专利名称：一种实现自动切换混沌系统的方法及模拟电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用模拟电路实现自动切换混沌系统的方法，具体地讲，涉及一 种实现自动切换混沌系统的方法及模拟电路。
背景技术：
用模拟电路实现混沌系统的方法文献中有较多的报道，用数字电路(如FPGA)实 现自动切换混沌系统的文献也有报道，但用模拟电路实现自动切换混沌系统方法却未见报 道，因为模拟电路比数字电路更能够有效的证明混沌系统的存在性，因此，设计一种利用模 拟电路实现自动切换混沌系统的方法显得尤为必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用模拟电路实现自动切换混沌系统的方法。本发明采用如下技术手段实现发明目的
一种实现自动切换混沌系统的方法，其特征是在于，包括以下步骤
(1)混沌系统(a)为:
(2)混沌系统(b)为:
(3)构造一个选择函数系统(c)将混沌系统(a)和(b)组成一个切换混沌系统(d)
(4)按照混沌系统(c)、(d)构造模拟电路系统，利用电压比较器U7获得了一个模拟的 高低电平，z>0和z<0，作为选择函数的输入，利用模拟多路复用器U6实现两个变量χ、ζ的 交替输出，再利用乘法器U4进行平方运算，最后，利用运算放大器Ul、U2、U3以及乘法器U5 得到自动切换混沌系统的模拟电路。本发明还公开了一种实现自动切换混沌系统的模拟电路，包括运算放大器U1，所
4述运算放大器U1连接输出接口 P1、运算放大器U2、模拟多路复用器TO，所述模拟多路复用 器U6连接运算放大器U3、比较器U7、乘法器U4，所述运算放大器U3连接输出接口 P3、乘法 器TO、运算放大器U2，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接输出接口 P2。作为对本技术方案的进一步限定，所述运算放大器U1的引脚1通过电阻R4连接 所述运算放大器U1的引脚13，同时所述引脚1还通过电阻R3、电位器R1连接到所述运算 放大器U1的引脚8，所述电阻R3还通过电位器R2连接到输出接口 P3，所述电阻R3 —端连 接所述运算放大器U1的引脚2，所述运算放大器U1引脚3、10、12接地，所述运算放大器U1 引脚4连接正电源，所述运算放大器U1引脚5、6、7置空，引脚8通过电阻R6连接引脚9，引 脚9通过电阻R5连接输出接口 P1，引脚11接负电源，引脚13通过电容C1连接输出接口 P1，引脚14连接输出接口 P1。作为对本技术方案的进一步限定，所述运算放大器U2的引脚1通过电阻R10连接 引脚13，引脚1还通过电阻R9连接引脚2，电阻R9的另一端通过电位器R7连接引脚7，同 时，电阻R9还通过电位器R8连接输出接口 P1，引脚3、5、10、12接地，引脚4接正电源，引 脚11接负电源，引脚6通过电阻R20连接乘法器U4引脚7，引脚7通过电阻R21连接电阻 R20,引脚8通过电阻R12连接引脚9，引脚9通过电阻R11连接输出接口 P2，引脚13通过 电容C2连接输出接口 P2，引脚14连接输出接口 P2。作为对本技术方案的进一步限定，所述运算放大器U3引脚1通过电阻R17连接引 脚13，引脚1通过电阻R16连接引脚2，电阻R16通过电位器R13连接乘法器U5的引脚7， 电阻R16还通过电位器R14连接引脚8，电阻R16还通过电位器15连接所述运算放大器U2 的引脚8，引脚3、10、12接地，引脚4接正电源，引脚11接负电源，引脚5、6、7置空，引脚8 通过电阻R19连接引脚9，引脚9通过电阻R18连接输出接口 P3，引脚13通过电容C3连接 输出接口 P3，引脚14连接输出接口 P3。作为对本技术方案的进一步限定，所述乘法器U4引脚1和3连接模拟多路复用器 U6的引脚8，引脚2、4、6接地，引脚5接负电源，引脚8接正电源。作为对本技术方案的进一步限定，所述乘法器TO引脚1连接输出接口 P1，引脚2、 4、6接地，引脚3连接输出接口 P2，引脚5接负电源，引脚8接正电源。作为对本技术方案的进一步限定，所述模拟多路复用器TO引脚1连接比较器U7 的引脚2，引脚2、14连接正电源，引脚3连接负电源，引脚4连接输出接口 P1，引脚5连接 输出接口 P3，引脚6、7、9、10、11、12、13置空，引脚8连接所述乘法器U4的引脚1，引脚15、 16接地。作为对本技术方案的进一步限定，所述比较器U7引脚2连接所述拟多路复用器TO 的引脚1，引脚2通过二极管D1、电阻R23接地，引脚2还通过电阻22接正电源，引脚3连 接电源VCC，引脚4、12接地，引脚5连接所述输出接口 P3，引脚1、6、7、8、9、10、11、13、14置空。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明利用模拟电路实现了两个 混沌系统的自动切换，更精确地证明了混沌系统的存在性，将这个自动切换系统用于基于 混沌同步的保密通讯，可以增强混沌同步保密通讯的安全性，用于基于键控技术的混沌通 信，可以使系统间的切换更加灵活方便，因此，这个自动切换混沌系统具有较广的应用前景。
图1为本发明优选实施例的电路连接结构示意图。
图2为运算放大器U1外围电路结构示意图。
图3为运算放大器U2外围电路结构示意图。
图4为运算放大器U3外围电路结构示意图。
图5为乘法器U4外围电路结构示意图。
图6为乘法器U5外围电路结构示意图。
图7为模拟多路复用器TO外围电路结构示意图。
图8为比较器U7外围电路结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。参见图1-图8，首先构造自动切换混沌系统，本优选实施例选择的一个混沌系统 (a)为
(a) a=8, b=40, d=0. 7, c=10/3, g=4 z=xy-cy-gz
选择的另外一个混沌系统(b)为
(b) a=8, b=40, d=0. 7, c=10/3, g=4 i=iy-cy-gz
在和(a)相同的参数条件下，系统(b)的Lyapunov指数为1^=0. 529 LE2=0 LE3=-12. 577;混沌吸引子的分形维数D2=2. 0422，此时混沌系统(b)也处于混沌状态。构造一个选择函数系统(c)将混沌系统(a)和(b)组成一个新的切换混沌系统 (d)
在和系统(a)、(b)相同的参数条件下，系统(d)的Lyapunov指数为1^=0. 847 LE2=0 LE3=-12. 6101 ；混沌吸引子的分形维数D2=2. 0669，此时混沌系统(d)也处于混沌状 态，当Z>=0时，系统(d)运行系统(a)，当Z<0时，系统(d)运行系统(b)。利用上述公式(C)、(d)构造模拟电路，包括运算放大器U1，所述运算放大器U1连 接输出接口 P1、运算放大器U2、模拟多路复用器TO，所述模拟多路复用器TO连接运算放大器U3、比较器U7、乘法器U4，所述运算放大器U3连接输出接口 P3、乘法器TO、运算放大器 U2，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接输出接口 P2。所述运算放大器U1的引脚1通过电阻R4连接所述运算放大器U1的引脚13，同时 所述引脚1还通过电阻R3、电位器R1连接到所述运算放大器U1的引脚8，所述电阻R3还 通过电位器R2连接到输出接口 P3，所述电阻R3 —端连接所述运算放大器U1的引脚2，所 述运算放大器U1引脚3、10、12接地，所述运算放大器U1引脚4连接正电源，所述运算放大 器U1引脚5、6、7置空，引脚8通过电阻R6连接引脚9，引脚9通过电阻R5连接输出接口 P1，引脚11接负电源，引脚13通过电容C1连接输出接口 P1，引脚14连接输出接口 P1。所述运算放大器U2的引脚1通过电阻R10连接引脚13，引脚1还通过电阻R9连 接引脚2，电阻R9的另一端通过电位器R7连接引脚7，同时，电阻R9还通过电位器R8连 接输出接口 P1，引脚3、5、10、12接地，引脚4接正电源，引脚11接负电源，引脚6通过电阻 R20连接乘法器U4引脚7，引脚7通过电阻R21连接电阻R20，引脚8通过电阻R12连接引 脚9，引脚9通过电阻R11连接输出接口 P2，引脚13通过电容C2连接输出接口 P2，引脚14 连接输出接口 P2。所述运算放大器U3引脚1通过电阻R17连接引脚13，引脚1通过电阻R16连接引 脚2，电阻R16通过电位器R13连接乘法器U5的引脚7，电阻R16还通过电位器R14连接引 脚8，电阻R16还通过电位器15连接所述运算放大器U2的引脚8，引脚3、10、12接地，引脚 4接正电源，引脚11接负电源，引脚5、6、7置空，引脚8通过电阻R19连接引脚9，引脚9通 过电阻R18连接输出接口 P3，引脚13通过电容C3连接输出接口 P3，引脚14连接输出接口 P3。运算放大器U1、U2、U3都是采用LF347，每个含有四个相同的集成运算放大电路， 每个含有_，+两个输入和out输出，本电路中用来组成加法、反相(取反)和积分运算。所述乘法器U4引脚1和3连接模拟多路复用器U6的引脚8，引脚2、4、6接地，引 脚5接负电源，引脚8接正电源。所述乘法器TO引脚1连接输出接口 P1，引脚2、4、6接地，引脚3连接输出接口 P2， 引脚5接负电源，引脚8接正电源。乘法器U4、TO采用AD633JN，本电路中用来实现乘法运算，只用到了输入引脚1、4 和输出引脚7。所述模拟多路复用器TO引脚1连接比较器U7的引脚2，引脚2连接正电源，引脚 3连接负电源，引脚4连接输出接口 P1，引脚5连接输出接口 P3，引脚6、7、9、10、11、12、13 置空，引脚8连接所述乘法器U4的引脚1，所述引脚14连接正电源，引脚15、16接地。模拟 多路复用器U6采用ADG409TQ，用来实现模拟开关函数的功能，当Zout>0时，引脚1为高电 平，引脚8输出引脚4的信号Xout，当Zout<0时，引脚1为低电平，引脚8输出引脚5的信 号 Zout0所述比较器U7引脚2连接所述拟多路复用器U6的引脚1，引脚2通过二极管D1、 电阻R23接地，引脚2还通过电阻R22接正电源，引脚3连接电源VCC，引脚4、12接地，引 脚5连接输出接口 P3，引脚1、6、7、8、9、10、11、13、14置空。比较器U7采用LM139，根据输 入信号，决定输出信号是高电平还是低电平，当引脚5输入信号Zout>0时，引脚2的输出为 高电平；当引脚5的输入信号Zout<0时，引脚2的输出信号为低电平。
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当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的 普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保 护范围。
权利要求
一种实现自动切换混沌系统的方法，其特征是在于，包括以下步骤(1)根据混沌系统(a)为(a) a=8,b=40,d=0.7,c=10/3,g=4(2)根据混沌系统(b)为(b) a=8,b=40,d=0.7,c=10/3,g=4(3)构造一个选择函数系统(c)将混沌系统(a)和(b)组成一个新的切换混沌系统(d) (c) (d)(4)按照混沌系统(c)、(d)构造模拟电路系统，利用电压比较器U7获得了一个模拟的高低电平，z>0和z<0，作为选择函数的输入，利用模拟多路复用器U6实现两个变量x、z的交替输出，再利用乘法器U4进行平方运算，最后，利用运算放大器U1、U2、U3以及乘法器U5得到自动切换混沌系统的模拟电路。2010102596374100001dest_path_image001.jpg,871042dest_path_image002.jpg,2010102596374100001dest_path_image003.jpg,674788dest_path_image004.jpg,2010102596374100001dest_path_image005.jpg
2.一种实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，包括运算放大器U1，所述运 算放大器Ul连接输出接口 Pl、运算放大器U2、模拟多路复用器TO，所述模拟多路复用器TO 连接运算放大器U3、比较器U7、乘法器U4，所述运算放大器U3连接输出接口 P3、乘法器U5、 运算放大器U2，所述乘法器U4连接运算放大器U2，所述运算放大器U2连接输出接口 P2。
3.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述运算放 大器Ul的引脚1通过电阻R4连接所述运算放大器Ul的引脚13，同时所述引脚1还通过电 阻R3、电位器Rl连接到所述运算放大器Ul的引脚8，所述电阻R3还通过电位器R2连接到 输出接口 P3，所述电阻R3 —端连接所述运算放大器Ul的引脚2，所述运算放大器Ul引脚 3、10、12接地，所述运算放大器Ul弓丨脚4连接正电源，所述运算放大器Ul弓丨脚5、6、7置空， 引脚8通过电阻R6连接引脚9，引脚9通过电阻R5连接输出接口 P1，引脚11接负电源，引 脚13通过电容Cl连接输出接口 P1，引脚14连接输出接口 P1。
4.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述运算放 大器U2的引脚1通过电阻RlO连接引脚13，引脚1还通过电阻R9连接引脚2，电阻R9的 另一端通过电位器R7连接引脚7，同时，电阻R9还通过电位器R8连接输出接口 P1，引脚3、 5、10、12接地，引脚4接正电源，引脚11接负电源，引脚6通过电阻R20连接乘法器U4引 脚7，引脚7通过电阻R21连接电阻R20，引脚8通过电阻R12连接引脚9，引脚9通过电阻 Rll连接输出接口 P2，引脚13通过电容C2连接输出接口 P2，引脚14连接输出接口 P2。
5.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述运算放大器U3弓丨脚1通过电阻R17连接引脚13，引脚1通过电阻R16连接引脚2，电阻R16通过 电位器R13连接乘法器U5的引脚7，电阻R16还通过电位器R14连接引脚8，电阻R16还通 过电位器15连接所述运算放大器U2的引脚8，引脚3、10、12接地，引脚4接正电源，引脚 11接负电源，引脚5、6、7置空，引脚8通过电阻R19连接引脚9，引脚9通过电阻R18连接 输出接口 P3，引脚13通过电容C3连接输出接口 P3，引脚14连接输出接口 P3。
6.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述乘法器 U4引脚1和3连接模拟多路复用器U6的引脚8，引脚2、4、6接地，引脚5接负电源，引脚8 接正电源。
7.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述乘法器 U5引脚1连接输出接口 P1，引脚2、4、6接地，引脚3连接输出接口 P2，引脚5接负电源，引 脚8接正电源。
8.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述模拟多 路复用器U6引脚1连接比较器U7的引脚2，引脚2、14连接正电源，引脚3连接负电源，引 脚4连接输出接口 P1，引脚5连接输出接口 P3，引脚6、7、9、10、11、12、13置空，引脚8连接 所述乘法器U4的引脚1，引脚15、16接地。
9.根据权利要求2所述实现自动切换混沌系统的模拟电路，其特征在于，所述比较器 U7引脚2连接所述拟多路复用器TO的引脚1，引脚2通过二极管D1、电阻R23接地，引脚2 还通过电阻22接正电源，引脚3连接电源VCC，引脚4、12接地，引脚5连接所述输出接口 P3，引脚 1、6、7、8、9、10、11、13、14 置空。
全文摘要
本发明公开了一种用模拟电路实现自动切换混沌系统的方法，包括由两个混沌系统混合组成的一个自动切换系统，并利用模拟电路实现了这个自动切换混沌系统，本发明利用模拟电路实现了两个混沌系统的自动切换，更有效地证明了切换混沌系统的存在性，将这个切换系统用于基于混沌同步的保密通讯，可以增强混沌同步保密通讯的安全性，用于基于键控技术的混沌通信，可以使系统间的切换更加灵活方便，因此，这个自动切换混沌系统具有较广的应用前景。
文档编号H04L9/00GK101931526SQ20101025963
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者王忠林, 王树斌, 胡波, 韩敬伟 申请人:滨州学院