[发明专利]一种四维多稳定的自治忆阻混沌电路

说明书

本发明提出了一种四维多稳定的自治忆阻混沌电路，由19个电阻、4个电容、9个运算放大器、3个乘法器、4个正切模块构建四条电路通道，第一通道、第二通道和第四通道的输出信号作为第一通道的输入信号；第一通道、第二通道和第三通道的输出信号作为第二通道的输入信号；第二通道和第三通道的输出信号作为第三通道的输入信号；第一通道的输出信号作为第四通道的输入信号，混沌电路特性方程的右边均有正切三角函数运算组成，由于三角函数的周期性，存在许多个不定的吸引子，吸引子增加使拓扑结构更加复杂，动力学行为更加丰富，能够产生多稳定的动力学性质，在一定程度上提高保密通信的安全性、使得混沌系统的在保密通信应用提供技术参考。

技术领域

本发明涉及混沌信号发生器的技术领域，尤其涉及一种四维多稳定的自治忆阻混沌电路。

背景技术

混沌是在确定性系统中产生的在有界区域内看似随机而又无规则的动力学行为，它与其他学科相互渗透、相互促进、共同发展，它在电子工程、信息工程、通信工程、力学工程等领域都有着广泛的应用前景。

忆阻作为记忆功能的电子元器件，必将导致电子电路的结构体系、原理、设计理论变革，并将促进电子行业新的应用领域发展。四维忆阻混沌电路中，在忆阻混沌电流中发现，由于忆阻在电路中的介入，使得新构建的电路存在一个分布与某一坐标轴上的平衡点集，有着与一般混沌电路或系统完全不同的物理现象。这可能是忆阻具有记忆性所引起的独特现象。忆阻混沌电路具有更复杂的混沌特性。系统除了对电路参数体现出敏感性外，还依赖于忆阻器的初始值。由忆阻混沌电路产生的混沌信号具有更强的伪随机性，这些特性使其在传统的混沌应用领域有着更广阔的应用前景。

发明内容

针对现有四维忆阻混沌电路较复杂，不能满足保密通信需要的技术问题，本发明提出一种四维多稳定的自治忆阻混沌电路，利用电阻、电容、电感和运算放大器构成基本运算电路作为混沌电路设计最基本的运算单元电路，运用基本的运算单元电路实现需要的加法、减法、反向、积分和微分的线性运算，并用Pspice软件仿真验证所构建电路的混沌特性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种四维多稳定的自治忆阻混沌电路，利用电阻、电容、运算放大器、乘法器和正切模块构建四条电路通道，四条电路通道的混沌电路特性方程均由正切信号组成，混沌电路特性方程为：

其中，u1、u2、u3、u4为变量，分别表示自变量u1、u2、u3、u4的导数。

所述混沌电路特性方程转化为相应的振荡电路方程为：

其中，R1、R2、…、R19为电阻，C1、C2、C3和C4为电容。

所述四条电路通道包括第一通道u1、第二通道u2、第三通道u3和第四通道u4，第一通道u1的输出信号为tan(u1)，第二通道u2的输出信号为tan(u2)，第三通道u3的输出信号为tan(u3)，第四通道u4的输出信号为tan(u4)，第一通道u1由信号tan(u1)、tan(u2)和tan(u4)复合构成，第二通道u2由信号tan(u1)、tan(u2)和tan(u3)复合构成，第三通道u3由信号tan(u2)和tan(u3)复合构成，第四通道u4由信号tan(u1)复合构成。