混沌系统构造选择函数VII为：

$f\left(\mathrm{xy}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\left|x\right|& x\&GreaterEqual;0,y\&GreaterEqual;0\\ \mathrm{xsign}\left(y\right)& x\&GreaterEqual;0,y<0\\ \mathrm{ysign}\left(x\right)& x<0,y\&GreaterEqual;0\\ \left|y\right|& x<0,y<0\end{array}\right.---\mathrm{VII};$

（7）根据系统I，II，V，VI和选择函数VII构造一个Qi型四个系统自动切换混沌系统IX为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{dx}/\mathrm{dt}=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ \mathrm{dy}/\mathrm{dt}=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ \mathrm{dz}/\mathrm{dt}=f\left(\mathrm{xy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---\mathrm{IX}& a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（8）根据系统IX构造一个Qi型分数阶四个系统自动切换混沌系统X为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}^{q}x/{\mathrm{dt}}^q=a(y-x)+\mathrm{yz}\\ d^{q}y/{\mathrm{dt}}^q=\mathrm{cx}-y-\mathrm{xz}\\ d^{q}z/{\mathrm{dt}}^q=f\left(\mathrm{cy}\right)-\mathrm{bz}\end{array}\right.\begin{array}{cc}---X& 0<q<1,a=35,b=8/3,c=25;\end{array}$

（9）按照混沌系统X构造模拟电路系统，利用其中电压比较器获得两个模拟的高低电平，x>=0或x<0及y>=0或y<0，作为模拟开关的控制输入，根据x>=0、y>=0，x>0、y<0，x<0、y>=0和x<0、y<0四种不同情况，实现f(xy)的不同输出，从而实现四个系统自动切换的混沌系统IX，再通过分数阶积分实现混沌系统X。

2.一种实现根据权利要求1所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：包括运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8与乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11及电压比较器U7和模拟开关U6，所述运算放大器U1连接电压比较器U7，运算放大器U5、运算放大器U8，乘法器U4，运算放大器U2，所述运算放大器U2连接运算放大器U1、运算放大器U5、电压比较器U7、运算放大器U8，所述运算放大器U3连接运算放大器U2，乘法器U4，所述运算放大器U5连接模拟开关U6，所述电压比较器U7连接模拟开关U6，所述运算放大器U8连接运算放大器U5、乘法器U9、乘法器U10，所述乘法器U9连接模拟开关U6，所述乘法器U10连接模拟开关U6，所述乘法器U11连接运算放大器U1。

3.根据权利要求2所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述的运算放大器U5构成两个绝对值电路，其输出端分别连接模拟开关U6的输入端。

4.根据权利要求2所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述的运算放大器U8构成两个符号电路，其输出端分别连接乘法器U10的两个通路。

5.根据权利要求2所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述的运算放大器U1构成第一加法器、第一反相单元和第一分数阶积分单元，来自乘法器U11的信号与Y输入电平一起输入第一加法器，第一加法器的输出端连接第一反相单元，第一反相单元的输出端连接第一加法器的输入端。

6.根据权利要求2所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述的运算放大器U2构成第二加法器、第二反相单元、第二分数阶积分单元和第三分数阶积分单元，来自乘法器U4的信号与来自第一分数阶积分单元的信号一起输入第二加法器，第二加法器的输出端连接第二分数阶积分单元，第二分数阶积分单元的输出端连接第二加法器，第三分数阶积分单元的输出端连接第二反相单元，第二反相单元的输出端连接乘法器U4的输入端。

7.根据权利要求2所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述的运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3、运算放大器U5、运算放大器U8采用LF347，乘法器U4、乘法器U9、乘法器U10、乘法器U11采用AD633JN，模拟开关U6采用ADG409，电压比较器U7采用LM139。

8.根据权利要求2或5或7所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻Rx与第2引脚相接，通过电阻R1与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc11与电容C11的并联，再接电阻Rc12与电容C12的并联，又接电阻Rc13与电容C13的并联后接第7引脚，第7引脚通过电阻R13接第13引脚，通过电位器R22接U2的第2引脚，接U4的第1引脚，通过电阻Ra1接U5的第2引脚，接U7的第5引脚，接U8的第2引脚，接U9的第1引脚，第8引脚通过电阻R25接第9引脚，第13引脚通过电阻R14接第14引脚，第14引脚通过电位器R11接第2引脚。

9.根据权利要求2或6或7所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻Ry与第2引脚相接，通过电阻R2与第6引脚相接，第3引脚、第5引脚、第10引脚、第12引脚接地，第4引脚接VCC，第11引脚接VEE，第6引脚先接电阻Rc21与电容C21的并联，再接Rc22与电容C22的并联，又接Rc23与电容C23的并联后接第7引脚，第7引脚通过电位器R23与第2引脚相连，通过电阻的R24接U1的第9引脚，通过电位器R12接U1的第2引脚，通过Ra6接U5的第11引脚，接U7的第11引脚，接U8的第13引脚,接U10的第1引脚，第8引脚通过电阻R33接第13引脚，先接Rc31与电容C31的并联，再接Rc32与电容C32的并联，又接电阻Rc33与电容C33的并联后接第9引脚，第13引脚通过电阻R34接第14引脚，第14引脚通过电位器R32接U3的第2引脚，接U4的第3引脚。

10.根据权利要求2或7所述的分数阶四个系统自动切换模拟电路，其特征在于：所述运算放大器U3第1引脚通过电阻Rz与第2引脚相接，通过电阻R3与U2的第9引脚相接，U3第2引脚通过R32接U2的14引脚，第3引脚接地，第4引脚接VCC，第5引脚、第6引脚、第7引脚、第8引脚、第9引脚、第10引脚、第12引脚、第13引脚、第14引脚悬空，第11引脚接VEE。

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