忆阻耦合异构忆阻细胞神经网络的多稳态与相位同步研究

忆阻具有天然的可塑性,可实现与生物神经元和突触所具有的相似或相同机制的硅基神经元和纳米突触。将忆阻用作突触耦合两个异构的忆阻细胞神经网络,该文构建了一个忆阻耦合异构忆阻细胞神经网络。该耦合网络含有一个与忆阻突触初值条件和子网初值条件相关的空间平衡点集,可呈现出复杂的动力学演化。利用数值仿真方法,揭示了耦合网络依赖于初值条件而存在的稳定点、周期、混沌、超混沌以及无界振荡等多稳态行为。此外,在忆阻突触的调控下,两个异构子网可达成相位同步。最后,基于STM32单片机硬件平台完成了电路实验验证。

基于产教融合的电子设计基础课程建设探究

电子设计基础是为适应常州大学机器人产业学院产业创新人才培养需求而新开设的一门课程。该课程对电子信息类专业基础课程——电路分析、模拟电子技术及数字电子技术进行整合,并以企业工程项目“简易阻抗测试仪的设计”为牵引,重构课程知识体系。该课程构建了高校主导、企业参与的产教融合创新生态,打通了高校人才培养与企业需求的“最后一公里”。

一类无感蔡氏电路的综合设计性实验

为服务于本科院校电子信息类专业课程的综合设计性实验需求,设计了一类无感蔡氏电路。无感蔡氏电路采用模块化设计思路,提供了三类蔡氏二极管等效电路和四类二阶有源RC滤波器,以满足多样化设计需求。通过具体案例,展示了无感蔡氏电路的数学建模、数值仿真、电路仿真、电路设计与硬件实验的完整过程,可作为“电子技术课程设计”“电子综合实训”等课程的教学范例。

基于二极管桥与串联RL滤波器的一阶广义忆阻模拟器

针对现有忆阻模拟器过于复杂,提出了一种简单的广义忆阻模拟器.该模拟器是仅由二极管桥和串联RL滤波器构成的一阶忆阻等效电路.对广义忆阻模拟器的输入端口伏安关系建立了数学模型并进行了相应的特征分析.数值仿真与电路实验的结果表明:该模拟器符合广义忆阻器的定义,可展示出忆阻紧磁滞回线的本质特征.新提出的广义忆阻模拟器电路结构简单、无接地限制,便于电路实现和应用接入.

工程认证背景下的《射频识别技术与应用》课程目标达成度探索

基于成果导向教育理念的课程目标达成度评价体系设计是工程教育专业认证中课程体系构建的核心环节,其评价结果是指导教学内容和教学质量持续改进的重要依据。《射频识别技术与应用》作为物联网工程专业的基础必修课程,是一门学科交叉性较强的课程。本文结合常州大学微电子与控制工程学院现有教学资源和实验设备,分析课程需要支撑的毕业要求指标点并设计课程目标。通过优化课程目标、规范考核设计、构建形成性评价方案、建立动态评价机制,形成《射频识别技术与应用》课程目标达成评价体系。结合课程目标达成度评价结果,发现课程教学中存在的问题,并从教学内容及教学方法、工程实践和实验教学等角度提出相应的持续改进措施。

简单记忆混沌系统的动力学分析与电路实现

为了研究记忆混沌系统的动力学特性,提出了一个含广义记忆元件的简单3维自治混沌系统。分析了混沌记忆系统的记忆效应和混沌特性,进行了电路设计和相应的实验验证;并在平衡点及稳定性分析的基础上,讨论了记忆混沌系统随参数变化的动力学行为。结果表明,与基于忆阻器的混沌电路不同,新提出的系统有一个确定的平衡点,其动力学行为仅依赖于系统控制参数,存在分岔、混沌和阵发混沌等复杂非线性现象。

非对称忆阻诱导的吸引子非对称演化与机理研究

紧磁滞回线是评测物理器件或数学模型是否为忆阻的关键依据,其对称特性也是忆阻的重要特征之一。该文提出一种有源非对称忆阻二极管桥模拟器,它通过改变二极管桥中并联二极管的数量可实现紧磁滞回线非对称度的控制。首先,验证了该非对称忆阻模拟器的指纹特征,并着重探讨了激励频率和对称度控制参数对紧磁滞回线非对称度的影响。进一步地,将该非对称忆阻模拟器耦合到Sallen-Key高通滤波器,构建了一种无感忆阻蔡氏电路;建立了相应的无量纲系统,并揭示了系统吸引子的非对称演化现象。结合平衡点稳定性分析、分岔分析和多吸引子状态初值空间分布,阐明了吸引子非对称演化的产生机理。结果表明,受非对称忆阻的影响,无感忆阻蔡氏电路的两个不稳定鞍焦点失去平衡,导致了非对称共存分岔、多稳定模态等行为的产生。最后,由硬件电路实验验证了理论分析与数值仿真的正确性。

混沌调制模信转换实验研究

混沌压缩感知是一种采用混沌系统实现随机测量,利用稀疏正则非线性最优化技术实现信号重构的非线性压缩感知理论;具有实现结构简单,测量数据保密性强等特点。混沌调制是一种基于混沌压缩感知理论的模拟信息转换方法,该方法将待采样信号调制到混沌系统的参数上,通过低速采样混沌系统状态输出实现压缩采样。本文设计了一个基于Lorenz系统的混沌调制实验系统,测试了实验系统对不同稀疏度的频率稀疏信号的重构性能,实验结果验证了混沌调制模信转换的可实现性。

忆阻自激振荡系统的隐藏吸引子及其动力学特性

由压控忆阻替换三维自激振荡系统的线性耦合电阻,实现了一种新型的四维忆阻自激振荡系统.该系统不存在任何平衡点,但可生成周期、准周期、混沌等隐藏吸引子;特别地,当初始条件不同时,系统出现了不同拓扑结构混沌吸引子或准周期极限环与混沌吸引子的共存现象,以及准周期极限环与多种拓扑结构混沌吸引子的多吸引子现象.理论分析、数值仿真和硬件实验的结果一致,表明了所提出的忆阻自激振荡系统有着十分丰富而复杂的隐藏动力学特性.

一个新四维超混沌系统的构建与电路实现

利用基本Sprott-B系统仅具有两个涡卷平衡点的特点,通过系统改造与推广,提出一个具有3个平衡点的三维混沌系统,进而通过增加一维线性控制器并反馈至三维系统状态方程,构建出一个新四维超混沌系统.采用相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具对超混沌系统进行了仿真分析.结果表明,当参数变化时,系统可以在周期或复杂周期、混沌与超混沌之间演变,存在复杂而奇异的动力学行为.研制电子电路并生成了超混沌吸引子,完成了实验验证.

有源忆阻器伏安关系与有源忆阻电路频率特性研究

忆阻器是具有记忆特性的非线性电阻器,是物理上新实现的第四种基本二端电路元件.以分段二次型非线性函数描述的有源磁控忆阻器为例,分析了有源忆阻器的伏安关系,研究了有源忆阻器与电容串联电路(简称有源WC电路)的频率响应特性,并与有源RC电路进行了比较分析.结果表明:有源忆阻器的伏安特性曲线为紧磁滞回线,且依赖于其内部初始状态;有源WC电路与有源RC电路均呈现高通特性,但前者为超前网络而后者为滞后网络.基于有源磁控忆阻器的等效电路进行了电路仿真,其结果很好地验证了理论分析结果.

忆阻高通滤波电路准周期与混沌环面簇发振荡及慢通道效应

该文提出了一种忆阻高通滤波电路,它是由有源高通RC滤波器与二极管桥级联LC振荡器的忆阻模拟器并联耦合组成的。该文建立了电路方程与系统模型。基于分岔图、相平面图、庞加莱映射等数值仿真,开展了以反馈增益为可调参数的分岔分析,揭示了忆阻高通滤波电路中存在的准周期、混沌环面、混沌和多周期等簇发振荡行为。进一步地,通过快慢分析法,导出了快子系统的Hopf分岔集,并进而阐述了忆阻高通滤波电路慢通道效应的形成机理。最后,基于Multisim电路仿真验证了数值仿真结果。

四翼蝴蝶Lü吸引子的电路设计与实现

通过在三维Lü系统上加载一个单脉冲函数,提出了一个三维四翼Lü系统。新系统有四个指数2平衡点,可产生一个四翼蝴蝶吸引子。采用运算放大器和乘法器等模拟元器件设计了单脉冲函数电路和Lü系统电路,并利用数字示波器实验观察了四翼Lü系统电路产生的四翼蝴蝶吸引子。电路实验结果与数值仿真结果基本一致,验证了本文提出的四翼蝴蝶Lü吸引子电路实现的可行性。

无参数忆阻系统的平面偏置控制共存分岔研究

初值依赖的超级多稳定性和偏置控制的共存吸引子近年来得到学者们的广泛关注。通过在三维线性耗散系统中引入2个具有正弦忆导的忆阻元件,构建了一种新颖的、有着平面平衡点的五维忆阻动力学系统。借助理论分析和数值计算,发现忆阻初值控制的平面共存分岔现象,并揭示了忆阻初值依赖的超级多稳定性。设计了该忆阻动力学系统的模拟电路,并由PSIM电路仿真验证了平面偏置控制的共存行为。

HP TiO_2忆阻线性和非线性模型及其特征分析

为了分析HP TiO2忆阻模型的本质特征,比较基本模型与非线性窗函数模型之间本质特征的差异,概述了几种典型的HP TiO2忆阻非线性窗函数模型的特点,开展了HP TiO2忆阻基本模型的本质特征分析,并对几种非线性窗函数模型的本质特征进行了比较。结果表明,对于任意忆阻初始状态和任意振幅与频率的正弦电流激励,HP TiO2忆阻模型都能呈现出紧磁滞回线特征;不同的非线性窗函数模型的特征受其非线性漂移的影响,所产生的输出电压和忆阻值有着不同的瞬态过渡过程,且忆阻初始状态值越大,非线性漂移影响就越严重,导致部分HP TiO2忆阻模型性能失效。

忆阻电路的韦库模型及其建模分析

电流、电压、电荷和磁通是电路中的4个基本物理量,由此构成了包含忆阻器在内的4种基本元件。然而,最近文献提出,磁通和电荷是一对基本物理量,生成了以忆阻器、忆感器和忆容器引领的3类基本元件。以电阻-忆阻串联电路和忆阻蔡氏电路为例,基于磁通和电荷物理量,提出了忆阻电路的韦库模型,开展了相应的数学建模,并与伏安模型进行了比较分析。结果表明:采用伏安模型,忆阻是动态元件,导致电路的阶数增加;而采用韦库模型,忆阻是非动态元件,使得电路的阶数维持不变,有利于开展复杂忆阻电路的动力学特性分析。

三维增广Lü系统的实验验证

笔者采用模拟电路设计了一个硬件实验电路,验证了三维混沌增广Lü系统可产生复杂的混沌信号。通过一组拨位开关的转换,改变系统代数方程组表达式中常数控制项的数值,可以观察到混沌增广Lü系统既能产生两个共存的双涡卷混沌上吸引子和下吸引子,也可以实现单双涡卷混沌吸引子的转换、上下混沌吸引子的连接以及上下混沌吸引子的转换。

基于FHN神经元电路的研究性教学探索

“电子技术课程设计”是电子信息类本科专业一门重要的实践类课程。课程旨在融合贯通多门专业课程的核心知识,提高学生对理论知识的应用能力。针对该课程现有选题过于陈旧、缺乏创新性与时代性的问题,基于Fitzhugh-Nagumo(FHN)神经元电路进行了研究性教学探索。并以基于非线性电阻的Fitzhugh-Nagumo神经元电路为例,进行了数学建模、数值仿真和电路仿真研究。这类电路结构简单且现象丰富,可作为“电子技术课程设计”以及电子信息类其他实践类课程的研究案例。

忆阻超混沌Lü系统的隐藏动力学特性研究

通过改进经典Lü系统并引入忆阻元件,提出了一种新颖的基于忆阻的改进型Lü系统。该忆阻系统的最大特征是不存在任何平衡点,因此形成的动力学行为都是隐藏的。采用理论分析、李雅普诺夫指数和分岔图等非线性系统分析,研究了该忆阻系统随忆阻增益变化的周期、准周期、混沌和超混沌等复杂的隐藏动力学行为。此外,在初始条件不同时,该忆阻系统存在3个不同极限环以及混沌吸引子和周期极限环的共存多吸引子现象。制作硬件电路,验证了理论分析和数值仿真结果,表明了该忆阻超混沌Lü系统有着十分丰富而复杂的隐藏动力学特性。

一种非对称多吸引子的共存现象及其硬件实验验证

具有多稳定状态的共存多吸引子是非线性动力学系统的一种特殊现象,它为工程应用提供了极大的灵活度,近年来受到了国内外学者的极大关注.最近文献报道了一种新颖的非对称多吸引子的共存现象.基于文献所提出的一种退化的Jerk动力学系统,本文进行了系统平衡点的稳定性分析,并利用分岔图、李雅普诺夫指数谱和相轨图等动力学方法,开展了随系统参数和初始条件变化的分岔分析,由此阐述了共存非对称多吸引子的形成机理;同时设计并制作了硬件电路,实验结果有效验证了共存非对称多吸引子的真实性.