一种基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型，包括三值忆阻器等效电路、第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路以及第四通道电路。所述三值忆阻器等效电路包括三个反向积分电路、两个反向加法电路、两个电压比较器和一个反向相加电路，输出得到忆导值G(w)。所述第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路、第四通道电路用于产生x、y、z、w四个状态变量。本发明专利技术利用运算放大器和模拟乘法器实现混沌系统方程中的反相运算、求和运算和积分运算，模拟乘法器主要用于实现方程中各项的乘积运算。乘积运算。乘积运算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型


[0001]本专利技术属于电路设计
，具体涉及一种基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型。

技术介绍

[0002]混沌是确定性系统的一种内在随机性，是确定性与概率性辩证统一的结合。混沌的理论在现代科学中已经有了坚实的理论基础，随着对混沌理论的深入研究，混沌也与其他学科相互渗透，越来越多的实际应用被发掘。由于混沌具有对初始条件的高度敏感性、伪随机性及长期不可预测性等独特性质，使得混沌理论在电子通信、保密通信、控制系统等领域存在巨大的应用潜能，具有较高的研究价值和广泛的研究意义。
[0003]混沌系统方程中的非线性项决定了该系统动力学特性的复杂性，传统的混沌系统设计方法主要是在系统中添加变量的乘积项，导致电路结构变得较为复杂且难以实现。忆阻器作为一种具有非线性特性的纳米级电路元件，用于构造混沌电路可大大简化电路结构，并且忆阻器所具有的独特的非易失性可以丰富系统的动力学特性，因此基于忆阻器设计混沌系统相比传统的设计方案具有较大优势。
[0004]到目前为止，学术界对忆阻混沌系统的研究大多集中在二值忆阻器上，三值或多值忆阻器比二值忆阻器能储存更多的信息，具有更丰富的非线性特性。然而，三值忆阻器及其混沌系统尚未引起人们的重视。因此，利用三值忆阻器构建一个特性更丰富的混沌系统，设计出精确的电路模型来模拟该系统是十分有价值的。

技术实现思路

[0005]针对现有研究存在的不足，本专利技术提出一种全新的基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型，涉及一种物理可实现、具有丰富动力学特性的混沌电路，提高混沌信号的复杂性，进而提高其在诸多领域的应用价值。
[0006]本专利技术解决技术问题所采取的技术方案如下：
[0007]所述四维超混沌电路的数学模型为：
[0008][0009]其中，G(w)为压控三值忆阻器的忆导值数学模型，x、y、z、w为状态变量，a、b、c、d为系统参数。
[0010]G(w)＝a0+b0sgn(w+c0)
‑
d0sgn(w
‑
c0)
[0011]该混沌电路模型包括三值忆阻器等效电路、第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路以及第四通道电路。
[0012]所述三值忆阻器等效电路包括三个反向积分电路、两个反向加法电路、两个电压
比较器和一个反向相加电路，将输入电压v通过第一反向积分电路得到负磁通将负磁通输入第一反向加法电路得到输出并将输入第二反向积分电路；将负磁通输入第二反向加法电路得到输出并将输入第三反向积分电路；将第二反向积分电路和第三反向积分电路的输出，与电压V3共同输入反向相加电路，输出得到忆导值G(w)。
[0013]所述三值忆阻器等效电路中，运算放大器U1、电容C1、电阻R1构成的第一反向积分电路，将输入电压v变成负磁通
[0014]所述第一反向积分电路的输出在经电阻R2反馈后，接入运算放大器U2的反向输入端，电源V1经电阻R3反馈后接入运算放大器U2的反向输入端，运算放大器U2的输出端经电阻R4反馈后接入运算放大器U2的反向输入端，由电阻R2、电阻R3、电阻R4、运算放大器U2组成第一反向加法电路，可以得到运算放大器U2的输出为
[0015]第一反向积分电路的输出在经电阻R5反馈后接入运算放大器U3的反向输入端，电源V2经电阻R6反馈后接入运算放大器U3的反向输入端，运算放大器U3的输出端经电阻R7反馈后接入运算放大器U3的反向输入端，由电阻R5、电阻R6、电阻R7、运算放大器U3组成第二反向加法电路，可以得到运算放大器U3的输出为
[0016]所述运算放大器U2的输出端接入电压比较器U4的正输入端，所述运算放大器U3的输出端接入电压比较器U5的负输入端。
[0017]所述电压比较器U4的输出端经电阻R8反馈后接入运算放大器U6的反向输入端，运算放大器U6的输出端经电阻R9反馈后接入运算放大器U6的反向输入端，电阻R8、电阻R9、运算放大器U6组成第二反向积分电路。
[0018]所述电压比较器U5的输出端经电阻R
10
反馈后接入运算放大器U7的反向输入端，运算放大器U7的输出端经电阻R
11
反馈后接入运算放大器U7的反向输入端，电阻R
10
、电阻R
11
、运算放大器U7组成第三反向积分电路。
[0019]电源V3经电阻R
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反馈后接入运算放大器U8的反向输入端，运算放大器U6的输出经电阻R
12
反馈后接入运算放大器U8的反向输入端，运算放大器U7的输出经电阻R
14
反馈后接入运算放大器U8的反向输入端，运算放大器U8的输出经电阻R
15
反馈后接入运算放大器U8的反向输入端；电阻R
12
、电阻R
13
、电阻R
14
、电阻R
15
和运算放大器U8构成一个反向相加电路，将运算放大器U6、运算放大器U7、电源V3的输出相加。
[0020]所述第一通道电路包括运算放大器U9、U
10
，电阻R
22
、R
23
、R
16
、R
17
，电容C2。电阻R
23
一端连接运算放大器U9的输出端，另一端连接运算放大器U9的反向输入端，电阻R
17
一端连接运算放大器U9的输出端，另一端连接运算放大器U
10
的反向输入端，电容C2一端连接运算放大器U
10
的输出端，另一端连接运算放大器U
10
的反向输入端。
[0021]所述第二通道包括乘法器A1，运算放大器U
11
，电阻R
18
、R
19
，电容C3。电阻R
18
一端连接乘法器A1的输出端，另一端连接运算放大器U
11
的反向输入端，电容C3一端连接运算放大器U
11
的输出端，另一端连接运算放大器U
11
的反向输入端。
[0022]所述第三通道包括乘法器A2，运算放大器U
12
，电阻R
20
、R
21
、R
24
，电容C4。电阻R
21
一端连接乘法器A2的输出端，另一端连接运算放大器U
12
的反向输入端，电容C4一端连接运算放大器U
12
的输出端，另一端连接运算放大器U
12
的反向输入端。
[0023]所述第四通道包括运算放大器U
13
、U
14
，电阻R
25
、R
26
、R
27
，电容C5。电阻R
26
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三值忆阻器的四维超混沌系统的电路模型，其特征在于：所述四维超混沌电路的数学模型为：其中，G(w)为压控三值忆阻器的忆导值数学模型，x、y、z、w为状态变量，a、b、c、d为系统参数；该四维混沌电路模型包括三值忆阻器等效电路、第一通道电路、第二通道电路、第三通道电路以及第四通道电路；所述三值忆阻器等效电路包括三个反向积分电路、两个反向加法电路、两个电压比较器和一个反向相加电路；将输入电压v通过第一反向积分电路得到负磁通将负磁通输入第一反向加法电路得到输出并将输入第二反向积分电路；将负磁通输入第二反向加法电路得到输出并将输入第三反向积分电路；将第二反向积分电路和第三反向积分电路的输出，与电压V3共同输入反向相加电路，输出得到忆导值G(w)；所述第一通道电路包括运算放大器U9、U
10
，电阻R
22
、R
23
、R
16
、R
17
，电容C2；电阻R
23
一端连接运算放大器U9的输出端，另一端连接运算放大器U9的反向输入端，电阻R
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一端连接运算放大器U9的输出端，另一端连接运算放大器U
10
的反向输入端，电容C2一端连接运算放大器U
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的输出端，另一端连接运算放大器U
10
的反向输入端；所述第二通道包括乘法器A1，运算放大器U
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，电阻R
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、R
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，电容C3；电阻R
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一端连接乘法器A1的输出端，另一端连接运算放大器U
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的反向输入端，电容C3一端连接运算放大器U
11
的输出端，另一端连接运算放大器U
11
的反向输入端；所述第三通道包括乘法器A2，运算放大器U
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，电阻R
20
、R
21
、R
24
，电容C4；电阻R
21
一端连接乘法器A2的输出端，另一端连接运算放大器U
12
的反向输入端，电容C4一端连接运算放大器U
12
的输出端，另一端连接运算放大器U
12
的反向输入端；所述第四通道包括运算放大器U
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、U
14
，电阻R
25
、R
26
、R
27
，电容C5；电阻R
26
一端连接运算放大器U
13

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓媛，田远泽，高蒙，杨萌，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：