CN108322300A - 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路 - Google Patents

混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路 Download PDF

Info

Publication number
CN108322300A
CN108322300A CN201810390684.9A CN201810390684A CN108322300A CN 108322300 A CN108322300 A CN 108322300A CN 201810390684 A CN201810390684 A CN 201810390684A CN 108322300 A CN108322300 A CN 108322300A
Authority
CN
China
Prior art keywords
memristor
chaos
circuit
cluster
order self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810390684.9A
Other languages
English (en)
Inventor
徐权
吴平业
罗姣燕
冯阳
靳玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201810390684.9A priority Critical patent/CN108322300A/zh
Publication of CN108322300A publication Critical patent/CN108322300A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明公开了一种混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。包括两部分：Sallen‑Key低通滤波器电路和忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路；将Sallen‑Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器并联耦合，构建出三阶自治振荡忆阻混沌电路。该电路具有混沌簇发和准周期行为的复杂动力学行为。所提出的忆阻混沌振荡器仅为三阶自治的，有着简单的电路拓扑和代数结构，可作为用于复杂非线性动力学现象的数学、数值和实验研究的样本,也可作为一种信号源用于工业生产。

Description

混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路
技术领域
本发明提出一种三阶自治振荡忆阻混沌电路，将忆阻二极管桥模拟器M和Sallen-Key低通滤波器并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。
背景技术
近年来,作为第四种基本电路元件,忆阻与其他现有的电路元件或器件相互组合连接、以电路的形式在各个工程领域中得到了广泛的应用。忆阻是非线性电路元件,接入电路后很容易实现电路的混沌振荡,因此忆阻混沌电路是研究较为广泛的忆阻应用电路,已有大量的文献成果报道.物理上新实现的忆阻器是纳米级无源元件,技术实现难度大、整体造价高,在短时间内无法达到商用.目前,利用电阻、电容、电感、运算放大器、模拟乘法器等分立元器件实现了多种忆阻模拟器,或者基于特殊拓扑形式的电路构建了若干广义忆阻模拟器,为忆阻及其应用电路的建模分析和实验观察做出了重要贡献
混沌簇发振荡，一种特殊动力学现象，在诸多神经元模型中经常呈现，表现为在生物神经元和内分泌细胞中的一类交互电活动。簇发现象作为一种较为特殊的非线性动力学现象在神经网络和细胞研究中是非常重要的研究方向。准周期行为出现在一些特殊的非线性动力学系统，譬如，周期激励或时滞振荡器、继电器反馈系统和涡轮增压器模型、高维耦合混沌系统等。但是，这些基于忆阻的混沌电路至少是三阶非自治或四阶自治的，导致实现电路拓扑或系统代数结构过于复杂。这里所提出的忆阻混沌振荡器仅为三阶自治的，有着简单的电路拓扑和描述模型。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是Sallen-Key低通滤波器在非线性电路中的应用。
为解决上述技术问题，本发明将忆阻二极管桥模拟器M和Sallen-Key低通滤波器并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，其技术方案如下：
所述的混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，包括Sallen-Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器M。
所述的Sallen-Key低通滤波器如图1所示，包括运算放大器U、电阻Rf、电阻Ri、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2。
所述的忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路如图2所示，包括二极管桥式整流电路级联电感。
本发明设计的一种将Sallen-Key低通滤波器和二阶广义二极管桥忆阻M进行并联耦合实现的三阶自治忆阻混沌电路。
本发明的有益效果如下：本发明采用Sallen-Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器M进行并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。对混沌簇发和准周期行为的研究有巨大的帮助作用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易清晰的理解，下面根据具体的实施方案，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明，其中：
图1三阶自治振荡忆阻混沌电路；
图2忆阻二极管桥模拟器M；
图3三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态y-z平面上的相轨图，
图4三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态变量y的时间序列；
图5三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态y-z平面上的相轨图，
图6三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态变量y的时间序列；
图7三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态实验测量y-z平面上的相轨图，
图8三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态实验测量变量y的时间序列；
图9三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态实验测量y-z平面上的相轨图
图10三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态实验测量y的时间序列。
具体实施方式
数学建模：本实施例的三阶自治忆阻混沌振荡器如图1所示，为了简化数学模型，这里选用节点电压V1、节点电压V2和电感电流i0为3个变量。根据电路理论基础，图1中三阶自治忆阻混沌振荡器的电路方程可表达为
其中，k＝R2/R1+1。
图2所示电路中所述的二阶广义二极管桥忆阻M的数学模型可描述为
其中，忆阻器输入电压和输入电流分别为V1和i，i0是经过电感L的电流；ρ为参数，其表达式为ρ＝1/(2nVT)，IS、n和VT分别表示二极管的反向饱和电流、发射系数和热电压，本文采用的广义忆阻模拟器是由四个1N4148型号的二极管组成，二极管的参数为IS＝5.84nA、n＝1.94、VT＝25mV。
为了便于定量分析，把式(1)的变量与电路参数归一化成无量纲形式，即
则式(1)可改写为
式(4)是一个三阶常微分方程构成的忆阻混沌系统，含有a、b、c和k四个系统控制参数。后续分析中选取a＝0.188,b＝2.4082×10–5和k＝3.2为典型系统参数。
数值仿真：系统参数和初始条件设置为b＝2.4082×10–5、k＝3.2和(0,0.001,0)。对于两个不同的电感参数L＝10mH和21mH，即a＝0.188和0.0895，数值仿真得到的三阶自治忆阻混沌振荡器的准周期和混沌簇发振荡行为以及在y–z平面的相轨图和变量y的时间序列，分别如图3，图4和图5，图6所示。这里，采用步长0.02的MATLAB ODE23s算法。其中，电感参数L＝10mH，李雅普诺夫指数谱的数值分别为LE1＝0.0、LE2＝0.0和LE3＝-1.9855，可知其为准周期振荡；电感参数L＝21mH，李雅普诺夫指数谱的数值分别为LE1＝0.099、LE2＝-0.0017和LE3＝-44.8478，可知其为混沌振荡。
实验验证：本设计采用型号AD711KN运算放大器，并提供±15V工作电压。电阻使用精密型可调节电阻，电容使用独石电容。采用Tektronix DPO3034数字存储示波器捕获测量波形，分别对数值仿真的相轨图和时域波形进行了实验验证，实验结果分别如图7，图8和图9，图10所示，可知理论分析和数值仿真结果一致。
对比结果可以说明：实验电路中观测到的相轨图和时域波形与仿真结果完成吻合，可以验证理论分析和数值分析的正确性。因此本发明构建的忆阻混沌电路具有科学的理论依据和物理上的可实现性，对混沌簇发和准周期行为的研究起到积极推动作用。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。

Claims (1)

1.混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，其特征在于：包括Sallen-Key低通滤波器电路和忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路；其中，忆阻二极管桥模拟器M和Sallen-Key低通滤波器进行耦合，构建出一个新型的三阶自治忆阻混沌振荡电路，在这个三阶自治忆阻混沌振荡电路可观察到混沌簇发和准周期行为。
CN201810390684.9A 2018-04-27 2018-04-27 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路 Pending CN108322300A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810390684.9A CN108322300A (zh) 2018-04-27 2018-04-27 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810390684.9A CN108322300A (zh) 2018-04-27 2018-04-27 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108322300A true CN108322300A (zh) 2018-07-24

Family

ID=62895357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810390684.9A Pending CN108322300A (zh) 2018-04-27 2018-04-27 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108322300A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110110460A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 西安工程大学 一种基于分数阶电感的二极管桥广义分数阶忆阻器
CN110289944A (zh) * 2019-06-26 2019-09-27 常州大学 一种基于二极管桥忆阻器的Sallen-Key HPF电路
CN110855422A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 常州大学 一种含有超级慢通道现象的混沌振荡电路
CN110932840A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 常州星宇车灯股份有限公司 一种簇发振荡的三阶自治混沌电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410485A (zh) * 2014-11-13 2015-03-11 常州大学 一种基于一阶广义忆阻器的文氏桥混沌振荡器
CN106357381A (zh) * 2016-10-20 2017-01-25 常州大学 一种基于二阶有源带通滤波器实现的三阶忆阻混沌信号发生器
CN106911463A (zh) * 2017-01-17 2017-06-30 常州大学 一种基于有源带通滤波器的蔡氏忆阻混沌电路
CN107124260A (zh) * 2017-04-11 2017-09-01 常州大学 一种基于有源二极管桥忆阻的二阶非自治混沌电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410485A (zh) * 2014-11-13 2015-03-11 常州大学 一种基于一阶广义忆阻器的文氏桥混沌振荡器
CN106357381A (zh) * 2016-10-20 2017-01-25 常州大学 一种基于二阶有源带通滤波器实现的三阶忆阻混沌信号发生器
CN106911463A (zh) * 2017-01-17 2017-06-30 常州大学 一种基于有源带通滤波器的蔡氏忆阻混沌电路
CN107124260A (zh) * 2017-04-11 2017-09-01 常州大学 一种基于有源二极管桥忆阻的二阶非自治混沌电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
包伯成等: ""Chaotic bursting in memristive diode bridge-coupled Sallen-Key lowpass filter"", 《HTTPS://IEEEXPLORE.IEEE.ORG/DOCUMENT/8011644》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110932840A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 常州星宇车灯股份有限公司 一种簇发振荡的三阶自治混沌电路
CN110110460A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 西安工程大学 一种基于分数阶电感的二极管桥广义分数阶忆阻器
CN110289944A (zh) * 2019-06-26 2019-09-27 常州大学 一种基于二极管桥忆阻器的Sallen-Key HPF电路
CN110289944B (zh) * 2019-06-26 2023-08-22 常州大学 一种基于二极管桥忆阻器的Sallen-Key HPF电路
CN110855422A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 常州大学 一种含有超级慢通道现象的混沌振荡电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108322300A (zh) 混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路
Bao et al. Hidden extreme multistability in memristive hyperchaotic system
Wang et al. Bursting oscillations and coexisting attractors in a simple memristor-capacitor-based chaotic circuit
Xu et al. Non-autonomous second-order memristive chaotic circuit
Bao et al. Dynamical effects of neuron activation gradient on Hopfield neural network: numerical analyses and hardware experiments
Liang et al. S-type locally active memristor-based periodic and chaotic oscillators
Said et al. Two-port two impedances fractional order oscillators
CN104573238A (zh) 一种忆阻细胞神经网络的电路设计方法
CN110097182B (zh) 用神经激活梯度λ控制的三维Hopfield神经网络模型实现电路
CN108234106A (zh) 一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源电路
CN105577355A (zh) 一种基于二阶有源带通滤波器的压控型忆阻混沌电路
CN104486064A (zh) 一种具有自激吸引子与隐吸引子的忆阻混沌信号产生电路
Xu et al. Chaos in a second-order non-autonomous Wien-bridge oscillator without extra nonlinearity
CN110830233B (zh) 一种分数阶多翅膀隐藏吸引子混沌信号产生电路
Singh et al. New meminductor emulators using single operational amplifier and their application
CN105846990A (zh) 一种改进型规范式蔡氏混沌电路
CN105207771A (zh) 一种基于单片电流反馈运算放大器的双涡卷隐藏蔡氏混沌吸引子产生电路
Ersoy et al. Electronically charge-controlled tunable meminductor emulator circuit with OTAs and its applications
CN104954115A (zh) 一种基于有源广义忆阻的无感混沌信号发生器
Said et al. Survey on two-port network-based fractional-order oscillators
Zhang et al. A novel type of chaotic attractor with a multiunit structure: from multiscroll attractors to multi-bond orbital attractors
CN105827390A (zh) 一种简单的二阶非自治忆阻混沌信号发生器
CN113033793A (zh) 一种双极性脉冲电流激励二维Wilson神经元模型的电路
CN110535625A (zh) 一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器
Yadav et al. A study on non-linear behavior of memristor emulator using multisim

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180724

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication