本發(fā)明涉及一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，屬于混沌電子學(xué)。

背景技術(shù)：

1、經(jīng)典蔡氏電路憑借其簡單的電路結(jié)構(gòu)在非線性動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域占有十分重要的地位。隨著科學(xué)研究進(jìn)一步深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，通過改變蔡氏電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或電路元件參數(shù)能出現(xiàn)新的混沌現(xiàn)象，在信號(hào)檢測、混沌同步和保密通信等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。

2、研究表明，經(jīng)典蔡氏混沌電路受限于無源電感，不利于產(chǎn)生混沌現(xiàn)象。由于傳統(tǒng)無源電感調(diào)節(jié)極其復(fù)雜，而且制作無源電感的材料不同，即使相同電感也會(huì)存在很大誤差，不利于研究的準(zhǔn)確性。

3、為了解決上述問題，發(fā)明人利用運(yùn)算放大器、電阻和電容搭建了有源電感電路。并利用分相電路的分相功能和非線性負(fù)電阻電路的產(chǎn)生分岔功能，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，但現(xiàn)有技術(shù)尚未出現(xiàn)關(guān)于有源電感電路和電阻耦合的rlc混沌電路。研究表明，在特定的參數(shù)條件下，基于有源電感和電阻耦合的rlc三階自治動(dòng)態(tài)電路能產(chǎn)生自激振蕩過程，表現(xiàn)出混沌等一系列非線性行為。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了填補(bǔ)現(xiàn)有研究的空白，本發(fā)明構(gòu)建了一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路。

2、一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路由三部分組成。有源電感電路i由四個(gè)電阻r1、r2、r3、r4、一個(gè)電容c1和兩個(gè)運(yùn)算放大器u1、u2組成，分相電路ii由一個(gè)電阻r5和兩個(gè)電容c2、c3組成，非線性負(fù)電阻電路iii由兩個(gè)運(yùn)算放大器u3、u4和六個(gè)電阻r6～r11組成。有源電感電路i中，兩個(gè)運(yùn)算放大器u1、u2的同相輸入端并聯(lián)相接，運(yùn)算放大器u1的輸出端分出兩條支路，其中一條支路通過電阻r3接入u1的同相輸入端，另一條支路通過電容c1連接到u1的反相輸入端。運(yùn)算放大器u2的輸出端通過電阻r2連接到u2的反相輸入端，并且反相輸入端通過電阻r1接地。u1的反相輸入端和u2的輸出端通過電阻r4連接起來。分相電路ii中，兩個(gè)電容c2、c3和電阻r5串聯(lián)，其中電阻r5起調(diào)節(jié)電容c2和c3相位差的作用。非線性負(fù)電阻電路iii中，兩個(gè)運(yùn)算放大器u3、u4具有相同的結(jié)構(gòu)，且u3和u4的同相輸入端并聯(lián)相接，其中運(yùn)算放大器u3輸出端的兩條支路通過電阻r6、r7分別連接到其同相輸入端和反相輸入端，此外u3的反相輸入端通過電阻r8接地。運(yùn)算放大器u4輸出端的兩條支路通過電阻r9、r10分別連接到其同相輸入端和反相輸入端，此外u4的反相輸入端通過電阻r11接地。

3、所述有源電感電路i的數(shù)學(xué)模型為：

4、

5、其中uo1表示運(yùn)算放大器u2的輸出端電壓，ui表示運(yùn)算放大器u2同向輸入端的輸入電壓，uo表示運(yùn)算放大器u1的輸出端電壓，j表示虛數(shù)單位，w表示頻率。

6、所述分相電路ii的數(shù)學(xué)模型為：

7、

8、其中u1、u2分別表示電容c2、c3兩端的電壓，gu1表示非線性負(fù)電阻電路iii的等效阻抗，il、l和r分別表示有源電感電路i中的電流、有源電感的等效容抗和等效阻抗。

9、所述非線性負(fù)電阻電路iii的數(shù)學(xué)模型為：

10、

11、其中req表示非線性負(fù)電阻電路的等效阻抗，ui表示運(yùn)算放大器u3、u4同向輸入端的輸入電壓，ii表示運(yùn)算放大器u3輸出端的電流，閉合回路方程(2)中的g表示兩個(gè)req并聯(lián)的結(jié)果。

12、式(1)、(2)和(3)共同構(gòu)成混沌電路的系統(tǒng)方程，再經(jīng)過整理得到基于有源電感的rlc混沌電路的系統(tǒng)方程為：

13、

14、其中b、c和e都是常數(shù)，x、y和z分別表示分相電路ii的u1、u2和有源電感電路i的il。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

16、(1)本發(fā)明提出一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，在合適的電路元件參數(shù)條件下，該電路得到的混沌信號(hào)更穩(wěn)定，而且不必受限于傳統(tǒng)無源電感難以調(diào)節(jié)的問題。

17、(2)通過調(diào)節(jié)分相電路ii中反饋電阻r5的數(shù)值大小可以得到單周期、單渦旋和雙渦旋3種不同的混沌模型。此有源電感具備實(shí)現(xiàn)簡單、精準(zhǔn)控制電感數(shù)值、降低傳統(tǒng)無源電感帶來的等效電阻損耗等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)無源電感調(diào)節(jié)困難等問題。目前尚未出現(xiàn)基于有源電感和電阻耦合的rlc電路在混沌電路中的應(yīng)用，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中基于有源電感和電阻耦合實(shí)現(xiàn)rlc混沌電路的研究空白。

技術(shù)特征：

1.一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，其特征在于：rlc混沌電路由有源電感電路i，分相電路ii，非線性負(fù)電阻電路iii三部分組成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，其特征在于：所述的有源電感電路i中的方程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，其特征在于：所述的分相電路ii中的方程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，其特征在于：所述的非線性負(fù)電阻電路iii中的方程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于有源電感和電阻耦合的rlc混沌電路，其特征在于：所述的rlc混沌電路的數(shù)學(xué)模型建立包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于有源電感和電阻耦合的RLC混沌電路，由三部分組成，有源電感電路I由四個(gè)電阻R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;、R<subgt;3</subgt;、R<subgt;4</subgt;、一個(gè)電容C<subgt;1</subgt;和兩個(gè)運(yùn)算放大器U<subgt;1</subgt;、U<subgt;2</subgt;組成，分相電路II由一個(gè)電阻R<subgt;5</subgt;和兩個(gè)電容C<subgt;2</subgt;、C<subgt;3</subgt;組成，非線性負(fù)電阻電路III由兩個(gè)運(yùn)算放大器U<subgt;3</subgt;、U<subgt;4</subgt;和六個(gè)電阻R<subgt;6</subgt;～R<subgt;11</subgt;組成。通過改變有源電感電路I中R<subgt;3</subgt;和R<subgt;4</subgt;的電阻值或C<subgt;1</subgt;的電容值，可以準(zhǔn)確改變有源電感的等效感抗值L的大小。有源電感電路I、分相電路II在特定的參數(shù)條件下能夠產(chǎn)生自激振蕩動(dòng)態(tài)過程，在此基礎(chǔ)上再通過非線性負(fù)電阻電路III，使得振蕩周期出現(xiàn)分岔和混沌等一系列非線性現(xiàn)象，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中基于有源電感和電阻耦合實(shí)現(xiàn)RLC混沌電路研究的空白。

技術(shù)研發(fā)人員：郝建秀,丁建群,趙乾存
受保護(hù)的技術(shù)使用者：懷化學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30