基于改进混沌麻雀搜索算法S盒与神经元电路的图像加密技术

鉴于目前的图像加密算法所采用的S盒结构过于简单,易被破解。选用由改进的脉冲耦合尖峰神经元电路得到的混沌映射(MPSNC),并使用该映射对混沌麻雀搜索算法(CSSA)进行优化。随后,结合MPSNC映射和改进后的CSSA,设计新型的混沌S盒。最后,基于MPSNC映射和新型混沌S盒构造一种图像加密算法,为增加S盒的变化,对其进行S8变换。通过迭代混沌映射生成混沌序列,使用混沌序列和S8S盒对图像进行扩散和置乱操作,得到加密后的图像。经实验验证,该加密算法参数丰富,复杂度高,并由于S盒的应用,提高了算法的非线性度,具有良好的性能,适用于图像加密。

三阶三次幂非线性混沌电路的自适应反馈控制和H_(∞)控制

针对三阶三次幂非线性混沌电路,研究其控制问题.首先,给出系统的Lyapunov指数和混沌吸引子,验证系统存在复杂的混沌现象;其次,用自适应反馈控制方法和H_(∞)状态反馈控制方法,设计参数已知和参数未知的自适应反馈控制器以及H_(∞)状态反馈控制器,将混沌系统状态稳定到平衡点上;最后,通过MATLAB软件进行数值仿真验证控制器的有效性,并对两种控制器的控制效果进行比较.

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.

基于不对称二极管桥忆阻器的混沌电路动力学分析及其FPGA实现研究

物理忆阻器具有不对称的磁滞回线,为了实现更接近这种特性的不对称行为,通过调整二极管桥忆阻器中单个桥臂上并联二极管的数量,提出了一种新的不对称二极管桥忆阻器模型。首先,建立了不对称二极管桥忆阻器模型并研究其电气特性。其次,将其与混沌电路相结合,建立了基于不对称二极管桥忆阻器的忆阻混沌电路模型,利用相图和分岔图等分析了系统随参数变化的动力学特性。随后,在PSpice软件上完成了电路仿真验证,与数值仿真相吻合。最后,在NI实验平台进行了硬件实验验证,结果与数值仿真、电路仿真结果基本一致。结果表明,在并联二极管数量增加时,不对称二极管桥忆阻器的磁滞曲线不对称性逐渐增加,并且由于系统结构上对称性的破坏,系统的正负初值产生了异步的演化趋势。

基于正弦函数的四维忆阻混沌电路及其动力学探析

基于电荷量q与磁通量ϕ的非线性三次方程式,提出了一种基于正弦函数的新型三阶磁控忆阻器模型.将传统Chua混沌电路中的非线性电阻(蔡氏二极管)替换为该忆阻器模型后,得到了基于正弦函数的四维忆阻混沌电路.利用MATLAB对该混沌电路的动力学行为进行仿真分析表明,该电路能够产生丰富的混沌现象.研究结果可为同类问题的解决提供参考.

混沌信号产生电路的研究

主要通过对混沌电路的设计及其混沌振荡机理的研究 ,使得在任何情况下再现混沌信号成为可能。仿真结果表明新设计的电路不仅能有效地产生混沌信号 ,而且无论是从电路的设计还是产生混沌信号的结果来看 ,都有着现有混沌电路所不具备的许多优点。

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路,该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。

超混沌五阶自治电路的设计及实验结果

设计了一个五阶自治的超混沌电路 .该电路虽然只含有一个负阻、一个分段线性项 ,电路结构简单 ,却可以产生具有三个正性Lyapunov指数的混沌信号 .将该电路用于保密通讯中 ,可提高密文的抗破译强度 .

时滞Lorenz混沌系统的同步电路实现及在保密通信中的应用

同步电路是实现保密通信的前提和基础,为了将混沌同步控制应用于保密通信,本文对给出的时滞Lorenz混沌系统设计了相应的同步电路.首先,运用数值仿真对系统的分岔图、相图、功率谱、Poincare映射进行分析.其次,给出了时滞Lorenz混沌系统的同步电路,并推导出各元件的有效值,在此电路的基础上利用电路仿真软件Electronic Workbench(EWB)进行了仿真实验.整个电路结构简单,实现容易,能够通过调节部分元件有效值获得丰富的混沌信号和较好的同步性能.最后借助于所研究的时滞Lorenz混沌系统的同步电路,利用混沌掩盖技术实现图像保密传输,并能正确有效地恢复出原文图像.

超混沌电路的广义同步

该文研究了超混沌电路的广义同步,理论分析表明:只要构造出恰当的矩阵和一个与之相对易的矩阵,就可以实现驱动系统与响应系统的广义超混沌同步。文章并以一个四维超混沌振荡电路为例,给出了广义同步的数值模拟结果。

一个四翼超混沌系统的电路实现及其同步控制

提出了一个新的具有四翼混沌吸引子的四维超混沌系统,通过分析系统的相图、Poincare映射图、Lyapunov指数谱及其分岔图等,对该系统的基本动力学特性进行了深入研究,设计了该系统的模拟电路,Multisim模拟结果与Matlab数值仿真结论相一致.利用非线性反馈控制方法实现了该四翼超混沌系统的同步,数值模拟结果验证了该方法的正确性.

蔡氏混沌电路的单向耦合同步研究

基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论，利用单向耦合方法，研究蔡氏电路混沌同步问题，指出蔡氏电路相互耦合同步存在的缺陷，通过仿真验证本文的结果．

蔡氏混沌电路综合设计性实验

对电路实验课程进行教学改革,设计了综合设计性实验——蔡氏混沌电路。在阐述蔡氏混沌电路原理的基础上,通过PSpice软件进行仿真,观测到了丰富的混沌行为。为了克服实际电感内阻的影响,设计了不含内阻的有源模拟电感,并给出了实验参考电路,分析和讨论了实验结果。实践证明,该实验从理论分析到软件仿真,从基本电路设计到具体实现,培养了学生的工程意识,激发了学生学习兴趣和创新精神。

分数阶Chen混沌系统的动力学分析与电路实现

基于波特图的频域近似方法研究了分数阶Chen混沌系统.从系统的分岔图、Lyapunov指数谱和吸引子相位图等数值仿真分析验证了不同阶次Chen混沌系统的动力学特性;又基于该方法和整数阶混沌电路的设计方法,设计了模拟电路,实现了该分数阶Chen系统,电路中的电阻和电容等数值是由系统参数和频域传递函数近似确定的;最后,观测示波器电路实验结果与理论分析结果相一致,从而进一步揭示了混沌系统的可实现性与动力学特性.

Duffing混沌系统电路仿真研究

利用Duffing振子参数敏感性检测微弱信号是当前研究热点。研究了利用EWB软件实现Duffing振子电路,通过电路仿真试验研究Duffing电路对初始参数的敏感性,及对不同频率信号检测的适应性,最后对比理论分析结果、仿真试验结果和Matlab计算结果,指出Duffing电路与Duffing振子的不同之处,对混沌弱信号检测的实用化研究具有重要意义。

一类超混沌系统电路实现及其动力学分析

针对如何生成超混沌信号问题,通过在一个3维混沌Lü系统的电路中简单地加载一个积分电路,实现了一类超混沌系统电路。电路仿真获得了这类系统的超混沌吸引子及混沌、周期和准周期吸引子。并对实验电路所对应的四维连续自治耗散系统方程进行了分析和数值仿真,论证了这些系统电路的超混沌现象及其动力学特性。提出的超混沌系统电路实现简单,具有工程应用价值。

仿真蔡氏电路混沌效应的讨论

物理实验中混沌实验是启迪大学生探索自然界非线性动力学的重要途径。传统的混沌实验仪器往往受到场地、设备和操作等条件的局限,不能很好地培养学生分析问题和解决问题能力。结合蔡氏电路原理,阐述如何实现非线性现象中倍周期分岔相图的数值模拟;并指出以上过程中培养学生兴趣、动手能力和创新意识的注意事项,为大学物理实验教学改革提供新思路。

变型蔡氏电路混沌同步的非线性反馈控制

混沌同步是实施混沌保密通讯的基础,非线性反馈是实现混沌同步的重要方法。蔡氏混沌电路及变型蔡氏混沌电路是应用广泛的混沌模型之一。对变型蔡氏电路混沌同步设计了非线性反馈同步控制器;根据Hurwitz稳定性判据得到反馈控制增益的取值范围。基于该方法,构建了实现混沌系统同步控制的实验电路,系统仿真和电路实验结果表明采用非线性反馈控制可以保证实现变型蔡氏电路混沌系统一致指数同步化。

基于忆阻元件的五阶混沌电路研究

采用一个有源磁控忆阻器替换四阶蔡氏振荡器中的蔡氏二极管,导出了一个基于忆阻元件的五阶混沌电路,建立了相应电路状态变量的微分方程组。理论分析表明该忆阻混沌电路具有一个平衡点集,其稳定性随忆阻器初始状态变化而变化。采用常规的动力学分析手段研究了忆阻器初始状态发生变化时电路的动力学特性。数值仿真结果验证了理论分析的正确性。

超混沌Lorenz系统的电路实现与应用

在经典三维Lorenz系统的基础上,增加一个非线性控制器,构造了一个新的四维超混沌Lorenz系统。通过数值计算,模拟分析了新系统的分岔图,Lyapunov指数随控制参数的变化,超混沌吸引子的相图,求出系统的Lyapunov指数及其吸引子分形维数。结果显示,通过改变新引入的非线性控制器的控制参数,可以使超混沌Lorenz系统分别呈现超混沌、混沌以及周期、拟周期等动力学行为。根据新Lorenz系统的状态方程,设计了与之相对应的实验电路,并在示波器中观察到电路系统的动力学行为,该结果与数值仿真结果基本吻合。将系统应用于图像加密,模拟实验结果表明,该系统能产生具有良好密码学特性的伪随机序列。