憶阻器建模及憶阻器混沌應(yīng)用研究.pdf

1、憶阻器是繼電阻、電感和電容之后的第四種基本電路元件,其概念于1971年提出,但直到2008年HP實(shí)驗(yàn)室才發(fā)現(xiàn)TiO2在納米尺度下具有記憶電阻的特性。憶阻器是一種無(wú)源的非線(xiàn)性電路元件,其阻值會(huì)隨著通過(guò)其自身電流量的改變而改變,且電流中斷時(shí)其阻值會(huì)保持掉電瞬間的狀態(tài)。憶阻器在非遺失性存儲(chǔ)器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和非線(xiàn)性電路方面有著廣闊的潛在應(yīng)用前景,但迄今尚未商用化。本文研究憶阻器的硬件電路模型,以期用其替代實(shí)際憶阻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用電路研究;探索憶

2、阻器構(gòu)成的新型混沌電路及其特性,并嘗試將其應(yīng)用于Android平臺(tái)手機(jī)之間文件的保密傳輸之中。本文主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)對(duì)憶阻器建模進(jìn)行了研究,在HP實(shí)驗(yàn)室提出的TiO2憶阻器理論模型基礎(chǔ)之上,利用模擬電路設(shè)計(jì)了一個(gè)等效的荷控型憶阻器電路模型和一個(gè)磁控型憶阻器電路模型,對(duì)電路模型在正弦激勵(lì)下的伏安特性進(jìn)行了理論分析、multisim仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,憶阻器電路模型的伏安特性與HPTiO2憶阻器

3、完全符合。為模擬實(shí)際憶阻器的掉電記憶特性,本文又提出了一個(gè)基于MCU和數(shù)字電位器實(shí)現(xiàn)的離散型荷控憶阻器架構(gòu)模型,該模型除具有TiO2憶阻器的伏安特性外,重要的是還具有實(shí)際憶阻器的記憶特性。對(duì)其在正弦波、三角波、方波和鋸齒波激勵(lì)下的伏安特性進(jìn)行了電路實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,獲得了預(yù)期的結(jié)果。
　　(2)對(duì)混沌基本理論進(jìn)行了研究,在Chua混沌系統(tǒng)基礎(chǔ)上,利用一個(gè)磁控型憶阻器替換Chua混沌電路中的Chua二極管,構(gòu)建了一個(gè)基于磁控憶阻器的四維混沌

4、系統(tǒng)。對(duì)其平衡點(diǎn)、系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行理論分析求證,通過(guò)分岔圖和Lyapunov譜,發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在周期一、周期二、周期四及混沌的幾種狀態(tài),并求出對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù),利用DSP驗(yàn)證了在該組參數(shù)下的系統(tǒng)特性。最后對(duì)該混沌系統(tǒng)進(jìn)行離散、量化處理,提出一種性能符合NIST測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的偽隨機(jī)序列生成方法。
　　(3)針對(duì)密碼學(xué)和混沌學(xué)的諸多相似性,本文利用該憶阻器混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的隨機(jī)序列作為密鑰,對(duì)Android平臺(tái)基于WiFi的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密共