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专利号: 202311624634X
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分数阶忆阻器的超混沌电路,其特征在于,包括:

包括分数阶忆阻器电路、第一分数阶混沌电路、第二分数阶混沌电路、第三分数阶混沌电路和第四分数阶混沌电路:所述分数阶忆阻器电路产生四个不同的混沌序列,每个混沌序列分别对应第一分数阶混沌电路、第二分数阶混沌电路、第三分数阶混沌电路和第四分数阶混沌电路;

第一分数阶混沌电路用于产生混沌序列x1,第二分数阶混沌电路用于产生混沌序列x2,第三分数阶混沌电路用于产生混沌序列x3,第四分数阶混沌电路用于产生混沌序列x4;

所述分数阶忆阻器电路包括第一乘法器A1,第一乘法器A1的输入端连接第一分数阶混沌电路输出端x1,第一乘法器A1的输出端经电阻RC连接第一反向加法器UA的反向输入端;

x1经电阻RB连接第一反向加法器UA的反向输入端;电源的负极接地,电源的正极连接电阻RA的一端,电阻RA的另一端连接第一反相加法器UA的反相输入端,第一反相加法器UA的同相输入端接地;电阻RD的两端分别连接第一反相加法器UA的反相输入端和输出端,所述第一反相加法器UA的输出端作为分数阶忆阻器电路的第一输出端输出反向信号-M;

电阻RE的一端连接第一反相加法器UA的输出端-M,电阻RE的另一端连接第一反相器UB的反相输入端,第一反相器UB的同相输入端接地;电阻RF的两端分别连接第一反相器UB的反相输入端和输出端,所述第一反向器UB的输出端作为分数阶忆阻器电路的第二输出端输出正向信号M;

所述第一分数阶混沌电路包括第一电阻R1,第一电阻R1的输入端连接第二分数阶混沌电路的第一输出端x2,第一电阻的另一端连接第二反相器U1的反相输入端;第二反相加法器U1的同相输入端接地;

第二电阻R2的两端分别连接第二反相器U1的反相输入端和输出端;第二反相器U1的输出端经由第三电阻R3连接第一反相积分器U2的反相输入端,第一反相积分器U2的同相输入端接地;

第一反相积分器U2的反相输入端和反相输出端之间连接有0.965阶单元电路一,第一反相积分器U2的输出端作为第一分数阶混沌电路的第一输出端输出正向信号x1;

第一反相积分器U2的输出端经由第四电阻R4连接第三反相器U3的反相输入端,第三反相器U3的同相输入端接地;第三反相器U3的反相输入端和输出端之间连接有第五电阻R5,第三反相器U3的输出端作为第一分数阶混沌电路的第二输出端输出反向信号‑x1;

所述第二分数阶混沌电路包括第二乘法器A2,第二乘法器A2的输入端分别连接分数阶忆阻器电路第二输出端M和第一分数阶混沌电路的第二输出端‑x1,第二乘法器A2的输出端经第七电阻R7连接第二反相加法器U4的反相输入端;

第六电阻R6的输入端连接第四分数阶混沌电路的第一输出端x3,第六电阻R6的另一端连接第二反相加法器U4的反相的输入端;

第八电阻R8的两端分别连接第二反相加法器U4的反相输入端和输出端;

第二反相加法器U4的输出端经由第九电阻R9连接第二反相积分器U5的反相输入端,第二反相积分器U5的同相输入端接地;

第二反相积分器U5的反相输入端和反相输出端之间连接有0.965阶单元电路二,第二反相积分器U5的输出端作为第二分数阶混沌电路的第一输出端输出正向信号x2,第二反相积分器U5的输出端经由第十电阻R10连接第四反相器U6的反相输入端,第四反相器U6的同相输入端接地;

第四反相器U6的反相输入端和输出端之间连接有第十一电阻R11,第四反相器U6的输出端作为第二分数阶混沌电路的第二输出端输出反向信号‑x2;

所述第三分数阶混沌电路包括第十二电阻R12,第十二电阻R12的输入端连接第二分数阶混沌电路的第一输出端x2,第十二电阻R12的另一端连接第三反相加法器U7的反相的输入端;第十三电阻R13的输入端连接第三分数阶混沌电路的第二输出端‑x3,第十三电阻R13的另一端连接第三反相加法器U7的反相的输入端;

第十四电阻R14的输入端连接第四分数阶混沌电路的第二输出端‑x4,第十四电阻R14的另一端连接第三反相加法器U7的反相的输入端,第三反相加法器U7的同相输入端接地;

第十五电阻R15的两端分别连接第十一反相加法器U7的反相输入端和输出端;

第三反相加法器U7的输出端经由第十六电阻R16连接第三反相积分器U8的反相输入端,第三反相积分器U8的同相输入端接地;

第三反相积分器U8的反相输入端和反相输出端之间连接有0.965阶单元电路三,第三反相积分器U8的输出端作为第三分数阶混沌电路的第一输出端输出正向信号x3;

第三反相积分器U8的输出端经由第十七电阻R17连接第五反相器U9的反相输入端,第五反相器U9的同相输入端接地;

第五反相器U9的反相输入端和输出端之间连接有第十八电阻R18,第五反相器U9的输出端作为第三分数阶混沌电路的第二输出端输出反向信号‑x3;

所述第四分数阶混沌电路还包括第十九电阻R19,第十九电阻R19的输入端连接第三分数阶混沌电路的第一输出端x3,第十九电阻R19的另一端连接第六反相器U10的反相输入端,第六反相器U10的同相输入端接地;

第二十电阻R20的两端分别连接第六反相器U10的反相输入端和输端;

第六反相器U10的输出端经由第二十一电阻R21连接第四反相积分器U11的反相输入端,第十五反相积分器U11的同相输入端接地;

第四反相积分器U11的反相输入端和反相输出端之间连接有0.965阶单元电路四,第四反相积分器U11的输出端作为第四分数阶混沌电路的第一输出端输出正向信号‑x3;

第四反相积分器U11的输出端经由第二十二电阻R22连接第七反相器U12的反相输入端,第七反相器U12的同相输入端接地;

第七反相器U12的反相输入端和反相输出端之间连接有第二十三电阻R23,第七反相器U12的输出端作为第二分数阶混沌电路的第二输出端输出反向信号‑x4;

所述0.965阶单元电路一包括电阻RA1上并联电容CA1,且电阻RA1上串联电阻RA2和电容CA2并联,电容CA1串联RA3和电容CA3并联;0.965阶单元电路二包括电阻RB1上并联电容CB1,且电阻RB1上串联电阻RB2和电容CB2并联,电容CB1串联RB3和电容CB3并联;0.965阶单元电路三包括电阻RC1上并联电容CC1,且电阻RC1上串联电阻RC2和电容CC2并联,电容CC1串联RC3和电容CC3并联;0.965阶单元电路四包括电阻RD1上并联电容CD1,且电阻RD1上串联电阻RD2和电容CD2并联,电容CD1串联RD3和电容CD3并联;

所述分数阶忆阻器电路电阻RA、电阻RB、电阻RC、电阻RD、电阻RE和电阻RF的电阻值满足关系:RD/RA=1、RD/RB=2、RD/RC=1和RF/RE=1;

第一分数阶混沌电路第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4和第五电阻R5的电阻值满足关系:R2/R1=1和R5/R4=1;

第二分数阶混沌电路第一电阻R6、第二电阻R7、第三电阻R8、第四电阻R10和第五电阻R11的电阻值满足关系:R8/R6=8.5、R8/R7=1和R11/R10=1;

第三分数阶混沌电路第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十七电阻R17和第十八电阻R18的电阻值满足关系:R15/R12=0.1、R15/R13=0.06、R15/R14=0.1和R18/R17=1;第四分数阶混沌电路第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十二电阻R22和第二十三电阻R23的电阻值满足关系:R20/R19=21.5和R23/R22=1。

2.如权利要求1所述的基于分数阶忆阻器的超混沌电路,其特征在于:

所述0.965阶单元电路中电阻值关系为:电阻RA1=电阻RB1=电阻RC1=电阻RD1=

774.32Ω、电阻RA2=电阻RB2=电阻RC2=电阻RD2=184.87MΩ、电阻RA3=电阻RB3=电阻RC3=电阻RD3=36.18KΩ、电容值关系为电容CA1=电容CB1=电容CC1=电容CD1=

0.8481nF、电容CA2=电容CB2=电容CC2=电容CD2=0.1743nF、电容CA3=电容CB3=电容CC3=电容CD3=2.5406nF。

3.如权利要求2所述的基于分数阶忆阻器的超混沌电路,其特征在于:

所述分数阶忆阻器电路涉及的忆阻器为分数阶磁控忆阻器模型,其数学表达式为:

其中,v(t)表示忆阻器电压,i(t)表示忆阻器电流,f(t)表示磁通量,W(φ)表示忆导值,α、β表示忆阻器模型的参数,α表示电阻RD/RB的值,β表示电阻RD/RA的值, 表示分数阶微积分,C表示Caputo型分数阶导数定义,q表示分数阶微分的阶次,[0,t]表示微分的时间区间;

所述分数阶忆阻器电路涉及混沌系统的数学模型,其数学表达式为:

其中, q表示阶数,a、b和c为参数,第二分数阶混沌电路中反向加

法器反相输入端电阻比值为R8/R6=R8/R7,用参数a表示,第三分数阶混沌电路中反向加法器反相输入端电阻比值为R15/R12=R15/(R13*d)=R15/R14,用参数b表示,第三分数阶混沌电路中反向加法器反相输入端电阻比值为R8/R6=R8/R7,用参数c表示,R15/(R13*b)的值,用参数d表示。