混沌电路的研究与分析文献综述
摘要:在混沌电路中的典型非线性电路中蔡氏电路是迄今为止产生复杂动力学行为的最为有效和较为简单的电路之一。混沌(chaos)现象的研究是非线性系统理论研究中的前沿课题之一,混沌现象普遍存在物理、化学、生物学,以及社会科学等等各个学科领域中,是在确定性系统中出现的一种貌似无规则、类似随机的现象,是非线性动力学系统特有的一种运动形式。蔡氏电路是一个能产生混沌现象的最简单三阶自治电路。本课题以混沌电路中典型蔡氏电路进行分析研究,为做混沌电路实际应用做到参考作用。
关键词:混沌电路:蔡氏:典型非线性
引言
各种各样的混沌电路以及所依据的非线性方程,由于历史的原因或者其它原因,从电子电路设计的角度来看,总是带有“特殊性”的“手工工艺品”,使得这些非线性电路设计不很流畅。现代电子电路发展很快,可以提供的电路设计手段很多,另一方面,非线性方程也很多。因而,用电子电路设计非线性动力系统是很容易的,稍微使用一些电路技巧就可以设计出很多很灵活的非线性电路系统。电子电路的内容既丰富又灵活,像一座大舞台,电子学工作者们在这里创造了一个又一个电子电路的奇迹。如果说前面几节讲述的著名非线性电路是著名科学家在特定领域内创造的奇迹,那么,本节叙述的就是广大的电子工作者各显神通壮阔场面。
一、混沌电路的背景
电路中的混沌现象早在20世纪20年代就被发现,前面曾经提到的范德坡的工作就涉及到电路中的混沌现象。实际上,范德坡所处的时代正是建立电路理论基础的时代,当时的科学家急需建立振幅稳定与频率稳定的振荡电路,从而产生稳定的电磁波。稳定振荡的数学模型是极限环,当时的理论基础还不能够完全满足工程技术的需要,必须由电子工程师一方面进行工程技术设计,一方面完善数学基础理论。极限环的数学基础理论是微分方程理论,而且还是非线性的微分方程理论,而非线性的微分方程很容易产生混沌,范德坡、李纳德等科学家就是在这样的情况进行研究的。
由于当时混沌问题的研究历史不成熟,就把电路中出现的混沌现象认为是一种尚未认真研究的另一种现象,是一种需要消除的坏现象,起码是要暂时回避的现象,这就是当时科学家的态度。这个现象不仅在电子学领域中存在,而且在其它学科领域中也存在,例如数学学科中的庞加莱。从这里可以看出,电子学的发展历史与其它学科的发展历史是密切相关的,是互相推动与互相制约的,这也正是20世纪上半叶电子科学技术的大背景,是电子学从物理学的电磁学中独立出来并向信息科学发展的大背景。从这里还可以看出,电子学中的混沌现象研究与应用研究必定会蓬勃发展起来,这是历史的必然。
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