开关纹波交互作用下负载变换器的稳定性机理

1

作者 张希 陆大辉 +2 位作者 金立强 闫冠宇 包伯成 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第2期256-266,共11页

在级联功率变换器中,源变换器与负载变换器之间的开关纹波交互可重塑公共耦合点处的电压纹波。当输出电容等效串联电阻(ESR)较大时,源变换器的输出电压纹波对负载变换器的稳定性具有显著的影响。为了揭示开关纹波交互作用对负载变换器... 在级联功率变换器中,源变换器与负载变换器之间的开关纹波交互可重塑公共耦合点处的电压纹波。当输出电容等效串联电阻(ESR)较大时,源变换器的输出电压纹波对负载变换器的稳定性具有显著的影响。为了揭示开关纹波交互作用对负载变换器稳定性的影响,本文以级联的谷值电压(VVR)控制Buck变换器为例,通过动力学建模和稳定性分析等方法来阐述负载变换器的稳定性机理。首先,分析了源变换器与负载变换器公共耦合点处电压纹波的特性,利用分岔图展示了负载变换器随源变换器和负载变换器电感值变化时的动力学行为。然后,明确了级联VVR控制Buck变换器在一个开关周期内的3种开关状态序列,建立了相应的近似离散映射模型,并推导了不动点邻域内的Jacobi矩阵及其特征根;通过监测Jacobi矩阵的特征根随源变换器和负载变换器电感值变化的运动轨迹,明晰了开关纹波交互作用下负载变换器的失稳机理。特征根分析结果表明,增大源变换器的电感值可以提高负载变换器的稳定性,而增大负载变换器的电感值将降低负载变换器的稳定性。最后,搭建了级联VVR控制Buck变换器的实验样机,结合理论分析给出了相应的电路仿真结果和实验结果。电路仿真结果和实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 开关纹波交互作用 级联功率变换器 负载变换器 稳定性机理 离散映射模型

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开关DC-DC变换器斜坡补偿的稳定性控制研究 被引量：30

2

作者 包伯成 许建平 刘中 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期397-400,共4页

从混沌稳定性控制的角度研究了采用斜坡补偿的buck、boost和buck-boost开关DC-DC变换器的稳定性控制机理,建立了采用补偿斜坡的开关变换器的离散映射迭代模型,得到了开关变换器电路的稳定性判据和补偿斜坡斜率的表达式。利用分叉图、Lya... 从混沌稳定性控制的角度研究了采用斜坡补偿的buck、boost和buck-boost开关DC-DC变换器的稳定性控制机理,建立了采用补偿斜坡的开关变换器的离散映射迭代模型,得到了开关变换器电路的稳定性判据和补偿斜坡斜率的表达式。利用分叉图、Lyapunov指数谱和时域波形图,清晰地描绘出补偿斜坡电流(或电压)对开关变换器的电路稳定性能的影响。研究结果表明,采用斜坡补偿技术能有效地改善开关DC-DC变换器的稳定性。 展开更多

关键词 离散映射模型 斜坡补偿 稳定性控制 开关DC-DC变换器

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有源忆阻器伏安关系与有源忆阻电路频率特性研究 被引量：10

3

作者 包伯成 邹相 +1 位作者 胡文 武花干 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期593-597,共5页

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... 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. 展开更多

关键词 有源忆阻器 伏安关系 有源WC电路 频率特性

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一类超混沌系统电路实现及其动力学分析 被引量：17

4

作者 包伯成 刘中 许建平 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期182-187,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 超混沌电路 吸引子 系统方程 动力学特性

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斜坡补偿Buck变换器工作状态域估计 被引量：11

5

作者 包伯成 许建平 刘中 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2787-2791,共5页

通过建立含斜坡补偿的分段光滑迭代映射方程,导出了电流控制型Buck变换器运行轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了其工作状态的区域.Buck变换器参数空间映射图的仿真结果验证了由两个分界线方程估计其工作状态域的正确性.开... 通过建立含斜坡补偿的分段光滑迭代映射方程,导出了电流控制型Buck变换器运行轨道状态发生转移时的两个分界线方程,由此确定了其工作状态的区域.Buck变换器参数空间映射图的仿真结果验证了由两个分界线方程估计其工作状态域的正确性.开关变换器工作状态域的估计对电路参数的合理选择以及混沌的镇定控制有着实际的指导意义. 展开更多

关键词 BUCK变换器 斜坡补偿 迭代映射方程 分界线方程 工作状态域

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基于Colpitts振荡器模型的网格涡卷混沌系统 被引量：3

6

作者 包伯成 王其红 +1 位作者 胡文 乔晓华 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期145-149,共5页

为了在3阶Colpitts振荡器模型框架下获得网格涡卷混沌吸引子,基于混沌吸引子形成机理,提出了通过引入2个单位锯齿波函数改造模型方程生成网格涡卷混沌系统的方法,使改造后的3维系统形成网格分布的指数2平衡点,从而获得了(2M+1)×(2N... 为了在3阶Colpitts振荡器模型框架下获得网格涡卷混沌吸引子,基于混沌吸引子形成机理,提出了通过引入2个单位锯齿波函数改造模型方程生成网格涡卷混沌系统的方法,使改造后的3维系统形成网格分布的指数2平衡点,从而获得了(2M+1)×(2N+1)网格涡卷混沌吸引子。采用常规的动力学分析方法,研究了该系统的动力学特性,并作离散化处理后基于微控制器进行了数字电路实现和相应的实验验证,实验输出与数值仿真结果一致,由此说明了在Colpitts振荡器模型框架下生成网格涡卷混沌吸引子的可行性和实现性。 展开更多

关键词 混沌系统 锯齿波函数 Colpitts振荡器 微控制器

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电流控制型Boost变换器分叉行为的仿真和分析 被引量：3

7

作者 包伯成 许建平 胡文 《机车电传动》 2008年第4期20-24,共5页

研究了电流控制型Boost变换器的分叉行为,建立了符合实际电路限定条件下的离散迭代映射模型,采用分叉图和庞加莱截面,分析了电路参数对分叉行为的影响,并对产生切分叉和阵发混沌现象的电路参数进行了讨论。通过构造Matlab下的分段光滑... 研究了电流控制型Boost变换器的分叉行为,建立了符合实际电路限定条件下的离散迭代映射模型,采用分叉图和庞加莱截面,分析了电路参数对分叉行为的影响,并对产生切分叉和阵发混沌现象的电路参数进行了讨论。通过构造Matlab下的分段光滑开关模型,采用龙格—库塔(Runge-Kutta)算法,得到了Boost变换器的时域波形和相轨图,从而验证了离散迭代映射模型的正确性。研究结果表明电流控制型Boost变换器具有丰富的非线性动力学行为。 展开更多

关键词 电流控制型 BOOST变换器 离散映射模型 分叉图 庞加莱截面 切分叉 时域波形 相轨图

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HP TiO_2忆阻线性和非线性模型及其特征分析

8

作者 包伯成 武花干 +1 位作者 乔晓华 胡丰伟 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期134-140,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 忆阻模型 窗函数 特征 初始状态

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基于二极管桥与串联RL滤波器的一阶广义忆阻模拟器 被引量：12

9

作者 武花干 包伯成 徐权 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2129-2132,共4页

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... 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. 展开更多

关键词 忆阻模拟器 二极管桥 RL 滤波器 紧磁滞回线

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忆阻突触耦合Hopfield神经网络的初值敏感动力学 被引量：16

10

作者 陈墨 陈成杰 +1 位作者 包伯成 徐权 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期870-877,共8页

该文报道了3神经元Hopfield神经网络(HNN)在电磁感应电流作用下的初值敏感动力学。利用非理想忆阻突触,模拟由两个相邻神经元膜电位之差引起的电磁感应电流,构建了一种简单的4维忆阻Hopfield神经网络模型。借助理论分析和数值仿真,分析... 该文报道了3神经元Hopfield神经网络(HNN)在电磁感应电流作用下的初值敏感动力学。利用非理想忆阻突触,模拟由两个相邻神经元膜电位之差引起的电磁感应电流,构建了一种简单的4维忆阻Hopfield神经网络模型。借助理论分析和数值仿真,分析了不同忆阻突触耦合强度下的复杂动力学行为,揭示了与状态初值密切相关的特殊动力学行为。最后,设计了该忆阻HNN的模拟等效实现电路,并由PSIM电路仿真验证了MATLAB数值仿真的正确性。 展开更多

关键词 非理想忆阻突触 HOPFIELD神经网络 状态初值 数值仿真

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连续混沌调频雷达信号分析 被引量：8

11

作者 蒋飞 刘中 +1 位作者 胡文 包伯成 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期559-563,共5页

该文给出了连续混沌调频信号(CCFMS)的数学表达式,理论推导了CCFMS的自相关函数和均方根带宽。结果表明CCFMS自相关函数的旁瓣抑制性能优异;其均方根带宽与调频指数、混沌信号的均方根成正比。仿真计算了典型混沌产生的CCFMS性能,进一... 该文给出了连续混沌调频信号(CCFMS)的数学表达式,理论推导了CCFMS的自相关函数和均方根带宽。结果表明CCFMS自相关函数的旁瓣抑制性能优异;其均方根带宽与调频指数、混沌信号的均方根成正比。仿真计算了典型混沌产生的CCFMS性能,进一步证明了CCFMS具有较高的时间峰值旁瓣比、平坦的功率谱形状、近似图钉型的模糊函数和与正弦发射信号相同的峰均功率比。分析了CCFMS雷达的抗噪声干扰性能,与线性调频信号雷达相比,信干比改善因子提高约5.5dB。 展开更多

关键词 连续混沌调频信号 旁瓣抑制 抗干扰性能 峰均比

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任意频谱结构的连续混沌调频雷达波形设计 被引量：5

12

作者 蒋飞 刘中 +1 位作者 胡文 包伯成 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2195-2198,共4页

连续混沌调频雷达的发射信号采用连续混沌信号实现信号调频,其性能逼近噪声调频信号,避免了离散调频设计中存在的前提限制(如:脉冲持续时间长、频率跳变等).基于混沌动力学理论,提出了连续混沌调频雷达的波形设计方法.该方法根据连续混... 连续混沌调频雷达的发射信号采用连续混沌信号实现信号调频,其性能逼近噪声调频信号,避免了离散调频设计中存在的前提限制(如:脉冲持续时间长、频率跳变等).基于混沌动力学理论,提出了连续混沌调频雷达的波形设计方法.该方法根据连续混沌调频信号的动力学模型,设定时间尺度变换函数,调制处于正弦振荡的Colpitts电路频率,可实现任意频谱结构的目标波形输出.该文结合设计实例给出了具体的设计步骤,并分析了设计性能,仿真结果表明该方法是有效可行的. 展开更多

关键词 连续混沌调频雷达 波形设计 频谱控制 动力学模型 时间尺度变换函数

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新三维分段线性混沌系统 被引量：8

13

作者 乔晓华 包伯成 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期564-568,共5页

提出了一个新三维分段线性混沌系统,研究了新系统的对称性和不变性、耗散性和吸引子的存在性、平衡点及稳定性等基本动力学特性。利用相轨图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数谱和分岔图等数值仿真手段,验证了该系统能运行在混沌和周期轨道... 提出了一个新三维分段线性混沌系统,研究了新系统的对称性和不变性、耗散性和吸引子的存在性、平衡点及稳定性等基本动力学特性。利用相轨图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数谱和分岔图等数值仿真手段,验证了该系统能运行在混沌和周期轨道,具有丰富的动力学行为,并能通过一个常数控制器控制到不同形状混沌吸引子的混沌轨道或周期轨道或一个有界点。 展开更多

关键词 吸引子 混沌系统 常数控制器 分段线性

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智能农业物联网激光热传导温控系统设计 被引量：5

14

作者 陆海空 王露 包伯成 《激光杂志》 北大核心 2018年第8期113-117,共5页

为了解决传统基于STC89C52RC单片机的农业温控系统,存在滞后高、智能控制性能弱的缺陷,设计智能农业物联网激光热传导温控系统,设计了系统的架构图,通过DPL激光热传导温控模块采集农业大棚中的环境监控信息,采用设备终端数据采集节点连... 为了解决传统基于STC89C52RC单片机的农业温控系统,存在滞后高、智能控制性能弱的缺陷,设计智能农业物联网激光热传导温控系统,设计了系统的架构图,通过DPL激光热传导温控模块采集农业大棚中的环境监控信息,采用设备终端数据采集节点连接数据信息和网关,获取的监控信息实时输送到传感网关设备,用户通过传感网关设备变换数据信息格式,对控制设备的状态信息以及终端节点采集的农业数据信息进行分析,通过终端控制节点实现农业大棚的智能控制,并给出了DPL激光热传导温控模块的硬件结构。系统软件部分给出其实现目标温度检测以及实现网关Ethernet有线方式数据通信的具体过程。实验结果说明,所设计系统具有较高的静态和动态控温精度,出光稳定度高,鲁棒性强。 展开更多

关键词 智能农业 物联网 激光 热传导 温控系统

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简单记忆混沌系统的动力学分析与电路实现 被引量：3

15

作者 武花干 包伯成 冯霏 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期134-139,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 记忆元件 记忆混沌系统 动力学 电路实现

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级联开关变换器中源变换器的稳定性机理研究 被引量：2

16

作者 张希 王天石 +1 位作者 沙金 包伯成 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期73-82,共10页

在级联开关变换器中,负载变换器前馈电流纹波可重塑源变换器的输出电压纹波,导致源变换器的稳定性发生变化。以峰值电压纹波(PVR)控制Buck变换器级联峰值电流模式(PCM)控制Boost变换器为例,研究了级联开关变换器中源变换器的稳定性机理... 在级联开关变换器中,负载变换器前馈电流纹波可重塑源变换器的输出电压纹波,导致源变换器的稳定性发生变化。以峰值电压纹波(PVR)控制Buck变换器级联峰值电流模式(PCM)控制Boost变换器为例,研究了级联开关变换器中源变换器的稳定性机理。首先,展示了负载变换器前馈电流纹波对源变换器稳定性的影响,分析了源变换器随所选电路参数变化的分岔行为;其次,建立了级联开关变换器具有3种开关状态序列的离散映射模型,推导了其在不动点邻域内的Jacobi矩阵,通过监测Jacobi矩阵的特征根轨迹明晰了源变换器随所选电路参数变化的失稳机理;最后,实验结果验证了仿真分析和理论分析的正确性。 展开更多

关键词 级联开关变换器 离散映射模型 前馈电流纹波 峰值电压纹波控制 稳定性

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超空泡航行体闭环控制动力学特性研究 被引量：3

17

作者 熊天红 包伯成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第17期167-173,共7页

通过对超空泡航行体的动力学描述,采用分段线性滑行力函数拟合复杂非线性滑行力函数,构建了超空泡航行体闭环控制动力学模型,获得以反馈控制增益为可变参数的四维混沌系统.利用相轨图、庞加莱映射、分岔图和Lyapunov指数等动力学分析工... 通过对超空泡航行体的动力学描述,采用分段线性滑行力函数拟合复杂非线性滑行力函数,构建了超空泡航行体闭环控制动力学模型,获得以反馈控制增益为可变参数的四维混沌系统.利用相轨图、庞加莱映射、分岔图和Lyapunov指数等动力学分析工具,分析不同反馈控制增益变化时系统复杂的动力学行为。结果表明,超空泡航行体闭环控制动力学行为依赖于各个闭环控制增益,随着这些参数的变化,系统存在分岔、混沌、周期窗、共存吸引子和不完全费根鲍姆树等奇异的非线性物理现象;合理选择反馈增益,能够实现超空泡航行体的稳定航行。研究结果将对超空泡航行体反馈控制器的设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 分岔 混沌 闭环控制 超空泡航行体

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基于滤波同步的连续混沌调频信号窄带延迟技术 被引量：1

18

作者 蒋飞 刘中 +1 位作者 包伯成 胡文 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期674-679,共6页

研究了连续混沌调频信号(CCFMS)的窄带延迟技术,利用混沌滤波同步实现了采用窄带延迟技术对宽带信号的延迟。根据CCFMS的动力学产生原理,构建了CCFMS的动力学同步响应模型。通过计算最大条件Lyapunov指数,探讨了系统同步对延迟性能的影... 研究了连续混沌调频信号(CCFMS)的窄带延迟技术,利用混沌滤波同步实现了采用窄带延迟技术对宽带信号的延迟。根据CCFMS的动力学产生原理,构建了CCFMS的动力学同步响应模型。通过计算最大条件Lyapunov指数,探讨了系统同步对延迟性能的影响。与传统的延迟技术相比,这种窄带延迟技术能降低幅度相位不一致性及插入损耗,减小延迟设备代价,仿真结果表明了该技术可节省65%的延迟带宽。 展开更多

关键词 雷达工程 连续混沌调频信号 窄带延迟 滤波同步 LYAPUNOV指数 延迟带宽

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改进型文氏桥混沌振荡器的建模分析与实验 被引量：2

19

作者 陆海空 蒋涛 包伯成 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第6期1493-1497,共5页

通过引入二极管—电感并联网络实现了一种改进型文氏桥混沌振荡器。借助于二极管含寄生电容的分段线性模型,有效解决了该混沌电路的动力学建模问题。基于系统模型,研究了系统的平衡点及其稳定性,利用数值仿真和硬件实验手段,揭示并验证... 通过引入二极管—电感并联网络实现了一种改进型文氏桥混沌振荡器。借助于二极管含寄生电容的分段线性模型,有效解决了该混沌电路的动力学建模问题。基于系统模型,研究了系统的平衡点及其稳定性,利用数值仿真和硬件实验手段,揭示并验证了随系统参数变化的动力学行为。结果表明,新提出的改进型文氏桥混沌振荡器有着简单的电路结构,存在混沌和周期等非线性动力学行为。 展开更多

关键词 文氏桥振荡器 二极管模型 混沌吸引子 硬件实验

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基于混沌同步的线性卷积系统辨识

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作者 胡文 包伯成 +2 位作者 张弓 刘贤龙 王俊波 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1140-1145,共6页

研究了分段线性连续混沌信号驱动的线性卷积系统的盲辨识问题,提出了基于混沌同步的线性卷积系统辨识方法.借助线性矩阵不等式,利用混沌同步系统构造了基于最小二乘的观测器,并设计自适应算法最小化观测器,从而估计出线性卷积系统的参数... 研究了分段线性连续混沌信号驱动的线性卷积系统的盲辨识问题,提出了基于混沌同步的线性卷积系统辨识方法.借助线性矩阵不等式,利用混沌同步系统构造了基于最小二乘的观测器,并设计自适应算法最小化观测器,从而估计出线性卷积系统的参数.以简单的分段线性混沌系统为例,进行了仿真分析.数值仿真结果与理论分析一致,表明了所提出的算法能正确辨识系统,且算法仅需十几次迭代就能收敛.与传统Bussgang算法相比,所提算法具有更好的噪声鲁棒性,在输入信噪比15dB时,输出信噪比较Bussgang算法高约10dB,且在输入信噪比为0dB时仍有5dB的输出信噪比. 展开更多

关键词 混沌 同步 系统辨识

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