分数阶光敏神经元的动力学特性分析及其同步研究

神经元是神经系统的基本单位,神经元模型的准确性影响对其本质特征的分析和理解。该文研究了由分数阶电容和电感构成的分数阶光敏FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元电路。利用分岔图、相轨迹图和时间序列图分析了分数阶光敏神经元模型的动力学特性。研究发现,随着分数阶阶次的降低,分数阶光敏神经元的活跃度增加。当选取不同参数时,神经元系统可以诱发不同的放电模式,如周期放电态、混沌放电态和尖峰放电态。此外,利用电突触耦合的方式连接两个分数阶光敏神经元。通过调整耦合强度,可以实现分数阶光敏神经元系统之间的相位同步和完全同步。最后,采用dSPACE验证了外部光信号对神经元兴奋性的调制作用。

含有偏置电压源的非齐次分数阶忆阻混沌电路动力学分析与实验研究

物理忆阻器具有不对称的紧磁滞回线,为了更加简便地模拟物理忆阻器的不对称紧磁滞曲线,本文提出了一种含有偏置电压源的分数阶二极管桥忆阻器模型,其具有可连续调控磁滞回线的能力.首先,结合分数阶微积分理论,建立了含有偏置电压源的二极管桥忆阻器的分数阶模型,并对其电气特性进行分析.其次,将其与Jerk混沌电路相融合,建立了含有偏置电压源的非齐次分数阶忆阻混沌电路模型,研究了偏置电压对其系统动态行为的影响.再次,在PSpice中搭建了分数阶的等效电路模型,并对其进行电路仿真验证,实验结果与数值仿真基本一致.最后,在Lab VIEW中完成了电路实验,验证了理论分析的正确性与可行性.结果表明,含有偏置电压源的分数阶忆阻器,可以通过调控偏置电压源的电压,连续获得不对称紧磁滞回线.随着偏置电源电压的改变,非齐次分数阶忆阻混沌系统由于对称性的破环,表现出由倍周期分岔进入混沌的行为.

基于分数阶双忆阻器的多稳态混沌系统及其FPGA实现

将分数阶微积分和忆阻器引入混沌系统可以增加混沌系统的复杂性,从而拓宽混沌系统的应用范围。首先在三阶混沌系统中引入了两个分数阶磁控忆阻器构建新型四阶混沌系统,再采用平衡点稳定性分析、分岔图、相图、动力学地图等方法对其进行动力学行为分析。结果表明:分数阶系统产生了无穷多共存吸引子,具有超级多稳态,展现出丰富的动力学行为。阶次的改变会引起忆阻特性曲线不对称改变,系统状态发生改变。最后,搭建了FPGA实验平台,实验结果与数值仿真结果一致。

基于RLC负载的二极管桥分数阶忆阻混沌电路仿真研究

分数阶混沌系统因相较整数阶有着更为丰富的动力学行为,目前得到了广泛的关注。论文首先将蔡氏电路中的非线性电阻替换为一个二极管桥忆阻器构造了一个混沌电路,进行电路仿真,结果出现双涡卷混沌吸引子。其次,采用分数阶微积分原理,将忆阻器中的电容及电感推广为分数阶元件形式,验证该分数阶模型符合广义忆阻器的特征,研究了激励源幅值和频率对模型磁滞回线的影响。最后,将基于RLC二极管桥忆阻器的混沌电路中的整数阶忆阻器替换为该分数阶模型,得到其分数阶系统的模型,通过电路仿真验证了该电路在给定参数下仍表现出双涡卷混沌吸引子,进一步证明了理论分析的正确性和可行性。

应用瞬变电磁法小线框大电流探测隐伏断层

瞬变电磁法小线框、大电流技术在金属矿勘探和地下水的探测中已趋成熟。在长期实践的基础上,分析断层上方出现的感应二次场V2负值现象和成因,提出断层和次新断层以及地质塌陷的探测方法和数据处理的要点,总结出利用小线框、大电流瞬变电磁法探测隐伏断层的技术方法。钻井验证表明,该方法施工快速轻便,断层点定位准确。

瞬变电磁法小线框技术研究及其应用

瞬变电磁法在我国的应用一直是100～200 m线框的装置,在山区和地形复杂的地区勘探或在城镇地区的地面高层建筑和地下工程的基础勘察时,此装置线圈敷设困难,施工难度大,效率低。TEM小线框的出现使得施工快速轻便,与此同时还发现了新的探测隐伏断层的技术方法,断层点定位准确。本文着重分析TEM小线框的特性及利用其探测隐伏断层的原理,并通过工程勘察实例说明TEM小线框的横向分辨率高和效率高的优点。

应用瞬变电磁法小线框大电流探测水下构造

随着水下工程的日益增多,已从前些年的简单工程发展到复杂的高难度的工程。对水下的地质状况和构造要求更加详细地了解,需要对水下构造结合面以及岩层的位置、走向、深度更加精确的探测,为水下工程施工提供有效的帮助。在水下工程勘查中,常以钻探为主。物探以水上地震勘探为多,瞬变电磁法以其采用不接地方式,从而实现电法形式的水上勘探,采用小线框大电流瞬变电磁法可以方便地实现探测水下构造。本文以长江某工程实例说明其勘探的方法和数据处理要点及勘探效果。

基于Adomian分解法的分数阶忆阻混沌电路分析及其FPGA实现

基于忆阻器的分数阶混沌系统相较于整数阶能更加准确地描述系统的动力学行为。首先采用一个三次光滑非线性忆阻器构建了基于忆阻器的混沌系统,通过李雅普诺夫指数、分岔图等方法分析了系统的动力学行为。其次将该系统推广到分数阶,获得了阶次q为0.9时,不同参数下的系统相图。通过分岔图对系统进行动力学行为分析,与相图对比发现所描述状态一致。最后基于Adomian分解法实现了该分数阶系统的FPGA硬件电路实验。实验结果与数值仿真结果一致,从而进一步验证了该忆阻混沌系统理论分析的正确性与可行性,为其在加密领域的应用积累了理论基础。

基于光伏储能的DVR分数阶PI控制策略

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)是设备侧有效治理电压暂降故障的装置,目前DVR的控制设计基本采用比例积分(proportional-integral,PI)控制器,但是DVR为非线性系统,传统PI控制器并不能达到理想的控制效果。为改善DVR的控制效果,提出一种新型电压电流双闭环分数阶PI(fractional order PI,FOPI)控制策略。首先,以光伏储能系统为DVR直流侧能量源,并建立相应的三相逆变器前馈解耦数学模型;其次,设计光伏储能系统与逆变器的双闭环PI控制策略,并进行参数整定;之后,将整数阶控制策略推广到分数阶来改善控制效果,并采用增益变化时的鲁棒性准则对FOPI控制器进行参数校正;最后,搭建不同控制策略下的DVR仿真模型,仿真结果验证了FOPI控制器应用于DVR系统的可行性,且相对于传统PI控制器其具备更好的动态响应速度与抗干扰性能。

直流微电网中Boost变换器的变阶次分数阶滑模控制

针对直流微电网中Boost电力电子变换器负荷侧波动频繁问题,设计一种新型变阶次分数阶非奇异终端滑模控制(variable order fractional-order non-singular terminal sliding mode control,VO-FNTSMC)策略,对负荷扰动进行精准快速的响应。主要研究该控制策略在Boost变换器启动阶段及负载变化阶段的控制效果,并将研究结果在NI PXIe-ModelingTech实验平台上以硬件在环(hardware in loop,HiL)的方式进行实验验证。结果表明:普通分数阶控制策略在分数阶微积分阶次为1时,具有抖振和输出误差较小的优势;在阶次为1.4时,具有超调量小、响应快速的优点。VO-FNTSMC融合了2个不同阶次分数阶控制器的优点,在启动阶段及负载变化阶段对输出电压都具有更快的响应速度,更小的超调量、稳态误差及滑模抖振,为分数阶控制理论应用于新能源电力电子领域提供了一种深入到变阶次的研究方法。

基于改进滑模控制的光伏系统MPPT控制策略

针对传统滑模控制在光伏发电MPPT控制中存在响应速度慢、抖振显著等不足,提出一种改进滑模控制的光伏MPPT策略。基于采用Boost升压电路的光伏系统,设计一种采用饱和函数幂次趋近律的改进滑模控制结构,利用幂次项的快速性与饱和函数边界层内的线性反馈的特点,构建趋近过程中不同阶段的分段调节策略,稳定性理论分析证明所设计的改进滑模控制MPPT策略能进一步提高光伏系统的动态响应速度和抗抖振性能。最后,利用Matlab仿真并进行实验验证。结果表明,采用改进滑模控制策略能够实现光伏最大功率点跟踪的精确控制,有助于提升光伏系统在较大扰动下MPPT的快速跟踪和平滑控制性能,具有较好的应用前景。

毒品依赖者社会支持与心理健康的相关分析

目的:揭示毒品依赖者的社会支持特点及其与心理健康状况的关系。方法:采用症状自评量表和社会支持量表对戒毒所收治的143例毒品依赖者进行调查分析,并和正常组对照。结果:毒品依赖者的社会支持总分和客观支持分,主观支持分,支持利用度等3个因子分明显低于对照组(大学生),尤以客观支持分为低,毒品依赖者中男性客观支持分和对支持的利用度高于女性。社会支持总分和各因子分大都与SCL-90总分及各因子分呈负相关。结论:毒品依赖者的社会支持差,社会支持与其心理健康状况密切相关。

基于模糊规则的自适应分数阶PI~λ控制器的研究

为提高分数阶PI控制器的鲁棒性,实现更好的控制效果,本文提出一种基于模糊规则的自适应阶数分数阶PI~λ控制器,并对模糊规则和分数阶PI~λ控制器的设计过程进行了详细的阐述。最后,仿真研究了基于模糊规则的自适应分数阶控制器的三相PWM整流器电压外环响应特性。与传统的整数阶PI控制器、分数阶PI~λ控制器控制效果相比,自适应阶数分数阶模糊PI~λ控制器(VOFFPI)具有响应速度快,超调量小,对扰动具有较好的鲁棒性等优点。该方法可以有效的应用到含有非线性现象和多扰动输入的复杂控制系统中,提高系统的鲁棒性,达到更好的控制效果。

基于分数阶忆阻器的混沌电路分析与设计

提出了一种新型的分数阶忆阻混沌电路。首先,建立了分数阶忆阻器的数学模型,通过数值仿真验证了分数阶广义忆阻器满足忆阻器的基本特性。然后,将分数阶广义忆阻器与蔡氏振荡电路相结合,建立了一种基于分数阶广义忆阻器的混沌电路模型。通过稳定性理论,对分数阶系统的稳定性进行了分析。为了进一步研究电路参数对系统动态行为的影响,利用相位图和分岔图等分析了系统随参数变化的动力学特性。结果表明,分数阶忆阻混沌电路会表现出周期和混沌等不同的动力学行为。最后,设计了分数阶忆阻混沌电路的等效电路模型,并进行电路仿真验证。实验结果与数值仿真结果基本一致,表明分数阶忆阻混沌电路具有一定的实际应用价值。

基于遗忘效应忆阻器的LIF神经元电路研究

细胞神经网络(CNN)被公认为是一种强大的大规模并行网络架构,能够高速执行运算操作和解决复杂的工程问题,但是目前关于硬件实现神经元的研究处于起步阶段。首先,研究了一个基于SrTiO_(3)(STO)的忆阻仿真模型,并分析了该模型的阻值变化特性与磁滞回线。其次,在此基础上设计了基于忆阻器的LIF神经元电路,验证了忆阻器模型可很好地结合到该神经元电路中。最后,通过PSpice仿真实验分析了突触前神经元、突触权重以及输入信号频率对于膜电位的影响,验证了基于遗忘模型忆阻器构成的LIF神经元电路可实现对输入时间信息和空间信息的整体反应。

基于整数阶PI无源控制的Boost变换器研究

为了解决在负载扰动和系统阻尼变化的条件下,Boost变换器存在电感电流超调量大的问题,采用整数阶PI无源控制策略进一步提高系统的动态稳定性。首先,将整数阶PI控制方法引入到传统的无源控制器,有效地提高了系统的控制性能。其次,采用Cohen-Coon法整定最优整数阶PI控制参数,从而达到降低电流纹波的目的。仿真结果表明,整数阶PI无源控制策略能够有效地抑制电感电流的瞬态超调,并具有响应速度快和鲁棒性强等优点。最后,在NI-PXI平台上搭建了整数阶PI无源控制器,通过电路实验验证了该方法的可行性。

基于分数阶的忆阻Buck-Boost变换器动力学行为分析

采用有源压控忆阻器替代阻性负载,提出了一种具有忆阻负载的Buck-Boost变换器。首先,根据分数阶微积分理论,分别建立了忆阻器及忆阻Buck-Boost变换器的分数阶模型。基于不同的开关状态,在电感电流断续模式下建立了分数阶忆阻Buck-Boost变换器的电路方程。其次,通过数值仿真分析了分数阶忆阻变换器系统的动力学行为,揭示了忆阻负载对Buck-Boost变换器的动态影响。结果表明,分数阶忆阻Buck-Boost变换器可以通过调整分岔参数来表现出丰富的动态特性。此外,与整数阶忆阻系统相比,分数阶系统具有更宽的稳定工作区域。最后,在PSIM平台下采用等效电路的方法实现了分数阶电容和电感的搭建,完成了分数阶忆阻变换器系统的电路仿真。不同参考电流下的相图与分岔图所描述的状态相吻合,从而验证了理论分析的正确性。

The synchronization of a fractional order hyperchaotic system based on passive control

This paper investigates the synchronization of a fractional order hyperchaotic system using passive control. A passive controller is designed, based on the properties of a passive system. Then the synchronization between two fractional order hyperchaotic systems under different initial conditions is realized, on the basis of the stability theorem for fractional order systems. Numerical simulations and circuitry simulations are presented to verify the analytical results.

一种用于非线性忆阻模型的通用窗函数特性研究

忆阻器作为一种新型纳米级电子器件,被广泛应用于逻辑编程电路、存储器及神经形态系统中,因此建立恰当的、逼真的忆阻模型便成为进行忆阻相关研究的重要基础。为了更加精确地模拟实际忆阻设备的特性,提出了一种通用型窗口函数,基于Matlab平台对其特性进行了分析。仿真结果表明:相比于现有的其他窗函数,本文提出的窗口函数不仅克服了边界效应、边界锁定等缺点,还实现了非线性漂移、线性与非线性模型之间的转换等功能,同时在灵活性和可调整范围方面有了较大提升。特别地,通过对参数的调整可以获得两种不同变化速度的曲线,以此实现对真实忆阻设备更为精细的拟合。

基于Adomian分解算法的新型分数阶混沌系统特性分析与FPGA实现

混沌电路实现是混沌研究的基础,目前混沌系统的FPGA实现多数采用在MATLAB DSP Builder平台搭建模型实现,由于分数阶积分器难于构造,该方法适合实现整数阶混沌系统,同时其他基于分数阶微积分算法的编程实现方法原理复杂,消耗资源多。针对上述问题,提出了一个新型混沌系统,通过Lyapunov指数,分岔图,平衡点等手段对系统的动力学行为进行了数值分析,进一步将其拓展到分数阶,给出了系统阶次q为0.8时不同状态下的相图,其结果与分岔图所描述的状态吻合。最后,采用Adomian分解法实现了该分数阶系统的FPGA硬件电路,通过示波器观察到混沌相图与数值仿真结果一致,从而验证了该分数阶混沌系统理论分析的正确性及可行性。