忆阻系统建模与混沌同步研究

发布时间：2020-07-14 15:41

【摘要】：混沌同步现象作为一种非线性运动形式,广泛的存在于自然界中。而忆阻具有天然的非线性,可以用来构建混沌系统产生混沌现象。对忆阻和混沌同步的研究,有助于更好认识和运用自然界的运动规律。本文以忆阻和混沌同步为研究对象,利用微分方程和控制论技术,构建了一种忆阻模型,提出了三种不同的混沌同步方案。主要内容如下:针对部分忆阻系统模型较为复杂的问题,提出了一种最简忆阻系统,利用Multisim和Matlab对该系统进行了仿真验证,并分析了其输入-输出特性。研究了基于该忆阻系统的两个并联电路即:忆阻和电容的并联电路与忆阻和电感的并联电路,分析了系统参数的影响,相关研究为将来在混沌电路设计中的应用奠定了理论基础。针对部分混沌系统变量较少且电路不易实现的问题,建立了一种混沌系统,分析了系统的动力学行为。利用运算放大器、电阻、电容和乘法器等搭建了的电路图,并用Matlab和Multisim进行了数值验证。提出并研究了带比例矩阵的双组合-复合同步,利用控制论技术设计了自适应控制器,实现了多混沌系统之间的双组合-复合同步,数值仿真证明了该同步方案的正确性和可靠性。针对投影同步模式单一及外部干扰系统紊乱的问题,基于投影同步和组合同步模型,提出并研究多混沌系统的双组合投影同步。根据自适应控制律和Lyapunov稳定性理论,采用非奇异滑模控制技术,设计了滑模控制面和组合控制器,实现两组驱动系统与多组响应系统的双组合投影同步。此外,提出了有关双组合投影同步的一些判据和设计方法,数值仿真验证了该同步方案的有效性和灵活性。针对信息分段组合分级传输容易丢失的问题,提出了多阶段组合传递同步。基于Lyapunov稳定性理论,采用自适应控制技术设计了组合控制器,实现了不同系统之间相互组合后的分阶段传递同步。该方案使得信息传递路径更加复杂,提高了保密通信的安全性。本文详细的从忆阻系统和混沌同步两方面探究了非线性科学的有关理论,构建了一种最简忆阻系统,提出了三种混沌同步方案,进一步拓展了非线性科学的领域,具有一定的科学研究意义和实用价值。
【学位授予单位】：郑州轻工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O415.5;TP273
【图文】：

忆电阻器(Memristor)，它是表示磁通与电荷关系的电和电阻不同的是，忆阻的阻值是由流经它的电荷确定系量之一，忆阻在很长的时间中都没有被人们所认识科学家蔡少堂在研究了电压、电流、电荷和磁通量四个律和物理量的对称关系预测了电荷和磁通之间应该存忆阻。ackard 实验室的科学家于 2008 年率先利用 Pt/TiO2/P，标志着对忆阻的研究从理论阶段迈入了实物阶段，科学家们研究了多种物质的构造机理和化学属性，从料，并对它们的电化学特性进行了详细地分析[43,44]，性。实验表明，忆阻两端在外界周期性激励源的作用，这种非线性关系特性曲线称之为对频率响应的李萨如人员利用制备的忆阻通过模拟人脑神经突触特性，成力的类脑电路，为忆阻在人脑神经领域的应用迈出了

量对系统动力学特性的影响。2009 年，Biolek 教授边界条件忆阻模型，研究了忆阻磁滞回线的面积称性原理，把忆阻的概念进行了广义化的推广，提授给出了忆阻的数学模型和 SPICE 宏观模型，重点景[48]。2013 年，Machado 和 Savel 教授提出了高阶向高阶方向发展[49]。Adhikari 教授团队通过对忆阻个独特属性：(1) 周期性激励时，忆阻的二端口特励频率不断增大时，忆阻的磁滞回线面积会单调递忆阻的磁滞回线会趋向于一条过原点的单值函数[50动力学方程转化为“理想忆阻”电路方程，同时证可转换为非理想的忆阻，最后得出在某些忆阻电路 教授团队提出了广义边界条件下的忆阻(GBCM)模相应的动力学调整方法[52]。

郑州轻工业大学硕士学位论文理，提出并建立了磁控忆阻模型和荷控忆阻模型[55]，丰富了忆阻器的模型，取得了一定的成果。2017 年，第 63 届国际电子器件大会上，清华大学 Wu 教授作了“阻变随机存储器”的报告，提出了新的忆阻芯片架构并对其可行性和应用前景作了相关说明，为我国忆阻芯片的研究和实用化做出了重要贡献[56]。

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本文编号：2755158