[实用新型]一种含有串联忆阻器的五维混沌电路

说明书

本实用新型公开一种含有串联忆阻器的五维混沌电路，包括十一个运算放大器、七个模拟乘法器、以及电阻、电容和直流电源，基于三维混沌系统构建五维混沌系统，利用Multisim软件分析了五维混沌系统的复杂动力学行为。本实用新型采用两种不同的忆阻器等效方程，构建了两种不同的有源忆阻器等效模型，并对两个有源等效模型进行串联；将忆阻器作为反馈项实现混沌系统维数的提高，实现了一种拥有更复杂混沌行为的五维混沌系统。产生了更加复杂的混沌现象，能够适应在多种环境下进行保密通信和信息加密的需求。

技术领域

本实用新型属于非线性电路，常称做混沌电路，具体涉及的是一种含有串联忆阻器的五维混沌电路。

背景技术

忆阻器是一种无源二端电子元件，具有电阻可变的非线性特性，是表示磁通与电荷的电路元件。由于忆阻器元件的非线性性质，电路用忆阻器元件容易产生混沌信号，而且已经得到广泛应用。目前忆阻器虽然已经实现，但是价格昂贵，实际应用的仍然较少。目前采用的多是由运算放大器和电阻电容等构成的有源等效模型，常见的等效方式有，分段线性型、二次非线性型、三次非线性型、分段二次型等。不同等效方式产生的伏安特性曲线和忆阻器参数不尽相同，采用两个以上的忆阻器设计高维混沌电路的研究与设计仍是开放的，是具有挑战的课题，不同的等效方式串联使用可以得到更加丰富、更加难以预测的混沌行为，从而提高保密通信的安全性和可靠性。

实用新型内容

针对低维度忆阻混沌系统的拓扑结构较简单的问题，本实用新型提出了一种含有串联忆阻器的五维混沌系统及电路，基于三维混沌系统构建五维混沌系统，利用Multisim软件分析了五维混沌系统的复杂动力学行为。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种五维混沌系统，基于三维Rucklidge系统的状态方程。由于其变量的动态范围过大，不利于电路实现，需要作变量比例压缩变换，对其进行均匀压缩2倍后，得到的系统的状态方程为：

构建含有串联忆阻器的五维混沌电路的动力学方程如下：

其中W₁(u)＝-5×10^-6+u²，

本实用新型采用两种不同的忆阻等效模型，分别为二次非线性型、三次非线性型；本实用新型分为五个功能模块实现，第一功能模块实现x信号的产生，第二功能模块实现y信号的产生，第三功能模块实现z信号的产生，第四功能模块实现u信号的产生，第五功能模块实现w信号的产生；同时，第四功能模块实现了二次非线性型的忆阻器有源等效模型，第五功能模块实现了三次非线性型的忆阻器有源等效模型。

本实用新型一种含有串联忆阻器的五维混沌电路，包含十一个运算放大器、七个模拟乘法器、以及电阻、电容和直流电源。

第一功能模块实现了x信号的产生。第一运算放大器的反相输入端与第一电阻、第二电阻、第三电阻并联，第三电阻的另一端与第一模拟乘法器的输出端连接，第一运算放大器的反相输入端通过第一电容与其输出端连接，第一运算放大器的输出端为X输出端，第一运算放大器的同相输入端接地；第二运算放大器的反相输入端通过第四电阻与X输出端连接，第二运算放大器的反相输入端通过第五电阻与其输出端连接，第二运算放大器的同相输入端接地，第二运算放大器的输出端为-X输出端。

第二功能模块实现了y信号的产生。第三运算放大器的反相输入端与第六电阻、第七电阻、第八电阻并联，第三运算放大器的反相输入端通过第二电容与其输出端连接，第三运算放大器的同相输入端接地，第三运算放大器的输出为Y输出端；第四运算放大器的反相输入端通过第九电阻与Y输出端连接，第四运算放大器的反相输入端通过第十电阻与其输出端连接，第四运算放大器的同相输入端接地，第四运算放大器的输出端为-Y输出端。