[发明专利]单神经元的时滞神经网络混沌电路

说明书

本发明公开了一种基于时滞神经网络的单神经元混沌电路。其中，神经元电路由运算放大器、电阻、电容组成的加法、积分运算电路及激活函数电路模块构成；激励电路模块由加法电路和第一到第五分段模块构成；分段模块由继电器及运算放大器构成的加法运算电路和电压比较电路构成。给定初始值和时滞，可以通过示波器观察到电压x(t)和时滞信号电压x(t‑τ)之间产生的混沌振荡现象，并且当设置为不同的初始值或时滞可以观察到不同的混沌现象。该电路实现了单神经元在固定时滞下可产生复杂的混沌振荡，对混沌神经网络的应用研究有重要的意义。

技术领域

本发明属于非线性电路设计领域，涉及一种新的单神经元时滞神经网络混沌系统及其电路。

背景技术

随着混沌理论研究的快速发展，人们对于混沌现象的分析与探究不仅仅只局限于对其本身的探讨，将混沌系统与各个领域相结合也逐渐成为学者们的研究方向，例如混沌经济学、混沌保密通信、混沌气象学又或者是混沌神经网络。但是，目前关于混沌系统的很多应用需要进一步开发及完善。由于其客观存在性、丰富的物理性质及其巨大的应用潜力，使其成为当前科学研究的热点之一。

在近年来，由于在神经网络模型中引入了轴突信号传输延迟，得到了带时滞的神经网络动力学系统。由于引入了时滞，连续时滞系统的初始值由一连续函数给出，原系统由一个有限维系统变为无限维系统，因此其稳定性和解析解的存在性等定性特性会起质的改变，其动力学行为变得更为复杂。当前时滞神经网络的研究方向主要是分析系统的动力学行为，包括系统的平衡态、分岔、混沌以及系统的稳定性等，对于时滞神经网络的应用研究成果相对较少。对于一般的非线性问题，求其解析解本来就很难，对于比一般非线性问题更为复杂的连续时滞神经网络系统，更难求出其解析解，因而研究时延动力学系统的数值仿真是必要的也是极其重要的。至今对一般非线性动力学系统复杂现象的深入认识远远没有完成，对无穷维的混沌动力学系统复杂现象的深入认识更是举步艰难。目前，对于时滞神经网络的仿真模型设计相对较少，因此，本发明的单神经元的时滞神经网络混沌电路具有重要的理论和应用研究价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种新型的单神经元时滞神经网络混沌电路。其主要结构如下：

神经元电路包括激活函数电路模块HB1和HB12，其中，激活函数电路模块HB1包含分段模块HB2、HB3、HB4、HB5、HB6；激活函数电路模块HB12包含分段模块HB7、HB8、HB9、HB10、HB11。

所述神经元电路中，输入端x分别接入到电阻R11、激活函数电路模块HB1输入端、延迟器件A1输入端；电阻R11另一段接于运算放大器U2反相输入端，在U2反相输入端与输出端之间并联电阻R12，构成反相放大器；激活函数电路模块HB1输出端串联电阻R5接入运算放大器U1反相输入端，在U1反相输入端和输出端之间并联电阻R7，构成反相放大器；延迟器件A1输出端与激活函数电路模块HB12输入端相接；运算放大器U2输出端串联电阻R1接入到运算放大器U3反相输入端，运算放大器U1串联电阻R2接入到运算放大器U3反相输入端，激活函数电路模块HB12输出端串联电阻R3接入到运算放大器U3反相输入端；U3反相输入端和输出端之间并联电容C1，U3输出端串联电阻R6接入到运算放大器U8反相输入端，U8反相输入端和输出端之间并联电阻R9，U8输出端接神经元电路输出端x；运算放大器U1、U2、U3同相输入端均接地。