[發(fā)明專利]一種多渦卷混沌切換系統(tǒng)的設(shè)計方法及模擬電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911020370.0
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110765722B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃霞;石擎宇;王震;樊英杰;李玉霞
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/3308
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明公開了一種多渦卷混沌切換系統(tǒng)的設(shè)計方法及模擬電路，具體涉及多渦卷混沌系統(tǒng)設(shè)計及電路實現(xiàn)領(lǐng)域。該方法首先設(shè)計子系統(tǒng)的狀態(tài)變量平移函數(shù)，實現(xiàn)兩個具有雙渦卷模態(tài)的混沌系統(tǒng)沿X軸雙向擴展混沌吸引子。然后，構(gòu)造參數(shù)切換機制，將兩個系統(tǒng)組合成一個多渦卷混沌切換系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)生成一沿Z軸單向擴展、X軸雙向擴展的多渦卷混沌吸引子。此外，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，設(shè)計了該切換系統(tǒng)的模擬電路，電路仿真結(jié)果與MATLAB仿真的結(jié)果一致，相互佐證了該設(shè)計方案的可行性。此方法構(gòu)造的混沌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的多渦卷混沌系統(tǒng)相比，其吸引子的拓撲結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，特別是在圖像加密與保密通信等領(lǐng)域，有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多渦卷混沌系統(tǒng)設(shè)計及電路實現(xiàn)領(lǐng)域，具體涉及一種多渦卷混沌切換系統(tǒng)的設(shè)計方法及模擬電路。

背景技術(shù)

設(shè)計具有復(fù)雜拓撲結(jié)構(gòu)和動力學(xué)行為的混沌吸引子是混沌系統(tǒng)可以在保密通信和圖像加密領(lǐng)域里得到廣泛應(yīng)用的重要前提。而在混沌系統(tǒng)中進行切換機制的設(shè)計，是對原有混沌系統(tǒng)的改進和加工，所產(chǎn)生的混沌信號更加多樣、隨機性更高，已成為改善混沌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)行為的一種新的方式。

構(gòu)建混沌切換系統(tǒng)的核心在于其切換機制的設(shè)計，已有切換機制的切換對象并沒有涉及大于四渦卷模態(tài)的混沌系統(tǒng)，切換的方式也主要是針對系統(tǒng)狀態(tài)方程中的非線性項或線性項來構(gòu)造分段函數(shù)，在已知的報道中，鮮有對具有多渦卷模態(tài)的混沌系統(tǒng)進行切換設(shè)計，更沒有對多渦卷混沌系統(tǒng)進行參數(shù)切換的嘗試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述不足，提出了一種由兩個含有平移函數(shù)的多渦卷子系統(tǒng)，經(jīng)參數(shù)切換機制的調(diào)節(jié)而形成的多渦卷混沌切換系統(tǒng)的設(shè)計方法及模擬電路，其混沌吸引子的拓撲結(jié)構(gòu)要比僅添加分段函數(shù)形成的多渦卷混沌吸引子更為復(fù)雜。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種多渦卷混沌切換系統(tǒng)的設(shè)計方法，

基于含有平移參數(shù)的混沌系統(tǒng)a，進行時間放縮和尺寸變換，平移參數(shù)變?yōu)閐₁后，得到混沌系統(tǒng)a的狀態(tài)方程：

含有平移參數(shù)的混沌系統(tǒng)a為式(1)，

其中，x為x相狀態(tài)變量，y為y相狀態(tài)變量，z為z相狀態(tài)變量，分別為三個狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)；

時間放縮和尺寸變換后，平移參數(shù)變?yōu)閐₁,混沌系統(tǒng)a的狀態(tài)方程變換為式(2)，

基于含有平移參數(shù)的混沌系統(tǒng)b，進行時間放縮和尺寸變換，平移參數(shù)變?yōu)閐₂后，得到混沌系統(tǒng)b的狀態(tài)方程：

含參數(shù)的混沌系統(tǒng)b為式(3)，

時間放縮和尺寸變換后，平移參數(shù)變?yōu)閐₂,混沌系統(tǒng)b的狀態(tài)方程變換為式(4)，

根據(jù)狀態(tài)方程(1)與狀態(tài)方程(3)，調(diào)節(jié)z相狀態(tài)變量的切換閾值，構(gòu)造切換系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，生成一個基于參數(shù)切換機制的多渦卷混沌切換系統(tǒng)c，其狀態(tài)方程為(5)，

其中，是切換系統(tǒng)(5)的系統(tǒng)參數(shù):

為切換系統(tǒng)(5)的平移函數(shù):

對于平移函數(shù)(7)，系統(tǒng)參數(shù)(6)和切換系統(tǒng)(5)的狀態(tài)方程進行時間放縮和尺度變換，基于參數(shù)切換機制的多渦卷混沌切換系統(tǒng)c的狀態(tài)方程為式(8)，