忆阻细胞神经网络设计及组合同步研究

发布时间：2017-11-10 20:30

  本文关键词：忆阻细胞神经网络设计及组合同步研究

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【摘要】：细胞神经网络(Cellular Neural Network)模型可实现混沌系统复杂的动力学行为,作为继电阻、电容、电感三大电路基本元件外的第四类电路元件忆阻器,其非线性和记忆特性可模拟大脑突触神经网络的存储记忆功能,纳米级的非易失性忆阻器实现的CNN具有能耗更低、非常适合超大规模集成密度电路等优势。本文深入研究和探讨了基于忆阻器的CNN系统的建模、数值仿真及电路实现,并设计了一种基于忆阻CNN系统的组合同步控制方法,最后将忆阻CNN系统应用到保密通信中。全文主要研究工作包括:(1)研究了将忆阻器应用于传统三维CNN系统的混沌行为及电路仿真构建一个传统三维CNN,利用磁控忆阻器的非线性特性替换传统细胞神经网络的输出模块。采用Multisim通用电路元件构建磁控忆阻等效电路,在电路整体设计上简化了输出函数模块数量,新型忆阻CNN电路不仅展现出了混沌吸引子现象,而且忆阻内部的磁能量随细胞状态而变化,可完全达到等效输出函数的忆导值。数值计算与电路仿真结果验证了忆阻CNN的混沌特性及新设计方法的可行性。简单灵活的设计方法具有一定的普适性,在信号处理、同步控制与图像加密等方面具有现实的应用价值。(2)设计了一种基于三个驱动系统和两个响应系统的组合同步控制方法。组合同步是基于驱动响应同步法,使用多个驱动系统和多个响应系统而设计的一种新型同步方案。首先提出了一种基于三个驱动系统和两个响应系统的组合同步方法,针对五个相同的忆阻CNN混沌系统进行同步控制,根据李雅普诺夫稳定性理论对其进行同步控制理论推导证明,并进行数值实验验证与同步性能分析,实验结果表明了提出的组合同步方法对忆阻细胞神经网络的有效性和可扩展性。(3)研究和实现了忆阻CNN系统在保密通信中应用仿真。通过构造可实现状态重构的全维状态观测器,从而实现两个忆阻CNN系统的同步;构造忆阻CNN同步通信系统并应用于图像置乱加密;将机密信号隐匿在忆阻CNN系统的混沌信号中,以达到安全传输的目的;不仅有混沌行为现象的忆阻CNN系统本身的密钥空间能足以满足安全通信的需求,加上各种不同同步控制方法,使其应用于保密通信更加具有安全性、良好攻击抵御性。用忆阻器实现的CNN系统具有更加复杂的动力学行为,电路设计更加简洁、能耗性更低,集成密度更高等优势。本文研究的忆阻CNN系统的电路及组合控制方法对CNN系统在保密通信的应用具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP183

【参考文献】

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本文编号：1168257