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简洁无电感忆阻混沌电路及其特性

曾以成 成德武 谭其威

引用本文: 曾以成, 成德武, 谭其威. 简洁无电感忆阻混沌电路及其特性[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(4): 862-869. doi: 10.11999/JEIT190859 shu
Citation:  Yicheng ZENG, Dewu CHENG, Qiwei TAN. A Simple Inductor-free Memristive Chaotic Circuit and Its Characteristics[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2020, 42(4): 862-869. doi: 10.11999/JEIT190859 shu

简洁无电感忆阻混沌电路及其特性

    作者简介: 曾以成: 男,1962年生,教授,博士生导师,主要研究方向为非线性电路、混沌信号处理、语音信号处理;
    成德武: 男,1994年生,硕士生,研究方向为非线性系统、混沌信号处理;
    谭其威: 女,1993年生,硕士,研究方向为非线性系统、混沌信号处理
    通讯作者: 曾以成,yichengz@xtu.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(61471310)

摘要: 采用非理想有源电压控制忆阻器和磁通控制型光滑3次非线性忆阻器,该文设计了一种不含电感的简单(只含5个电子元器件)双忆阻混沌电路。采用常规的非线性分析手段详细研究了电路参数变化时系统的基本动力学行为,例如平衡点稳定性分析,相轨图以及李雅普诺夫指数谱和分岔图等。通过调节系统控制参数,该系统可产生多涡卷、多翼以及暂态混沌等十分丰富的动力学现象。此外,还研究了系统依赖于忆阻器初始状态的多稳态,得到了一些有意义的结果。为验证电路的可行性及稳定性,通过对忆阻器的模拟等效电路的搭建,并将该等效电路应用于所提出的混沌电路中,硬件电路实验结果以及Multisim电路仿真结果与理论分析一致。

English

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  • 图 1  无电感双忆阻型混沌电路

    图 2  忆阻器W3等效电路

    图 3  忆阻器W4等效电路

    图 4  系统随c变化时李雅普诺夫指数谱和分岔图

    图 5  随参数c变化的z-w相图

    图 6  暂态混沌现象

    图 7  系统随初始值w(0)变化时李雅普诺夫指数谱和分岔图

    图 8  忆阻器W4随初始值w(0)变化的x-w相图

    图 9  Multisim仿真电路原理图

    图 10  Multisim仿真结果与硬件等效电路结果比较

    表 1  忆阻器W3随初始状态变化所产生的多稳态举例

    z(0)取值LE李雅普诺夫指数系统状态
    4.0(+, 0, –, –)2翼混沌吸引子
    6.5(+, 0, –, –)4翼混沌吸引子
    13.5(+, 0, –, –)6翼混沌吸引子
    17.5(+, 0, –, –)8翼混沌吸引子
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    表 2  简洁无电感忆阻混沌电路的参数取值

    参数名称参值
    $ {C_a},{C_1},{C_3}$电容1 nF
    C2电容25 nF
    $ {g_a},{\rm{ }}{g_b},{\rm{ }}{g_{3,}}{g_4}$增益1
    $ {g_1},{\rm{ }}{g_2}$增益0.1
    R1电阻0.25 kΩ
    R2电阻50.00 kΩ
    R3电阻25.00 kΩ
    $ {R_4},{\rm{ }}{R_c}$电阻10.00 kΩ
    Rb电阻16.70 kΩ
    $ {R_d},{R_e}_,{R_5}{,}{R_6}$电阻2.00 kΩ
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  • 通讯作者:  曾以成, yichengz@xtu.edu.cn
  • 收稿日期:  2019-11-01
  • 录用日期:  2019-11-26
  • 网络出版日期:  2019-12-20
  • 刊出日期:  2020-04-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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