一種分數階切換混沌系統同步電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種分數階切換混沌系統同步電路。分數階切換混沌系統同步電路，由三個通道電路組成，第一通道中的第一電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和第三運算放大器的輸出端，第二電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和第五運算放大器的輸出端，第三電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和輸出端，第四電阻連接第一運算放大器的輸出端和第五運算放大器的反相輸入端。本發明構建了一個分數階切換混沌系統，該分數階切換混沌系統比整數階切換混沌系統擁有更復雜的動力學特性，在保密通信中具有更高的應用價值。針對該分數階切換混沌系統發明了同步控制器電路，為該切換系統應用到保密通信中奠定基礎。
【專利說明】一種分數階切換混沌系統同步電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種分數階切換混沌系統同步電路。
【背景技術】
[0002]切換系統的整體大于各模態之“和”，因此切換系統本身就具有復雜性。由于切換混沌系統具有比單一混沌系統更復雜的動力學特性和更好的偽隨機性，能有效增強混沌保密通信的安全性能，因此備受關注。
[0003]用模擬電路實現整數階和分數階切換混沌系統的電路都已有報道，如李建慶、梅增霞等發明了基于Chen型系統的分數階四個系統自動切換混沌系統方法及模擬電路。已報道的分數階切換混沌系統只實現了系統間的切換，并沒有對切換混沌系統進行同步控制，使切換混沌系統的應用受到限制。混沌系統同步是保密通信的基礎，本發明提供了一種分數階切換混沌系統的同步及其模擬電路，為分數階切換混沌系統應用到保密通信中奠定基礎，有較廣的應用前景。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種為分數階切換混沌系統應用到保密通信中奠定基礎、增加混沌通信的保密性、實現分數階切換混沌系統和同步的分數階切換混沌系統同步電路。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
[0006]分數階切換混沌系統同步電路，由三個通道電路組成，第一通道中的第一電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和第三運算放大器的輸出端，第二電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和第五運算放大器的輸出端，第三電阻連接第一運算放大器的反相輸入端和輸出端，第四電阻連接第一運算放大器的輸出端和第五運算放大器的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接第二運算放大器的反相輸入端和輸出端，第五電阻連接第二運算放大器的輸出端和第三運算放大器的反相輸入端，第六電阻連接第三運算放大器的反相輸入端和輸出端，第一通道電路中第二運算放大器的輸出端為X1信號，第三運算放大器的輸出端為_Χι ?目號；
[0007]第二通道中的第七電阻連接第三運算放大器的輸出端和第四運算放大器的反相輸入端，第八電阻連接第四運算放大器的反相輸入端和第五運算放大器的輸出端，第一模擬乘法器的輸入端口 X連接第九運算放大器的輸出端，輸入端口 Y連接第二運算放大器的輸出端，輸出端口連接第九電阻，第九電阻的另一端連接第四運算放大器的反相輸入端，第十電阻連接運算放大器第四運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十一電阻連接第四運算放大器的輸出端和第五運算放大器的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第五運算放大器的反相輸入端和輸出端，第二通道電路中第五運算放大器的輸出端為信號X2;
[0008]第三通道中的第十四電阻連接第九運算放大器的輸出端和第七運算放大器的反相輸入端，第二模擬乘法器的輸入端口 X連接第二運算放大器的輸出端，輸入端口 Y連接第一單刀雙擲模擬開關的動端，第一單刀雙擲模擬開關的一個不動端第五運算放大器的輸出端，第一單刀雙擲模擬開關的另一個不動端連接第二運算放大器的輸出端，第二模擬乘法器的輸出端口連接第十五電阻，第十五電阻的另一端連接第七運算放大器的反相輸入端，第十六電阻連接第七運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十七電阻連接第七運算放大器的輸出端和第八運算放大器的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接第八運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十八電阻連接第八運算放大器的輸出端和第九運算放大器的反相輸入端，第十九電阻連接第九運算放大器的反相輸入端和輸出端，第三通道電路中第八運算放大器輸出端為信號X3，第九運算放大器的輸出端為信號-X3 ；
[0009]三個通道電路中所有運算放大器同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v電壓，運算放大器電源正端口接12v電壓。
[0010]所述的0.9階樹形單元電路由第一電阻、第二電阻、第三電阻和第一電容、第二電容、第三電容組成，第二電阻和第二電容并聯后與第一電阻串聯，第三電阻和第三電容并聯后與第一電容串聯，然后兩支路再并聯。
[0011]Rl = 1.55ΜΩ、R2 = 61.54ΜΩ、R3 = 2.5ΚΩ，Cl = 730nF、C2 = 520nF、C3 =1.1 μ F。
[0012]分數階切換混沌系統與分數階Liu混沌系統的同步電路分:驅動系統電路、響應系統電路、同步控制器電路、驅動系統和響應系統的誤差系統電路
[0013]還包括第二模擬開關、第三模擬開關、第四模擬開關、第五模擬開關，其中第二模擬開關的一端連接第二模擬乘法器的輸入端X端口，第三模擬開關的一端連接第三運算放大器的輸出端，第四模擬開關的一端連接第五運算放大器的輸出端，第五模擬開關的一端連接第八運算放大器的輸出端；
[0014]響應系統，第一通道中的第二十電阻連接第十運算放大器的反相輸入端和第十二運算放大器的輸出端，第二十一電阻連接第十運算放大器的反相輸入端和第十四運算放大器的輸出端，第二十二電阻連接第十運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二十三電阻連接第十運算放大器的輸出端和第十一運算放大器的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十一運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二十四電阻連接第十一運算放大器的輸出端和第十二運算放大器的反相輸入端，第二十五電阻連接第十二運算放大器的輸出端和反相輸入端，第一通道電路中第十一運算放大器輸出端為信號71，第十二運算放大器輸出端為?目號Ii ;
[0015]第二通道中的第二十六電阻連接第十一運算放大器的輸出端和第十三運算放大器的反相輸入端，第三模擬乘法器的輸入端口 X連接第十八運算放大器的輸出端，輸入端口 Y連接第十一運算放大器的輸出端，輸出端口連接第二十七電阻，第二十七電阻的另一端連接第十三運算放大器的反相輸入端，第二十八電阻連接第十三運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二十九電阻連接第十三運算放大器的輸出端和第十四運算放大器的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十四運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二通道電路中第十四運算放大器輸出端為信號y2 ；
[0016]第三通道中的第三十電阻連接第十七運算放大器的輸出端和第十五運算放大器的反相輸入端，第四模擬乘法器的輸入端口 X和Y都連接第十一運算放大器的輸出端，輸出端口連接第三十一電阻，第三十一電阻的另一端連接第十五運算放大器的反相輸入端，第三十二電阻連接第十五運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三十二電阻連接第十五運算放大器的輸出端和第十六運算放大器的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十六運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三十四電阻連接第十六運算放大器的輸出端和第十七運算放大器的反相輸入端，第三十五電阻連接第十七運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三通道電路中第十六運算放大器輸出端為信號y3，第十七運算放大器的輸出端為_y3，所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓；
[0017]誤差系統電路包括三個通道，第一通道中第三十八電阻連接驅動系統中的第二運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十五運算放大器的同相輸入端，第三十九電阻連接第二十五運算放大器的同相輸入端和地，第四十電阻階響應系統中第十一運算放大器的輸出端和第二十五運算放大器的反相輸入端，第四十一電阻接第二十五運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二通道中第四十二電阻連接驅動系統中的第五運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十六運算放大器的同相輸入端，第四十三電阻接第二十六運算放大器的同相輸入端和地，第四十四電阻接響應系統中第十四運算放大器的輸出端和第二十六運算放大器的反相輸入端，第四十五電阻接第二十六運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三通道中第四十六電阻連接驅動系統中的第八運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十七運算放大器的同相輸入端，第四十七電阻接第二十七運算放大器的同相輸入端和地，第四十八電阻接響應系統中第十六運算放大器的輸出端和第二十七運算放大器的反相輸入端，第四十九電阻接第二十七運算放大器的輸出端和反相輸入端，三個通道中運算放大器的運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓；
[0018]同步控制器電路U，包括三個通道，第一通道電路中第五十電阻連接第三模擬開關的另一端和第十九運算放大器的反相輸入端，第五十一電阻連接第四模擬開關的另一端和第十九運算放大器的反相輸入端，第五十二電阻連接第十九運算放大器的輸出端和反相輸入端，第五十三電阻連接第十九運算放大器的輸出端和第二十運算放大器的反相輸入端，第五十四電阻連接第二十運算放大器的輸出端和反相輸入端，第六十六電阻與第七模擬開關串聯再連接到第二十運算放大器的輸出端和第十運算放大器的反相輸入端，第二通道電路中第五十五電阻連接第三模擬開關的另一端和第二十一運算放大器的反相輸入端，第五十六電阻連接第四模擬開關的另一端和第二十一運算放大器的反相輸入端，第五十七電阻連接第五模擬乘法器的輸出端和第二十一運算放大器的反相輸入端，第五十八電阻連接第二十一運算放大器的輸出端和反相輸入端，第五十九電阻連接第二十一運算放大器的輸出端和第二十二運算放大器的反相輸入端，第六十電阻連接第二十二運算放大器的輸出端和反相輸入端，第六十七電阻與第八模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的反相輸入端和第十四運算放大器的輸出端，第六十八電阻與第九模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的反相輸入端和第十一運算放大器的輸出端，第六十九電阻與第十單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的輸出端和第十三運算放大器的反相輸入端，第七十電阻與第十一單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的反相輸入端和第七模擬乘法器的輸出端，第七模擬乘法器的輸入端X連接第十一運算放大器的輸出端，輸入端Y連接第十七運算放大器的輸出端，第三通道電路中第六十一電阻連接第五模擬開關和第二十三運算放大器的反相輸入端，第五十六電阻連接第四模擬開關和第二十一運算放大器的反相輸入端，第六十二電阻與第六模擬開關串聯連接運算放大器的反相輸入端和模擬乘法器AD6的輸出端，AD6的輸入端口 X連接模擬開關第二模擬開關，端口 Y連接雙向選擇模擬開關第一單刀雙擲模擬開關，電阻第六電阻3連接第二十三運算放大器的輸出端和反相輸入端，第六十四電阻連接第二十三運算放大器的輸出端和第二十四運算放大器的反相輸入端，第六十五電阻連接第二十四運算放大器的輸出端和反相輸入端，第七十一電阻與第十二單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十四運算放大器的輸出端和第十五運算放大器的反相輸入端，第七十二電阻第十三單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十四運算放大器的反相輸入端和第七模擬乘法器的輸出端，第七模擬乘法器的輸入端X和輸入端Y連接第十一運算放大器的輸出端；所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓。
[0019]本發明的有益效果在于:
[0020]本發明構建了一個分數階切換混沌系統，該分數階切換混沌系統比整數階切換混沌系統擁有更復雜的動力學特性，在保密通信中具有更高的應用價值。針對該分數階切換混沌系統發明了同步控制器電路，為該切換系統應用到保密通信中奠定基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1 (a)分數階為q的樹形電路單元；(b)分數階為0.9的樹形電路單元。
[0022]圖2是分數階切換混沌系統振蕩電路。
[0023]圖3是分數階切換混沌子系統I x-z、y-z仿真相圖。
[0024]圖4是分數階切換混沌子系統2 x-z、y-z仿真相圖。
[0025]圖5a是分數階切換系統與分數階Liu系統的同步電路。
[0026]圖5b是分數階切換系統與分數階Liu系統的同步電路。
[0027]圖6是同步誤差電路仿真波形圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作更進一步的詳細說明。
[0029]本發明采用如下技術手段實現發明目的:
[0030]1、分數階切換混沌系統的構建，包括以下步驟:
[0031 ] (I)、分數階Chen混沌系統:
dq X ,、
-=Cl(V-X)
dl('.，
[0032]\———=(c — α) χ — χζ -l.Cv a = 35，b = 3，c = 28
dtq
dqz L
-=XV — hz
dtq ^
[0033](2)、在分數階Chen中，把第三個方程中的非線性項xy改成x2，得到一個新的分數階系統如下所示:
dq X、
-TV = ?(V -χ)
dtq
dqv
[0034]\.———=Ce —d) x —xz + cy a = 35，h = 3，e = 28
dtq
dqz o 7
-=-DZ
dtq
[0035](3)、根據分數階Chen混沌系統和新分數階混沌系統兩個子系統可以組成一個分數階切換混沛系統
Cl9X1.、
l?r=am
「00361 1-- = ic — ? X1 —XX, H-CX^ a = d5M = 3,c = 28
df ~
^ = x^-bx,
df 3
[0037]其中β可以在X1和X2之間切換。
[0038](4)根據分數階切換混沌系統搭建模擬電路
[0039]本發明的分數階切換混沌電路有三個通道組成。
[0040]第一通道有電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6，運算放大器U1A、U2A、U3A，一個0.9階樹形單元電路組成。第二通道有電阻R7、R8、R9、R1、R11，運算放大器U4A、U5A，一個模擬乘法器AD1，一個0.9階樹形單元電路組成。第三通道有電阻R14、R15、R16、R17、R18、R19，運算放大器U7A、U8A、U9A，一個模擬乘法器AD2，一個0.9階樹形單元電路組成。
[0041]2、分數階切換混沌系統的同步控制，包括以下步驟:
[0042](I)驅動系統為構建的分數階切換混沌系統:
dqxx , 、
-L = α(χ, —χ)
df 2 1
「00431 1--= (c-a) X1 -xjc, +cx0 a = 35,b = 3,c = 28
df ~
^-=x^-bx,
df 3
[0044]其中β可以在X1和X2之間切換。
[0045](2)響應系統為分數階Liu系統
= 10(),2 - ) + U1
dCJv,.n
[0046]= 40.Vi — , ' +u2
dqv3 Λ 2 ^ -
- 2 +U3
[0047]定義響應系統與驅動系統的誤差為:
'^1 = V1-X1
[0048]< e2 = V2 - X-^
[0049](3)根據分數階混沌系統的同步理論和穩定性理論選取分數階混沌系統同步控制器:
-1Sxl + 25x2
[0050]u = -47.V, + 28.\% -.vrv, + v, v, —40c、-2c
-0.5x, + χΛ β-Αν~{
[0051]β可以在X1和X2之間切換。
[0052](4)搭建分數階切換混沌系統的同步模擬電路
[0053]同步電路分為四部分，圖中第I部分為構建的分數階切換混沌系統電路，第II部分為驅動系統和響應系統的誤差系統電路，第III部分為同步控制器U的電路，第IV部分為分數階Liu系統的電路。其中單刀雙擲模擬開關Jl控制切換系統中子系統的切換，模擬開關J2 — J13控制同步控制器。
[0054]第IV部分的分數階Liu系統電路為響應系統，該電路包括三個通道，第一通道有電阻R20、R21、R22、R23、R24、R25，運算放大器U10A、U11A、U12A, 一個0.9階樹形單元電路組成。第二通道有電阻R26、R27、R28、R29，運算放大器U13A、U14A，一個模擬乘法器AD3，一個0.9階樹形單元電路組成。第三通道有電阻R30、R31、R32、R33、R34、R35，運算放大器U15A、U16A、U17A，一個模擬乘法器AD4，一個0.9階樹形單元電路組成。
[0055]第II部分為誤差系統，該電路包括三個通道，第一通道有電阻R38、R39、R40、R41，運算放大器U25A，第二通道有電阻R42、R43、R44、R45，運算放大器U26A，第三通道有電阻R46、R47、R48、R49，運算放大器U27A組成。
[0056]第III部分為同步控制器U，該電路包括三個通道，第一通道有電阻R50、R51、R52、R53、R54、R66，運算放大器U19A、U20A，一個模擬開關J7組成。第二通道有電阻R55、R56、R57、R58、R59、R60、R67、R68、R69、R70，運算放大器 U21A、U22A,模擬乘法器 AD5、AD7，及模擬開關J8、J9、J10、Jll組成。第三通道有電阻R61、R62、R63、R64、R65、R71、R72，運算放大器U23A、U24A，模擬乘法器AD6、AD8，及模擬開關Jl2、Jl3組成。
[0057]分數階混沌系統電路由線性電阻、運算放大器TL082⑶、模擬乘法器AD633、分數階單元組成，其中運算放大器實現電路中的加減，模擬乘法器實現系統電路中的非線性項。
[0058]圖1為分數階樹形電路單元。本發明的分數階單元采用樹形單元電路，0.9階樹形單元電路由電阻R1、R2、R3和電容C1、C2、C3組成，R2和C2并聯后與Rl串聯，R3和C3并聯后與Cl串聯，然后兩支路再并聯，選取Rl = 1.55MQ、R2 = 61.54MQ、R3 = 2.5ΚΩ, Cl=730nF、C2 = 520nF、C3 = 1.1 μ F就構成了 0.9階樹形單元電路。分數階樹形單元與運算放大器及分壓電阻組成分數階積分器電路。
[0059]圖2為分數階切換混沌系統電路，由三個通道電路組成，第一通道中的電阻Rl連接運算放大器UlA的反相輸入端和運算放大器U3A的輸出端，R2連接運算放大器UlA的反相輸入端和運算放大器U5A的輸出端，電阻R3連接運算放大器UlA的反相輸入端和輸出端，電阻R4連接運算放大器UlA的輸出端和運算放大器U5A的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接運算放大器U2A的反相輸入端和輸出端，電阻R5連接運算放大器U2A的輸出端和運算放大器U3A的反相輸入端，電阻R6連接運算放大器U3A的反相輸入端和輸出端。第一通道電路中運算放大器U2A的輸出端為X1信號，運算放大器U3A的輸出端為-X1信號。
[0060]第二通道中的電阻R7連接運算放大器U3A的輸出端和運算放大器U4A的反相輸入端，R8連接運算放大器U4A的反相輸入端和運算放大器U5A的輸出端，模擬乘法器ADl的輸入端口 X連接運算放大器U9A的輸出端，輸入端口 Y連接運算放大器U2A的輸出端，輸出端口連接電阻R9，R9的另一端連接運算放大器U4A的反相輸入端，RlO連接運算放大器U4A的反相輸入端和輸出端，電阻Rll連接運算放大器U4A的輸出端和運算放大器U5A的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接運算放大器U5A的反相輸入端和輸出端，第二通道電路中運算放大器U5A的輸出端為信號x2。
[0061]第三通道中的電阻R14連接運算放大器U9A的輸出端和運算放大器U7A的反相輸入端，模擬乘法器AD2的輸入端口 X連接運算放大器U2A的輸出端，輸入端口 Y連接單刀雙擲模擬開關Jl的動端，Jl的一個不動端連接運算放大器U5A的輸出端，Jl的另一個不動端連接運算放大器U2A的輸出端，模擬乘法器AD2的輸出端口連接電阻R15，R15的另一端連接運算放大器U7A的反相輸入端，R16連接運算放大器U7A的反相輸入端和輸出端，電阻R17連接運算放大器U7A的輸出端和運算放大器U8A的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接運算放大器U8A的反相輸入端和輸出端，電阻R18連接運算放大器U8A的輸出端和運算放大器U9A的反相輸入端，R19連接運算放大器WA的反相輸入端和輸出端。第三通道電路中運算放大器U8A輸出端為信號X3，運算放大器WA的輸出端為信號_x3。
[0062]三個通道電路中所有運算放大器同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v電壓，運算放大器電源正端口接12v電壓。
[0063]對切換系統中兩個子系統單獨工作時進行仿真，其目的在于證實本發明的切換系統是物理可實現的且兩個子系統所產生的運動軌跡存在巨大差異，即兩子系統構建成切換系統具有重要意義。
[0064]圖5為分數階切換系統與分數階Liu系統的同步電路，同步電路分為四部分，圖中第I部分為構建的分數階切換混沌系統電路，第II部分為驅動系統和響應系統的誤差系統電路，第III部分為同步控制器u的電路，第IV部分為分數階Liu系統的電路。其中單刀雙擲模擬開關Jl控制切換系統中子系統的切換，模擬開關J2 — J13控制同步控制器。
[0065]第I部分的分數階切換混沌系統電路為驅動系統，在圖2所示的基礎上加模擬開關J2、J3、J4、J5，其中J2的一端連接模擬乘法器AD2的X端口，J3的一端連接運算放大器U3A的輸出端，J4的一端連接運算放大器U5A的輸出端，J5的一端連接運算放大器U8A的輸出端。
[0066]第IV部分的分數階Liu系統電路為響應系統，該電路由三個通道電路組成。
[0067]第一通道中的電阻R20連接運算放大器UlOA的反相輸入端和運算放大器U12A的輸出端，電阻R21連接運算放大器UlOA的反相輸入端和運算放大器U14A的輸出端，電阻R22連接運算放大器UlOA的輸出端和反相輸入端，電阻R23連接運算放大器UlOA的輸出端和運算放大器UllA的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接運算放大器UllA的輸出端和反相輸入端，電阻R24連接運算放大器UlIA的輸出端和運算放大器U12A的反相輸入端，電阻R25連接運算放大器U12A的輸出端和反相輸入端。第一通道電路中運算放大器UllA輸出端為信號Y1，運算放大器U12A輸出端為信號_ylt)
[0068]第二通道中的電阻R26連接運算放大器Ul IA的輸出端和運算放大器U13A的反相輸入端。模擬乘法器AD3的輸入端口 X連接運算放大器U18A的輸出端，輸入端口 Y連接運算放大器UllA的輸出端，輸出端口連接電阻R27，R27的另一端連接運算放大器U13A的反相輸入端，R28連接運算放大器U13A的輸出端和反相輸入端，電阻R29連接運算放大器U13A的輸出端和運算放大器U14A的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接運算放大器U14A的輸出端和反相輸入端，第二通道電路中運算放大器U14A輸出端為信號y2。
[0069]第三通道中的電阻R30連接運算放大器U17A的輸出端和運算放大器U15A的反相輸入端，模擬乘法器AD4的輸入端口 X和Y都連接運算放大器Ul IA的輸出端，輸出端口連接電阻R31，R31的另一端連接運算放大器U15A的反相輸入端，電阻R32連接運算放大器U15A的輸出端和反相輸入端，電阻R33連接運算放大器U15A的輸出端和運算放大器U16A的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接運算放大器U16A的輸出端和反相輸入端，電阻R34連接運算放大器U16A的輸出端和運算放大器U17A的反相輸入端，電阻R35連接運算放大器U17A的輸出端和反相輸入端。第三通道電路中運算放大器U16A輸出端為信號y3，運算放大器U17A的輸出端為-y3。
[0070]該分數階Liu系統電路中的所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓。
[0071]第II部分為誤差系統，該電路包括三個通道，第一通道中電阻R38連接驅動系統中的運算放大器U2A的輸出端和誤差系統中運算放大器U25A的同相輸入端，R39接運算放大器U25A的同相輸入端和地，R40階響應系統中運算放大器UllA的輸出端和運算放大器U25的反相輸入端，R41接運算放大器U25A的輸出端和反相輸入端。第二通道中電阻R42連接驅動系統中的運算放大器U5A的輸出端和誤差系統中運算放大器U26A的同相輸入端，R43接運算放大器U26A的同相輸入端和地，R44接響應系統中運算放大器U14A的輸出端和運算放大器U26的反相輸入端，R45階運算放大器U26A的輸出端和反相輸入端。第三通道中電阻R46連接驅動系統中的運算放大器U8A的輸出端和誤差系統中運算放大器U27A的同相輸入端，R47接運算放大器U27A的同相輸入端和地，R48接響應系統中運算放大器U16A的輸出端和運算放大器U27的反相輸入端，R49接運算放大器U27A的輸出端和反相輸入端。三個通道中運算放大器的運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓。
[0072]第III部分為同步控制器U，該電路包括三個通道，第一通道電路中電阻R50連接模擬開關J3的另一端和運算放大器U19A的反相輸入端，電阻R51連接模擬開關J4的另一端和運算放大器U19A的反相輸入端，電阻R52連接運算放大器U19A的輸出端和反相輸入端，電阻R53連接運算放大器U19A的輸出端和運算放大器U20A的反相輸入端，電阻R54連接運算放大器U20A的輸出端和反相輸入端，電阻R66與模擬開關J7串聯再連接到運算放大器U20A的輸出端和運算放大器UlOA的反相輸入端。第二通道電路中電阻R55連接模擬開關J3的另一端和運算放大器U21A的反相輸入端，電阻R56連接模擬開關J4的另一端和運算放大器U21A的反相輸入端，電阻R57連接模擬乘法器AD5的輸出端和運算放大器U21A的反相輸入端，電阻R58連接運算放大器U21A的輸出端和反相輸入端，電阻R59連接運算放大器U21A的輸出端和運算放大器U22A的反相輸入端，電阻R60連接運算放大器U22A的輸出端和反相輸入端，電阻R67與模擬開關J8串聯再連接到運算放大器U22A的反相輸入端和運算放大器U14A的輸出端，電阻R68與模擬開關J9串聯再連接到運算放大器U22A的反相輸入端和運算放大器UlIA的輸出端，電阻R69與模擬開關JlO串聯再連接到運算放大器U22A的輸出端和運算放大器U13A的反相輸入端，電阻R70與模擬開關Jll串聯再連接到運算放大器U22A的反相輸入端和模擬乘法器AD7的輸出端，AD7的輸入端X連接運算放大器UllA的輸出端，輸入端Y連接運算放大器U17A的輸出端。第三通道電路中電阻R61連接模擬開關J5和運算放大器U23A的反相輸入端，電阻R56連接模擬開關J4和運算放大器U21A的反相輸入端，電阻R62與模擬開關J6串聯連接運算放大器U23A的反相輸入端和模擬乘法器AD6的輸出端，AD6的輸入端口 X連接模擬開關J2，端口 Y連接雙向選擇模擬開關Jl,電阻R63連接運算放大器U23A的輸出端和反相輸入端，電阻R64連接運算放大器U23A的輸出端和運算放大器U24A的反相輸入端，電阻R65連接運算放大器U24A的輸出端和反相輸入端，電阻R71與模擬開關J12串聯再連接到運算放大器U24A的輸出端和運算放大器U15A的反相輸入端，電阻R72與模擬開關J13串聯再連接到運算放大器U24A的反相輸入端和模擬乘法器AD7的輸出端，AD7的輸入端X和Y連接運算放大器UllA的輸出端。該控制器中所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓。
[0073]為了更為明顯的觀測出同步控制器對切換混沌系統的控制效果，對切換系統的同步電路仿真方法為:在t = O時使單刀雙擲模擬開關Jl與不動端I接通(子系統I工作)，開關J2—J13都處于斷開狀態，在t = 2s時閉合開關J2 — J13，使同步控制器工作；在t =5s時斷開同步控制器開關J2—J13并切換子系統，即把單刀雙擲模擬開關Jl與不動端2端接通(子系統2工作)，在t = 7s時閉合開關J2 —J13，再使控制器工作，在t = 1s時結束仿真。
【權利要求】
1.一種分數階切換混沌系統同步電路，其特征在于:由三個通道電路組成，第一通道中的第一電阻(Rl)連接第一運算放大器(UlA)的反相輸入端和第三運算放大器(U3A)的輸出端，第二電阻(R2)連接第一運算放大器的反相輸入端和第五運算放大器(U5A)的輸出端，第三電阻(R3)連接第一運算放大器的反相輸入端和輸出端，第四電阻(R4)連接第一運算放大器的輸出端和第五運算放大器的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接第二運算放大器的反相輸入端和輸出端，第五電阻(R5)連接第二運算放大器的輸出端和第三運算放大器的反相輸入端，第六電阻(R6)連接第三運算放大器的反相輸入端和輸出端，第一通道電路中第二運算放大器的輸出端為X1信號，第三運算放大器的輸出端為-X1信號； 第二通道中的第七電阻(R7)連接第三運算放大器的輸出端和第四運算放大器(U4A)的反相輸入端，第八電阻(R8)連接第四運算放大器的反相輸入端和第五運算放大器的輸出端，第一模擬乘法器(ADl)的輸入端口 X連接第九運算放大器(U9A)的輸出端，輸入端口Y連接第二運算放大器的輸出端，輸出端口連接第九電阻(R9)，第九電阻的另一端連接第四運算放大器的反相輸入端，第十電阻(RlO)連接運算放大器第四運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十一電阻(Rll)連接第四運算放大器的輸出端和第五運算放大器的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第五運算放大器的反相輸入端和輸出端，第二通道電路中第五運算放大器的輸出端為信號X2 ； 第三通道中的第十四電阻連接第九運算放大器的輸出端和第七運算放大器(U7A)的反相輸入端，第二模擬乘法器(AD2)的輸入端口 X連接第二運算放大器的輸出端，輸入端口 Y連接第一單刀雙擲模擬開關(Jl)的動端，第一單刀雙擲模擬開關的一個不動端第五運算放大器的輸出端，第一單刀雙擲模擬開關的另一個不動端連接第二運算放大器的輸出端，第二模擬乘法器的輸出端口連接第十五電阻(R15)，第十五電阻的另一端連接第七運算放大器的反相輸入端，第十六電阻(R16)連接第七運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十七電阻(R17)連接第七運算放大器的輸出端和第八運算放大器(U8A)的反相輸入端，0.9階樹形單元電路連接第八運算放大器的反相輸入端和輸出端，第十八電阻(R18)連接第八運算放大器的輸出端和第九運算放大器的反相輸入端，第十九電阻(R19)連接第九運算放大器的反相輸入端和輸出端，第三通道電路中第八運算放大器輸出端為信號x3，第九運算放大器的輸出端為信號-x3; 三個通道電路中所有運算放大器同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v電壓，運算放大器電源正端口接12v電壓。
2.根據權利要求1所述的一種分數階切換混沌系統同步電路，其特征在于: 所述的0.9階樹形單元電路由第一電阻、第二電阻、第三電阻和第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)組成，第二電阻和第二電容并聯后與第一電阻串聯，第三電阻和第三電容并聯后與第一電容串聯，然后兩支路再并聯。
3.根據權利要求2所述的一種分數階切換混沌系統同步電路，其特征在于:
Rl = 1.55ΜΩ、R2 = 61.54ΜΩ、R3 = 2.5ΚΩ ,Cl = 730nF、C2 = 520nF、C3 = 1.1 μ F。
4.根據權利要求1所述的一種分數階切換混沌系統同步電路，其特征在于:還包括分數階切換混沌系統與分數階Liu混沌系統的同步電路分:驅動系統電路、響應系統電路、同步控制器電路、驅動系統和響應系統的誤差系統電路 還包括第二模擬開關(J2)、第三模擬開關(J3)、第四模擬開關(J4)、第五模擬開關(J5)，其中第二模擬開關的一端連接第二模擬乘法器的輸入端X端口，第三模擬開關的一端連接第三運算放大器的輸出端，第四模擬開關的一端連接第五運算放大器的輸出端，第五模擬開關的一端連接第八運算放大器的輸出端； 響應系統，第一通道中的第二十電阻連接第十運算放大器(UlOA)的反相輸入端和第十二運算放大器(U12A)的輸出端，第二十一電阻連接第十運算放大器的反相輸入端和第十四運算放大器(U14A)的輸出端，第二十二電阻(R22)連接第十運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二十三電阻(R23)連接第十運算放大器的輸出端和第十一運算放大器(UllA)的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十一運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二十四電阻(R24)連接第十一運算放大器的輸出端和第十二運算放大器(U12A)的反相輸入端，第二十五電阻(R25)連接第十二運算放大器的輸出端和反相輸入端，第一通道電路中第十一運算放大器輸出端為信號Y1，第十二運算放大器輸出端為信號I1 ； 第二通道中的第二十六電阻(R26)連接第十一運算放大器的輸出端和第十三運算放大器(U13A)的反相輸入端，第三模擬乘法器(AD3)的輸入端口 X連接第十八運算放大器(U18A)的輸出端,輸入端口 Y連接第i 運算放大器的輸出端，輸出端口連接第二十七電阻(R27)，第二十七電阻的另一端連接第十三運算放大器(U13A)的反相輸入端，第二十八電阻(R28)連接第十三運算放大器(U13A)的輸出端和反相輸入端，第二十九電阻(R29)連接第十三運算放大器(U13A)的輸出端和第十四運算放大器(U14A)的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十四運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二通道電路中第十四運算放大器輸出端為信號Y2 ; 第三通道中的第三十電阻(R30)連接第十七運算放大器(U17A)的輸出端和第十五運算放大器(U15A)的反相輸入端，第四模擬乘法器(AD4)的輸入端口 X和Y都連接第十一運算放大器(UllA)的輸出端，輸出端口連接第三十一電阻(R31)，第三十一電阻的另一端連接第十五運算放大器(U15A)的反相輸入端，第三十二電阻(R32)連接第十五運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三十二電阻(R33)連接第十五運算放大器的輸出端和第十六運算放大器(U16A)的反相輸入端，分數階樹形單元電路連接第十六運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三十四電阻(R34)連接第十六運算放大器的輸出端和第十七運算放大器(U17A)的反相輸入端，第三十五電阻(R35)連接第十七運算放大器的輸出端和反相輸入端，第三通道電路中第十六運算放大器輸出端為信號73，第十七運算放大器的輸出端為_y3，所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓； 誤差系統電路包括三個通道，第一通道中第三十八電阻(R38)連接驅動系統中的第二運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十五運算放大器(U25A)的同相輸入端，第三十九電阻(R39)連接第二十五運算放大器(U25A)的同相輸入端和地，第四十電阻(R40)階響應系統中第十一運算放大器(UllA)的輸出端和第二十五運算放大器(U25A)的反相輸入端，第四十一電阻(R41)接第二十五運算放大器的輸出端和反相輸入端，第二通道中第四十二電阻(R42)連接驅動系統中的第五運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十六運算放大器(U26A)的同相輸入端，第四十三電阻(R43)接第二十六運算放大器(U26A)的同相輸入端和地，第四十四電阻(R44)接響應系統中第十四運算放大器(U14A)的輸出端和第二十六運算放大器的反相輸入端，第四十五電阻(R45)接第二十六運算放大器(U26A)的輸出端和反相輸入端，第三通道中第四十六電阻(R46)連接驅動系統中的第八運算放大器的輸出端和誤差系統中第二十七運算放大器(U27A)的同相輸入端，第四十七電阻(R47)接第二十七運算放大器的同相輸入端和地，第四十八電阻(R48)接響應系統中第十六運算放大器(U16A)的輸出端和第二十七運算放大器(U27)的反相輸入端，第四十九電阻(R49)接第二十七運算放大器的輸出端和反相輸入端，三個通道中運算放大器的運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓； 同步控制器電路U，包括三個通道，第一通道電路中第五十電阻連接第三模擬開關的另一端和第十九運算放大器(U19A)的反相輸入端，第五十一電阻(R51)連接第四模擬開關的另一端和第十九運算放大器(U19A)的反相輸入端，第五十二電阻(R52)連接第十九運算放大器(U19A)的輸出端和反相輸入端，第五十三電阻(R53)連接第十九運算放大器(U19A)的輸出端和第二十運算放大器(U20A)的反相輸入端，第五十四電阻(R54)連接第二十運算放大器(U20A)的輸出端和反相輸入端，第六十六電阻(R66)與第七模擬開關(J7)串聯再連接到第二十運算放大器(U20A)的輸出端和第十運算放大器(UlOA)的反相輸入端，第二通道電路中第五十五電阻(R55)連接第三模擬開關的另一端和第二十一運算放大器(U21A)的反相輸入端，第五十六電阻(R56)連接第四模擬開關的另一端和第二十一運算放大器的反相輸入端，第五十七電阻(R57)連接第五模擬乘法器(AD5)的輸出端和第二十一運算放大器的反相輸入端，第五十八電阻(R58)連接第二十一運算放大器的輸出端和反相輸入端，第五十九電阻(R59)連接第二十一運算放大器的輸出端和第二十二運算放大器(U22A)的反相輸入端，第六十電阻連接第二十二運算放大器的輸出端和反相輸入端，第六十七電阻(R67)與第八模擬開關(J8)串聯再連接到第二十二運算放大器(U22A)的反相輸入端和第十四運算放大器(U14A)的輸出端，第六十八電阻(R68)與第九模擬開關(J9)串聯再連接到第二十二運算放大器的反相輸入端和第十一運算放大器的輸出端，第六十九電阻(R69)與第十單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的輸出端和第十三運算放大器(U13A)的反相輸入端，第七十電阻(R70)與第十一單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十二運算放大器的反相輸入端和第七模擬乘法器(AD7)的輸出端，第七模擬乘法器的輸入端X連接第i 運算放大器(UllA)的輸出端,輸入端Y連接第十七運算放大器(U17A)的輸出端，第三通道電路中第六十一電阻(R61)連接第五模擬開關和第二十三運算放大器(U23A)的反相輸入端，第五十六電阻(R56)連接第四模擬開關和第二十一運算放大器的反相輸入端，第六十二電阻(R62)與第六模擬開關(J6)串聯連接第二十三運算放大器(U23A)的反相輸入端和第六模擬乘法器(AD6)的輸出端，第六模擬乘法器的輸入端口 X連接模擬開關第二模擬開關，端口 Y連接雙向選擇模擬開關第一單刀雙擲模擬開關，電阻第六電阻3連接第二十三運算放大器的輸出端和反相輸入端，第六十四電阻(R64)連接第二十三運算放大器的輸出端和第二十四運算放大器(U24A)的反相輸入端，第六十五電阻(R65)連接第二十四運算放大器的輸出端和反相輸入端,第七i 電阻與第十二單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十四運算放大器(U24A)的輸出端和第十五運算放大器(U15A)的反相輸入端，第七十二電阻(R72)第十三單刀雙擲模擬開關串聯再連接到第二十四運算放大器(U24A)的反相輸入端和第七模擬乘法器(AD7)的輸出端，第七模擬乘法器的輸入端X和輸入端Y連接第十一運算放大器(UllA)的輸出端；所有運算放大器的同相輸入端接地，運算放大器電源負端口接-12v的電壓，運算放大器電源正端口接12v的電壓。
【文檔編號】H04L9/00GK104301091SQ201410571617
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】黃麗蓮, 張娟, 時帥帥 申請人:哈爾濱工程大學