整數階分數階多功能混沌實驗儀制造技術

一種整數階分數階多功能混沌實驗儀，是可以實現三維或四維整數階或分數階混沌系統的實驗，可以通過雙蹤示波器輸出時序圖或相圖的混沌實驗儀，包括殼體和安裝在殼體里的內置電路板；內置電路板上設有電源電路、用于產生混沌信號的電路結構相同的Ⅰ部分電路和Ⅱ部分電路，并且每個部分都是由四個通道組成，每個通道均包括信號輸入電路、加法器電路、積分電路和混沌信號輸出電路；加法器電路分別與信號輸入電路、積分電路相連接，積分電路的輸出端與混沌信號輸出電路相連接。該混沌實驗儀結構簡單合理、穩定性好、可靠性高、實用性強、可以用于大學物理實驗室的教學，也可以作為研究機關的常用的科研設備，完全滿足了當前混沌現象研究需要。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于在物理、數學研究教學中演示和測試各種混沌實驗的儀器，具體涉及了一種整數階分數階多功能混沌試驗儀。
技術介紹
混沌是自然界中普遍存在的一個現象，是非線性動力學領域一個研究的熱點，自上世紀70代開始，特別是90年代以來，研究獲得了前所未有的成果。然而，混沌的應用研究遠遠滯后于理論研究的水平。目前，混沌、超混沌等的實驗測試都是通過電路來實現，可是在實驗室、研究機構還沒有一個功能全面的混沌實驗儀器。在我國實驗室中使用的混沌實驗儀器，主要有上海大學研究的非線性混沌實驗儀，該實驗儀器采用一塊雙運放構成負電阻電路，和其他阻容元件構成的非線性電路實現蔡氏電路的混沌演示功能，但是對于其他系統，如Iorenz系統、Iiu系統、Iu系統等卻無法進行實驗演示，至于其他高維及分數階 系統的演示和測試，更加無法實現。其他的混沌實驗主要是采用分立元件搭建，費時費力，通用性能差，比如做好的電路板，只能做某一個系統的混沌實驗，當系統的參數發生變化，又不得不重新設計電路，另一種是采用電路仿真軟件進行仿真，盡管現在的電路仿真軟件做得比較好，但是和實際元件構成的電路相比較還是有不小的差距。所以，能夠綜合目前常見的混沌系統并能經過小的改變元參數，就可以適應新系統的混沌實驗儀還沒有。因此，市場上急需一種結構簡單、性能可靠、又可以實現對目前的各種混沌系統進行演示和測試的多功能混沌試驗儀。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種結構簡單合理、穩定性好、可靠性高、實用性強、可以用于大學物理實驗室的教學，也可以作為研究機關的常用的科研設備，完全滿足了當前混沌現象研究需要的整數階分數階多功能混沌試驗儀。為了實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案 一種整數階分數階多功能混沌實驗儀，是根據不同的混沌系統參數，設定電路元件的連接關系和元件參數，產生的混沌信號經混沌實驗儀處理后輸出到雙蹤示波器顯示的混沌實驗儀，該混沌實驗儀包括殼體和安裝在殼體里的內置電路板；其中，所述的內置電路板上設有電源電路和用于產生混沌信號的電路，用于產生混沌信號的電路包括結構相同的I部分電路和II部分電路，所述I部分電路和II部分電路都是由通道A、通道B、通道C、通道D四個電路組成，每個通道電路均包括信號輸入電路、加法器電路、積分電路和混沌信號輸出電路；其中通道B、C、D的電路中還設有乘法器；所述加法器電路分別與乘法器、信號輸入電路、積分電路相連接，積分電路的輸出端與混沌信號輸出電路的輸入端相連接，信號輸入電路的輸入端通過連接線與混沌系統相連接，混沌信號輸出電路的輸出端通過連接線與雙蹤示波器相連接；所述乘法器、加法器電路、積分電路、混沌信號輸出電路分別與電源電路相連接。所述的加法器電路、積分電路、混沌信號輸出電路均設有集成運算放大器。集成運算放大器相應的阻容元件構成了上述電路；其中集成運算放大器采用LM741CN，乘法器采用AD633，主要完成不同的混沌系統的乘法或平方的運算。通過改變輸入電路的電阻值以及輸入電路的連接方式，可以實現所有混沌、超混沌系統的實驗測試。所述的積分電路設有切換開關JP和插件模塊接口。電路I和電路II兩部分均能單獨實現三維混沌和四維超混沌的實驗，而通過積分電路的切換開關和插件模塊接口，還可以實現整數階和分數階混沌/超混沌的切換，進行整數階和分數階混沌/超混沌系統的實驗。插件模塊接口即為電路圖中積分電路部分的接頭。所述的插件模塊接口為分數階模塊插座，插接分數階模塊電路；所述的分數階模塊電路包括O. I階電路、O. 2階電路、O. 3階電路、O. 4階電路、O. 5階電路、O. 6階電路、O. 7階電路、O. 8階電路和O. 9階電路。分數階模塊電路由若干組電阻、電容串并聯連接構成。分數階模塊電路，不同的分數階混沌系統，產生混沌的階數不同，為了能夠涵蓋所有的階數，我們設計了從O. I階到O. 9階的所有模塊，模塊電路結構、元件參數隨階數的不同而不同，本試驗儀8個通道共可組合連接72個模塊，具有豐富的插件資源，完全滿足了實際科研的 需要。所述的信號輸入電路設有參數調節電路接口和信號輸入切換接口。參數調節電路接口可連接精密微調電阻，這樣通過調節精密微調電阻，可以實現各項參數改變，而通過信號輸入切換接口的選擇來改變輸入信號，從而實現不同的混沌系統的組成項的不同。所述的信號輸入電路的輸入端和混沌信號輸出電路的輸出端的接口均為單孔銅插座。所述的電源電路由接頭P6、橋式整流電路D1、三端穩壓集成電路VRpVR2和電容C3、C4、C5、C6、C9、C10, Cn、C12 連接構成。所述的電容C3、C4、C9、C1(I為有極性電容；所述的三端穩壓集成電路VR1采用LM7805型號的三端穩壓集成電路，三端穩壓集成電路VR2采用LM7905型號的三端穩壓集成電路；所述接頭P6的引腳1、3分別與橋式整流電路D1連接，引腳2接地；所述三端穩壓集成電路VR1的輸入端分別與C3的正極端、C5的一端、橋式整流電路D1的輸出端相連接,三端穩壓集成電路VR1的輸出端分別與C6的一端、C4的正極端相連接；所述三端穩壓集成電路VR2的輸入端分別與C9的負極端、C11的一端、橋式整流電路D1的輸入端相連接，三端穩壓集成電路VR2的輸出端分別與C12的一端、Cltl的負極端相連接；所述的三端穩壓集成電路VRp VR2的接地端，C3、C4的負極端，C9、C10的正極端，C5、C6、C11、C12的另一端均接地。所述B通道的乘法器U6采用AD633型號的乘法器；所述通道B的混沌信號輸入電路由接頭p5、P7和P8相互連接構成；通道B的加法器電路由集成運算放大器U4和電阻R5、R7連接構成通道的積分電路由集成運算放大器U5'電容C2、接頭P2、切換開關JP2連接構成；B通道的混沌信號輸出電路包括倒相電路，倒相電路由電阻R8、R6和集成運算放大器U7連接構成；所述集成運算放大器U4、U5' U7采用LM741CN型號的集成運算放大器；所述乘法器隊的引腳I與接頭P5的引腳1、3連接，乘法器U6的引腳8與接頭P5的引腳5、7連接，乘法器U6的引腳2、7接地，乘法器U6的引腳3、4接電源電路的三端穩壓集成電路VR2的輸出端，乘法器U6的引腳6接電源電路的三端穩壓集成電路VR1的輸出端，乘法器U6的引腳5與接頭P7的引腳7連接；接頭P7的引腳2、4、6、8分別與接頭P8的引腳5、6、7、8相連接；接頭P8的引腳I、2、3、4均與集成運算放大器U4的引腳2連接；集成運算放大器U4的引腳3接地，集成運算放大器U4的引腳1、5、8置空，集成運算放大器U4的引腳4接電源電路的三端穩壓集成電路VR2的輸出端，集成運算放大器U4的引腳7接電源電路的三端穩壓集成電路VR1的輸出端，集成運算放大器U4的引腳6分別與電阻R5、R7的一端連接；電阻R5的另一端與集成運算放大器U4的引腳2連接；電阻R7的另一端分別與集成運算放大器U5的引腳2、電容C2的一端、接頭P4的引腳I連接；集成運算放大器U5的引腳3接地，集成運算放大器U5的引腳I、5、8置空，集成運算放大器U5的引腳4接電源電路的三端穩壓集成電路VR2的輸出端，集成運算放大器U5的引腳7接電源電路的三端穩壓集成電路VRl的輸出端，集成運算放大器U5的引腳6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種整數階分數階多功能混沌實驗儀，是根據不同的混沌系統參數，設定電路元件的連接關系和元件參數，產生的混沌信號經處理后輸出到雙蹤示波器顯示的混沌實驗儀，該混沌實驗儀包括殼體和安裝在殼體里的內置電路板；其特征在于：所述的內置電路板上設有電源電路和用于產生混沌信號的電路，用于產生混沌信號的電路包括結構相同的Ⅰ部分電路和Ⅱ部分電路，所述Ⅰ部分電路和Ⅱ部分電路都是由通道A、通道B、通道C、通道D四個電路組成，每個通道電路均包括信號輸入電路、加法器電路、積分電路和混沌信號輸出電路；其中通道B、C、D的電路中還設有乘法器；所述加法器電路分別與乘法器、信號輸入電路、積分電路相連接，積分電路的輸出端與混沌信號輸出電路的輸入端相連接，信號輸入電路的輸入端通過連接線與混沌系統相連接，混沌信號輸出電路的輸出端通過連接線與雙蹤示波器相連接；所述乘法器、加法器電路、積分電路、混沌信號輸出電路分別與電源電路相連接。

【技術特征摘要】
1.一種整數階分數階多功能混沌實驗儀，是根據不同的混沌系統參數，設定電路元件的連接關系和元件參數，產生的混沌信號經處理后輸出到雙蹤示波器顯示的混沌實驗儀，該混沌實驗儀包括殼體和安裝在殼體里的內置電路板；其特征在于所述的內置電路板上設有電源電路和用于產生混沌信號的電路，用于產生混沌信號的電路包括結構相同的I部分電路和II部分電路，所述I部分電路和II部分電路都是由通道A、通道B、通道C、通道D四個電路組成，每個通道電路均包括信號輸入電路、加法器電路、積分電路和混沌信號輸出電路；其中通道B、C、D的電路中還設有乘法器；所述加法器電路分別與乘法器、信號輸入電路、積分電路相連接，積分電路的輸出端與混沌信號輸出電路的輸入端相連接，信號輸入電路的輸入端通過連接線與混沌系統相連接，混沌信號輸出電路的輸出端通過連接線與雙蹤示波器相連接；所述乘法器、加法器電路、積分電路、混沌信號輸出電路分別與電源電路相連接。2.根據權利要求I所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的加法器電路、積分電路、混沌信號輸出電路均設有集成運算放大器。3.根據權利要求I或2任一所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的積分電路設有切換開關JP和插件模塊接口。4.根據權利要求3所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的插件模塊接口為分數階模塊插座，插接分數階模塊電路；所述的分數階模塊電路包括O. I階電路、O. 2階電路、O. 3階電路、O. 4階電路、O. 5階電路、O. 6階電路、O. 7階電路、O. 8階電路和0.9階電路。5.根據權利要求I所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的信號輸入電路設有參數調節電路接口和信號輸入切換接口。6.根據權利要求5所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的信號輸入電路的輸入端和混沌信號輸出電路的輸出端的接口均為單孔銅插座。7.根據權利要求1，2或4-6任一所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的電源電路由接頭P6、橋式整流電路D1、三端穩壓集成電路VRp VR2和電容C3、C4、C5、C6、C9、C1Q、Cn、C12 連接構成。8.根據權利要求7所述的整數階分數階多功能混沌實驗儀，其特征在于所述的電容C3、C4、C9、C10為有極性電容；所述的三端穩壓集成電路VR1采用LM7805型號的三端穩壓集成電路，三端穩壓集成電路VR2采用LM7905型號的三端穩壓集成電路；所述接頭P6的引腳1、3分別與橋式整流電路D1連接，引腳2接地；所述三端穩壓集成電路VR1的輸入端分別與C3的正極端、C5的一端、橋式整流電路D1的輸出端相連接，三端穩壓集成電路VR1的輸出端分別與C6的一端、C4的正極端相連接；所述三端穩壓集成電路VR2的輸入端分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龐壽全，
申請(專利權)人：玉林師范學院，
類型：發明
國別省市：