[发明专利]一种含有三次磁控忆阻器的四维分数阶时滞混沌电路

说明书

本发明公开一种含有三次磁控忆阻器的四维分数阶时滞混沌电路，包括第一至第五通道电路。本发明在变形洛伦兹系统的基础上加入忆阻器单元，使系统的非线性特性增强；加入时滞单元并将整数阶系统进行分数阶拓展，提高了系统动力学特性的丰富性。通过组合混沌系统的阶次和电路单元的结构类型，可以设计出不同的混沌系统电路，每个电路均有其特有的动力学行为。此种电路的输出信号具有更强的混沌特性，将此类分数阶时滞忆阻混沌系统应用到图像加密、保密通信中，增强了密钥的复杂性和系统的抗破译能力。

技术领域

本发明属于混沌信号发生器设计领域，涉及一种含有三次磁控忆阻器的四维分数阶时滞混沌电路，具体涉及一种含有忆阻器的分数阶时滞混沌电路的构建方法及电路实现。

背景技术

混沌是非线性系统中出现的具有确定性的、类似随机性的现象，混沌信号具有非周期、类噪声等特性，可提供丰富的信号设计和发生机制，而时滞混沌系统由于自身的时滞特性，使其能够产生无限维的状态空间，使得系统具有更为丰富的动力学特性。分数阶相对整数阶而言可以更准确地反映混沌系统的各种动力学行为与特性，系统的混沌特性更强。新型分数阶时滞混沌系统的不断构造与研究不仅能够丰富混沌的理论知识，而且能够增加人们对混沌现象的认识。因此，已经有部分学者对分数阶时滞混沌电路进行了研究。

忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻器，它是除电阻、电容和电感之外的第四种基本电路元件。忆阻器的非易失性、记忆性、低能耗性和物理结构简单等使其具有广泛的应用。忆阻混沌信号具有更强的非周期、类噪声等特性，同样也具有更加复杂的动力学特性。然而，目前对忆阻混沌系统的研究大多停留在整数阶阶段，对分数阶相关的研究仍为少数，对分数阶时滞忆阻混沌系统的研究更是少之又少。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种含有三次磁控忆阻器的四维分数阶时滞混沌电路，其系统输出信号具有更强的混沌特性，将此类分数阶时滞忆阻混沌系统应用到图像加密、保密通信中，增强了密钥的复杂性和系统的抗破译能力。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种含有三次磁控忆阻器的四维分数阶时滞混沌电路，包括第一、第二、第三、第四和第五通道电路；

第一通道电路包括第一乘法器、第一反相器、第二反相器以及第一至第五电阻，其中，第一乘法器的两个输入端均连接第五通道电路的输出端，第一乘法器的输出端经第一电阻连接第一反相器的反相输入端，电源的负极接地，电源的正极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一反相器的反相输入端，第一反相器的同相输入端接地；第三电阻的两端分别连接第一反相器的反相输入端和第一反相器的输出端，所述第一反相器的输出端作为第一通道电路的第二输出端，用于输出第一反向信号-M；第四电阻的一端连接第一反相器的输出端，另一端连接第二反相器的反相输入端，第二反相器的同相输入端接地，第五电阻的两端分别连接第二反相器的反相输入端和第二反相器的输出端，所述第二反相器的输出端作为第一通道电路的第一输出端，用于输出第一正向信号M；

第二通道电路包括第二乘法器、第三乘法器、第三反相积分器、第四反相器以及第六至第十电阻，第二乘法器的两个输入端分别连接第一通道电路的第一输出端和第四通道电路的第一输出端，第二乘法器的输出端经第六电阻连接第三反相积分器的输入端；第三乘法器的两个输入端分别连接第三通道电路的第二输出端和第四通道电路的第一输出端，第三乘法器的输出端经第七电阻连接第三反相积分器的输入端；第八电阻的一端连接第二通道电路的第一输出端，第八电阻的另一端也连接第三反相积分器的输入端，所述第三反相积分器的输出端作为第二通道电路的第一输出端，用于输出第二正向信号x；第三反相积分器的输出端经由第九电阻连接第四反相器的反相输入端，第四反相器的同相输入端接地，第十电阻的两端分别连接第四反相器的反相输入端和第四反相器的输出端，所述第四反相器的输出端作为第二通道电路的第二输出端，用于输出第二反向信号-x；