基于FPGA的新型分数阶多翼混沌系统设计及其应用研究
发布时间：2021-06-14 09:44
由于分数阶混沌系统下一状态的值不仅与当前状态有关还与之前所有状态有关,所以其动力学特性比整数阶混沌系统更加复杂,在保密通信、图像加密等领域具有更大的应用前景。为了研究分数阶混沌系统,首先提出一个新的整数阶混沌系统;然后针对分数阶混沌系统具有较多求解算法,但没有对比研究的问题,对G-L（Grunwald-Letnikov,G-L）定义法和Adomian分解法进行对比研究;最后针对混沌伪随机序列发生器具有较大延时的问题,对其进行改进。本文主要研究内容与创新点如下:1.提出了一个具有四翼吸引子的新型整数阶混沌系统,并对该系统进行动力学分析和FPGA实现。首先从吸引子相图、Lyapunov指数谱和分岔图研究了该系统的动力学特性,发现该系统的参数c在超大范围内变化时系统都表现出超混沌特性,并且具有恒Lyapunov指数特性,具有非常丰富的动力学行为。然后用欧拉公式离散化该系统,基于定点数,使用FPGA实现了该系统,并验证了超大参数范围混沌系统的硬件可实现性。2.根据整数阶混沌系统构建了相应的分数阶混沌系统。在整数阶混沌系统中引入分数阶微积分理论,得到相应的分数阶混沌系统。3.针对分数阶混沌系统的...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统(3.1)随c变化的yc分岔图(a8,b7)
表 3.1 FPGA 用定点数和浮点数实现超混沌系统消耗资源对比数制 LUT/个 FF/个 DSP/个浮点数[54]15286 10848 105定点数 715 930 36表 3.2 FPGA 用不同算法实现超混沌系统消耗资源和吞吐率对比算法 LUT/个 FF/个 DSP/个 吞吐率/Mhz欧拉 715 930 36 30.2改进欧拉 1076 1339 36 12.9龙格库塔 1958 1904 36 6.38编译完成后，由 Vivado 自动生成的系统 RTL 视图如图 3.11 所示。图 3.11 中的chaos 、key 、select 、ad9767 分别对应图 3.9 中的混沌系统模块、按键模块、数据输出选择模块和数模转换模块；chao_pll是例化的锁相环 IP 核，用于调整系统的运行频率。
阶数 q 0.8。(a) x y(b)x z(c) x w图 4.1 基于 Adomian 分解法的吸引子相图4.2.2 分数阶四翼混沌系统的分岔图与复杂度为了进一步研究系统参数对分数阶四翼混沌系统动力学行为的影响，下面就对分数阶阶数q和三个参数分别变化时的分岔图和复杂度进行研究分析。1. 阶数 的变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型多翼统一混沌系统[J]. 李鑫,曾以成,王维,孙睿婷. 太赫兹科学与电子信息学报. 2017(04)
[2]异分数阶chen系统的动力学特性及其多元电路实现[J]. 杨志宏,张彩霞,屈双惠,王丽. 江西师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]基于Adomian分解法的分数阶Lü混沌系统的动力学分析及数字实现[J]. 陈恒,雷腾飞,尹劲松. 河南师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]基于Adomian分解法的分数阶Chen混沌系统的动力学分析与DSP实现[J]. 雷腾飞,胡庆玲,尹劲松,陈恒. 曲阜师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]一种新的多翼蝴蝶超混沌吸引子及其电路设计[J]. 陶思言,林达,曾晓辉. 火力与指挥控制. 2015(11)
[6]分数阶超混沌Lorenz系统的数值求解及其动力学特性分析[J]. 罗少轩,何博侠,乔爱民,王艳春. 计算机应用研究. 2016(04)
[7]分数阶混沌系统的Adomian分解法求解及其复杂性分析[J]. 贺少波,孙克辉,王会海. 物理学报. 2014(03)
[8]基于C0算法的混沌系统复杂度特性分析[J]. 孙克辉,贺少波,朱从旭,何毅. 电子学报. 2013(09)
[9]混沌伪随机序列的谱熵复杂性分析[J]. 孙克辉,贺少波,何毅,尹林子. 物理学报. 2013(01)
[10]一类超大范围超混沌系统的动力学分析和电路实现[J]. 梅蓉,陈谋. 四川大学学报(工程科学版). 2012(05)
硕士论文
[1]新型耗散与保守混沌系统的设计及其同步控制[D]. 夏诚.重庆邮电大学 2018
[2]基于超混沌的伪随机序列发生器的FPGA实现[D]. 胡玉庆.天津工业大学 2018
[3]分数阶混沌系统动力学分析及其FPGA加密研究[D]. 王震.天津理工大学 2018
[4]改进型混沌系统的研究及其电路实现[D]. 缪运驰.南京理工大学 2016
[5]分数阶系统中的混沌及其同步控制研究[D]. 张成芬.郑州大学 2007
本文编号：3229567
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统(3.1)随c变化的yc分岔图(a8,b7)
表 3.1 FPGA 用定点数和浮点数实现超混沌系统消耗资源对比数制 LUT/个 FF/个 DSP/个浮点数[54]15286 10848 105定点数 715 930 36表 3.2 FPGA 用不同算法实现超混沌系统消耗资源和吞吐率对比算法 LUT/个 FF/个 DSP/个 吞吐率/Mhz欧拉 715 930 36 30.2改进欧拉 1076 1339 36 12.9龙格库塔 1958 1904 36 6.38编译完成后，由 Vivado 自动生成的系统 RTL 视图如图 3.11 所示。图 3.11 中的chaos 、key 、select 、ad9767 分别对应图 3.9 中的混沌系统模块、按键模块、数据输出选择模块和数模转换模块；chao_pll是例化的锁相环 IP 核，用于调整系统的运行频率。
阶数 q 0.8。(a) x y(b)x z(c) x w图 4.1 基于 Adomian 分解法的吸引子相图4.2.2 分数阶四翼混沌系统的分岔图与复杂度为了进一步研究系统参数对分数阶四翼混沌系统动力学行为的影响，下面就对分数阶阶数q和三个参数分别变化时的分岔图和复杂度进行研究分析。1. 阶数 的变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型多翼统一混沌系统[J]. 李鑫,曾以成,王维,孙睿婷. 太赫兹科学与电子信息学报. 2017(04)
[2]异分数阶chen系统的动力学特性及其多元电路实现[J]. 杨志宏,张彩霞,屈双惠,王丽. 江西师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]基于Adomian分解法的分数阶Lü混沌系统的动力学分析及数字实现[J]. 陈恒,雷腾飞,尹劲松. 河南师范大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]基于Adomian分解法的分数阶Chen混沌系统的动力学分析与DSP实现[J]. 雷腾飞,胡庆玲,尹劲松,陈恒. 曲阜师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[5]一种新的多翼蝴蝶超混沌吸引子及其电路设计[J]. 陶思言,林达,曾晓辉. 火力与指挥控制. 2015(11)
[6]分数阶超混沌Lorenz系统的数值求解及其动力学特性分析[J]. 罗少轩,何博侠,乔爱民,王艳春. 计算机应用研究. 2016(04)
[7]分数阶混沌系统的Adomian分解法求解及其复杂性分析[J]. 贺少波,孙克辉,王会海. 物理学报. 2014(03)
[8]基于C0算法的混沌系统复杂度特性分析[J]. 孙克辉,贺少波,朱从旭,何毅. 电子学报. 2013(09)
[9]混沌伪随机序列的谱熵复杂性分析[J]. 孙克辉,贺少波,何毅,尹林子. 物理学报. 2013(01)
[10]一类超大范围超混沌系统的动力学分析和电路实现[J]. 梅蓉,陈谋. 四川大学学报(工程科学版). 2012(05)
硕士论文
[1]新型耗散与保守混沌系统的设计及其同步控制[D]. 夏诚.重庆邮电大学 2018
[2]基于超混沌的伪随机序列发生器的FPGA实现[D]. 胡玉庆.天津工业大学 2018
[3]分数阶混沌系统动力学分析及其FPGA加密研究[D]. 王震.天津理工大学 2018
[4]改进型混沌系统的研究及其电路实现[D]. 缪运驰.南京理工大学 2016
[5]分数阶系统中的混沌及其同步控制研究[D]. 张成芬.郑州大学 2007
本文编号：3229567
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