异构双磁控忆阻器的非线性电路设计及性能研究

摘要

混沌系统作为非线性学科的一个分支领域，具有显著的非线性学科特点，产生的混沌信号具有其独特的特性。然而忆阻器作为物理上新实现的并且具有其自身独特的特性的非线性基本元器件，它所具备的非线性性质，能够让很多与忆阻器相关的电路产生混沌现象，形成混沌吸引子。基于忆阻器的混沌电路同一般的混沌电路相比，其所具有的混沌特性将更加复杂化，系统不仅表现为对系统的参数十分地敏感，而且还会随着忆阻器的初始值变化而变化。本文主要工作为构造了两个异构磁控忆阻的模型，基于此设计了一个新的异构磁控忆阻Chua系统，且分析了它的动力学特性。具体的研究内容如下： (1)对两个异构磁控忆阻器进行数学建模，且对它们的伏安特性进行相应的分析，结果显示两个异构磁控忆阻器均具备斜“8”字形状的磁滞回归曲线。同时选取不同的角频率w，结果表明角频率w越大，斜“8”字形收缩越紧凑，以上结果显示所设计的忆阻器满足了其基本特征。 (2)在三阶经典Chua电路基础之上，设计了含有两个异构磁控忆阻器的非线性电路，利用由一个磁控忆阻器同负电导G组成的有源忆阻电路，去替代Chua系统之中的Chua氏二极管，再在LC谐振部分电路之间插入构造的磁控忆阻器2，这样形成的新电路中两个磁控忆阻器相互对称，但结构方程相异，并建立了其无量纲五阶数学模型。对新构建的异构磁控忆阻Chua系统进行一定的动力学分析，结果显示这个系统存在一个平衡点二维区域，它的稳定性同忆阻器的初始值存在紧密联系，随着其变化发生改变。对系统平衡点的稳定性和Lyapunov指数进行分析，证明该异构磁控忆阻Chua系统能够产生混沌吸引子，进而说明它是一个混沌系统。 (3)采用Multisim电路仿真软件分别对五阶异构忆阻Chua系统模型和两个异构磁控忆阻器进行电路实现，对其进行仿真分析，数值计算和电路实验结果表明异构磁控忆阻Chua电路具有丰富的混沌行为，且可勾画出完全相同的混沌吸引子和类紧磁滞回归轨迹。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 相关领域的研究现状及发展前景

1.3 论文的主要内容及安排

第二章 混沌的相关理论及概念

2.1 混沌的基本概念

2.2 典型的混沌模型及分析

2.3 混沌的应用

2.4 本章小结

第三章 忆阻器的相关理论与应用

3.1 忆阻器概述

3.2 忆阻器模型

3.3 忆阻器的应用

3.4 本章小结

第四章 基于Chua系统的异构磁控忆阻模型设计

4.1 异构磁控忆阻器模型设计

4.2 基于Chua系统的异构磁控忆阻模型设计

4.3 异构磁控忆阻Chua系统的数值分析

4.4 本章小结

第五章 异构磁控忆阻Chua系统的电路设计与实现

5.1 异构磁控忆阻器的电路设计

5.2 异构磁控忆阻Chua系统组合电路实现

5.3 数值计算与电路仿真结果比较

5.4 本章小结

第六章 总结与期望

6.1 本文的主要研究成果

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果