一种整数阶非线性混沌系统电路技术方案

本发明专利技术公开了一种新型具有绝对值项的整数阶非连续混沌系统，包括第一通道电路、第二通道电路和第三通道电路，第一通道电路有两个输入端，第二通道电路有三个输入端，第三通道电路有一个输入端为

【技术实现步骤摘要】
一种整数阶非线性混沌系统电路
本专利技术属于信息加密领域，特别是一种整数阶非线性混沌系统电路。
技术介绍
非线性科学被称为科学界的“第三次革命”。非线性科学与人们生活的各个领域都息息相关，并逐渐改变了人们的世界观，它让人们思维变得活跃起来，考虑问题更加全面、理性。学者们普遍认为：非线性主要由三部分组成，它们分别是混沌、分形和孤子，因此，混沌理论在非线性学科中举足轻重。研究混沌系统对科技的进步有着巨大的潜在价值。混沌是一个确定的非线性动力学系统所表现出来的一种确定性行为，是有规律的系统中无规律的运动的表现。1963年Lorenz教授发现了第一个混沌系统并命名为Lorenz混沌系统。该系统的提出意味着混沌学的起源，从此混沌运动成为科学家们研究的一个热门领域。混沌系统的研究在日新月异地发展着，学者们发现了越来越多的新型混沌系统，这些新系统的提出促进了混沌理论的发展。例如，Rssler系统，Chua’s电路，Chen系统，Lü混沌系统。随着混沌系统的发现，混沌同步的研究逐渐地成为研究者的热门课题，人们也逐渐的提出了越来越多可行的、使用的同步控制的方法。混沌同步被应用于生活的各个领域，如保密通信、医学治疗、生物工程等。目前，多数研究基于计算机仿真方法实现，常采用Matlab仿真软件进行系统模型和控制方法仿真，采用Multisim仿真软件进行电路构造仿真。但是数值仿真和实际电路构造仍存在一定的差异性，尤其是受到实际元件的物理特性的限制，理论推导的混沌电路不一定能够在实际电路中成功复现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种整数阶非线性混沌系统电路。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种整数阶非线性混沌系统电路，包括第一通道电路、第二通道电路和第三通道电路，第一通道电路有两个输入端，分别为y和z'，一个输出端为x，第二通道电路有三个输入端，分别为y'，z'和x，两个输出端，分别为y和y'，第三通道电路有一个输入端为y，一个输出端为z'；三个通道电路的输入端与输出端相互连接在一起，构成整数阶非线性混沌系统电路，第一通道电路的输出端x作为第二通道电路的输入端x，第二通道电路的输出端y作为第一通道电路的输入端y和第三通道电路的输入端y，第二通道电路的输出端y'作为第二通道电路的输入端y'，第三通道电路的输出端z'作为第一通电路的输入端z'和第二通道电路的输入端z'；该电路的等效数学模型为：式中，k>0，x、y、z为非线性混沌系统电路中的信号，为x的一阶导数，为y的一阶导数，为z的一阶导数。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术提出的混沌系统电路具有绝对值项，第三通道电压幅值明显减小，有利于系统电路的实现；2)电路中绝对值项的增加使得第一通道和第二通道的输出电压幅值可调，可以通过可调电阻灵活设置，为电路应用提供了方便；3)电路系统在幅值调节过程中能够保证系统的Lyapunov指数恒定，因而电路的混沌特性保持不变，有利于系统的应用，系统的Lyapunov指数图如图6所示；4)采用局部降幅法改进了混沌硬件电路的设计方法，与数值仿真的一致性好，电路构造方便，混沌状态稳定，易于实现，在工程领域中具有较好的应用前景。附图说明图1为本专利技术提出的新型混沌系统的整体结构图。图2为本专利技术提出的新型混沌系统第一通道的电路原理图。图3为本专利技术提出的新型混沌系统第二通道的电路原理图。图4为本专利技术提出的新型混沌系统第三通道的电路原理图。图5为本专利技术提出的新型混沌系统的吸引子图。图6为本专利技术提出的新型混沌系统的Lyapunov指数曲线图，其Lyapunov指数保持恒定。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种整数阶非线性混沌系统电路，包括第一通道电路、第二通道电路和第三通道电路，第一通道电路有两个输入端，分别为y和z'，一个输出端为x，第二通道电路有三个输入端，分别为y'，z'和x，两个输出端，分别为y和y'，第三通道电路有一个输入端为y，一个输出端为z'；三个通道电路的输入端与输出端相互连接在一起，构成整数阶非线性混沌系统电路，第一通道电路的输出端x作为第二通道电路的输入端x，第二通道电路的输出端y作为第一通道电路的输入端y和第三通道电路的输入端y，第二通道电路的输出端y'作为第二通道电路的输入端y'，第三通道电路的输出端z'作为第一通电路的输入端z'和第二通道电路的输入端z'；该电路的等效数学模型为：式中，k>0，x、y、z为非线性混沌系统电路中的信号，为x的一阶导数，为y的一阶导数，为z的一阶导数。结合图2，所述第一通道电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一电容C1、第一乘法器A1、第二乘法器A2、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U3A、第四运算放大器U4A和第五运算放大器U5A；其中第一乘法器A1的两个输入端为第一通道电路的输入端y和输入端z'，第一通道电路的输入端z'与第二乘法器A2的一个输入端连接，第一乘法器A1的输出端与第二乘法器A2的另一输入端连接，第二乘法器A2的输出端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第一运算放大器U1A的负输入端连接，第一运算放大器U1A的正输入端与地连接，第一电阻R1的另一端同时与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第一运算放大器U1A的输出端连接，第二电阻R2的另一端同时与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端连接，第三电阻R3的另一端同时与第二运算放大器U2A的负输入端连接，第二运算放大器U2A的正输入端与地连接，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2A的输出端连接，第四电阻R4的另一端同时与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端同时与第一电容C1的一端连接，第五电阻R5的另一端同时与第三运算放大器U3A的负输入端连接，第六电阻R6的另一端与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第一电容C1的另一端连接，第七电阻R7的另一端同时与第三运算放大器U3A的输出端连接，第三运算放大器U3A的正输入端与地连接，第七电阻R7的另一端同时与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第九电阻R9的一端连接，第八电阻R8的另一端同时与第四运算放大器U4A的负输入端连接，第四运算放大器U4A的正输入端与地连接，第九电阻R9的另一端与第四运算放大器U4A的输出端连接，第四运算放大器U4A输出端与第十电阻R10的一端连接，第十电阻R10的另一端与第十一电阻R11的一端连接，第十电阻R10的另一端同时与第五运算放大器U5A的负输入端连接，第五运算放大器U5A的正输入端与地连接，第十一电阻R11的另一端与第五运算放大器U5A的输出端连接，第五运算放大器U5A的输出端作为第一通道电路的输出端x。结合图3，所述第二通道电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整数阶非线性混沌系统电路，其特征在于，包括第一通道电路、第二通道电路和第三通道电路，第一通道电路有两个输入端，分别为y和z'，一个输出端为x，第二通道电路有三个输入端，分别为y'，z'和x，两个输出端，分别为y和y'，第三通道电路有一个输入端为y，一个输出端为z'；三个通道电路的输入端与输出端相互连接在一起，构成整数阶非线性混沌系统电路，第一通道电路的输出端x作为第二通道电路的输入端x，第二通道电路的输出端y作为第一通道电路的输入端y和第三通道电路的输入端y，第二通道电路的输出端y'作为第二通道电路的输入端y'，第三通道电路的输出端z'作为第一通电路的输入端z'和第二通道电路的输入端z'；该电路的等效数学模型为：

【技术特征摘要】
1.一种整数阶非线性混沌系统电路，其特征在于，包括第一通道电路、第二通道电路和第三通道电路，第一通道电路有两个输入端，分别为y和z'，一个输出端为x，第二通道电路有三个输入端，分别为y'，z'和x，两个输出端，分别为y和y'，第三通道电路有一个输入端为y，一个输出端为z'；三个通道电路的输入端与输出端相互连接在一起，构成整数阶非线性混沌系统电路，第一通道电路的输出端x作为第二通道电路的输入端x，第二通道电路的输出端y作为第一通道电路的输入端y和第三通道电路的输入端y，第二通道电路的输出端y'作为第二通道电路的输入端y'，第三通道电路的输出端z'作为第一通电路的输入端z'和第二通道电路的输入端z'；该电路的等效数学模型为：式中，k>0，x、y、z为非线性混沌系统电路中的信号，为x的一阶导数，为y的一阶导数，为z的一阶导数。2.根据权利要求1所述的整数阶非线性混沌系统电路，其特征在于，所述第一通道电路包括第一电阻[R1]、第二电阻[R2]、第三电阻[R3]、第四电阻[R4]、第五电阻[R5]、第六电阻[R6]、第七电阻[R7]、第八电阻[R8]、第九电阻[R9]、第十电阻[R10]、第十一电阻[R11]、第一电容[C1]、第一乘法器[A1]、第二乘法器[A2]、第一运算放大器[U1A]、第二运算放大器[U2A]、第三运算放大器[U3A]、第四运算放大器[U4A]和第五运算放大器[U5A]；其中第一乘法器[A1]的两个输入端为第一通道电路的输入端y和输入端z'，第一通道电路的输入端z'与第二乘法器[A2]的一个输入端连接，第一乘法器[A1]的输出端与第二乘法器[A2]的另一输入端连接，第二乘法器[A2]的输出端与第一电阻[R1]的一端连接，第一电阻[R1]的另一端与第一运算放大器[U1A]的负输入端连接，第一运算放大器[U1A]的正输入端与地连接，第一电阻[R1]的另一端同时与第二电阻[R2]的一端连接，第二电阻[R2]的另一端与第一运算放大器[U1A]的输出端连接，第二电阻[R2]的另一端同时与第三电阻[R3]的一端连接，第三电阻[R3]的另一端与第四电阻[R4]的一端连接，第三电阻[R3]的另一端同时与第二运算放大器[U2A]的负输入端连接，第二运算放大器[U2A]的正输入端与地连接，第四电阻[R4]的另一端与第二运算放大器[U2A]的输出端连接，第四电阻[R4]的另一端同时与第五电阻[R5]的一端连接，第五电阻[R5]的另一端与第六电阻[R6]的一端连接，第五电阻[R5]的另一端同时与第一电容[C1]的一端连接，第五电阻[R5]的另一端同时与第三运算放大器[U3A]的负输入端连接，第六电阻[R6]的另一端与第七电阻[R7]的一端连接，第七电阻[R7]的另一端与第一电容[C1]的另一端连接，第七电阻[R7]的另一端同时与第三运算放大器[U3A]的输出端连接，第三运算放大器[U3A]的正输入端与地连接，第七电阻[R7]的另一端同时与第八电阻[R8]的一端连接，第八电阻[R8]的另一端与第九电阻[R9]的一端连接，第八电阻[R8]的另一端同时与第四运算放大器[U4A]的负输入端连接，第四运算放大器[U4A]的正输入端与地连接，第九电阻[R9]的另一端与第四运算放大器[U4A]的输出端连接，第四运算放大器[U4A]输出端与第十电阻[R10]的一端连接，第十电阻[R10]的另一端与第十一电阻[R11]的一端连接，第十电阻[R10]的另一端同时与第五运算放大器[U5A]的负输入端连接，第五运算放大器[U5A]的正输入端与地连接，第十一电阻[R11]的另一端与第五运算放大器[U5A]的输出端连接，第五运算放大器[U5A]的输出端作为第一通道电路的输出端x。3.根据权利要求1所述的整数阶非线性混沌系统电路，其特征在于，所述第二通道电路包括第十二电阻[R12]、第十三电阻[R13]、第十四电阻[R14]、第十五电阻[R15]、第十六电阻[R16]、第十七电阻[R17]、第十八电阻[R18]、第十九电阻[R19]、第二十电阻[R20]、第二十一电阻[R21]、第二十二电阻[R22]、第二电容[C2]、第三乘法器[A3]、第六运算放大器[U6A]、第七运算放大器[U7A]、第八运算放大器[U8A]、第九运算放大器[U9A]和第十运算放大器[U10A]；第十二电阻[R12]的一端为第二通道电路的输入端y'，第十二电阻[R12]的另一端与第十三电阻[R13]的一端连接，第十二电阻[R12]的另一端同时与第六运算放大器[U6A]的负输入端连接，第六运算放大器[U6A]的正输入端与地连接，第十三电阻[R13]的另一端与第六运算放大器[U6A]的输出端连接，第十三电阻[R13]的另一端同时与第十四电阻[R14]的一端连接，第十四电阻[R14]的另一端与第十五电阻[R15]的一端连接，第三乘法器[A3]的两个输入端分别为第二通道电路的输入端z'和输入端x，第三乘法器[A3]的输出端与第十六电阻[R16]的一端连接，第十六电阻[R16]的另一端与第七运算放大器[U7A]的负输入端连接，第七运算放大器[U7A...

【专利技术属性】
技术研发人员：单梁，赵鹏，李军，戚志东，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32