[發明專利]基于脈沖控制的混沌產生方法

有效

• 申請號: 202011531488.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112702156B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 任海鵬;田坤;李潔
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 戴媛

本發明公開了一種基于脈沖控制的混沌產生方法，步驟包括：步驟1：構建受控非線性系統的模型；步驟2：建立單變量脈沖控制器；步驟3：以單變量脈沖控制器的脈沖間隔和狀態反饋脈沖增益為分析對象，畫出受控動力學系統的參數分岔圖，利用參數分岔圖得到對應混沌的參數范圍，選擇使受控非線性系統產生混沌的脈沖控制器參數；步驟4：對選定控制參數下受控非線性系統的狀態進行分析，驗證混沌特性，若不滿足混沌特性，回到步驟3，在混沌參數區重新選擇脈沖控制參數；否則，結束全部步驟。本發明的方法，控制能量比連續控制混沌產生方法更小，產生混沌的區域不局限于原穩定系統的周期軌道附近，既可以產生混沌也可以消除混沌，靈活性更好。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，涉及一種基于脈沖控制的混沌產生方法。

背景技術

隨著科技發展，人們意識到利用混沌特性可提高某些系統的效率，例如，利用混沌的寬頻特性可以降低開關功率轉換器的開關噪聲，提高壓實機械和攪拌機械的工作效率，提高信息傳輸速率和可靠性。因此，利用控制手段在非混沌系統中人為產生混沌成為應用混沌的關鍵。常用的產生混沌方法有非線性反饋控制方法、延遲反饋控制方法等。

傳統反饋控制方法采用連續控制，需要的控制作用持續，如何能夠更加高效地產生混沌成為研究的方向。脈沖控制由于控制作用間斷施加于控制系統，具有較高的能量效率和對系統干擾小的特點，同時用狀態反饋脈沖控制產生混沌在信息傳輸過程中具有更好的隱蔽性，可能獲得更好保密性能。現有的脈沖產生混沌的方法^[1](L.Yang,Z.R.Liu andG.R.Chen,Chaotifying a continuous-time system via impulsive input[J],International Journal of Bifurcation and Chaos,2002,12(5):1121-1128.)通過脈沖擾動系統穩定的周期軌道，使系統在周期軌道附近產生初值敏感的混沌運動，但這種方法存在兩個問題：1)需要調節所有狀態變量，控制過程復雜；2)產生的混沌只局限于周期軌道附近，混沌吸引子受限。

從控制角度看混沌控制和混沌反控制是統一的，期望能夠用相同的控制器結構，在需要的時候產生混沌，在不需要的時候能夠消除系統中的混沌，直接延遲反饋控制^[2](任海鵬,劉丁,韓崇昭,基于直接延遲反饋的混沌反控制[J],物理學報,2006,55(6)：2694-2701.)具有這樣的優秀特性，但連續延遲反饋需要能量大，有些需要產生混沌的應用場合，不允許對系統持續施加控制，如對于處于癲癇發作狀態的同步化神經網絡，使其恢復混沌狀態，但不能持續施加控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于脈沖控制的混沌產生方法，解決了現有技術中的控制作用持續施加、需對所有狀態進行控制、需要控制能量大的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種基于脈沖控制的混沌產生方法，按照以下步驟實施：

步驟1：構建受控非線性系統的模型，

設定受控非線性系統的動力學方程如下式(1)：

其中，x∈Rⁿ為受控非線性系統狀態，f∈Rⁿ→Rⁿ為實數集合中的非線性光滑連續函數，x₀為受控非線性系統在t₀時刻初值；受控非線性系統沒有施加控制時，即u＝0，處于非混沌狀態；

步驟2：建立單變量脈沖控制器，

構建的單變量脈沖控制器如下式(2)所示：