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混沌控制、同步及在保密通信中的应用

范正平  
【摘要】: 混沌广泛存在于客观世界中,如气象学中的Lorenz系统,电路中的Chua电路系统等。由于混沌系统对初始条件极端敏感,使得混沌输出常常不符合人们的要求,因此在许多实际的系统中,我们常常需要抑制系统中的混沌。但另一方面,由于混沌的难以预测性和内随机性,使得混沌系统在许多方面又是有益的,比如在保密通信当中。因此,如何在混沌有害时抑制混沌,在有益时利用混沌,对混沌的控制与应用来说至关重要。对该问题的研究,将具有十分重要的理论意义和实际应用价值。 论文对混沌的控制、同步及其在保密通信中的应用问题进行了深入的研究和探讨。具体内容如下: 首先,在混沌控制方面,论文对混沌系统的自适应控制及反演控制问题,进行了深入的研究。主要结果有:1)基于简单的线性反馈方法,以陈氏混沌系统为例,对混沌系统的控制进行了研究。在系统参数已知的情况下,使得混沌系统指数趋于稳定,并给出了反馈增益的范围,在系统参数未知时,通过设计一自适应控制律使得混沌系统渐进稳定,·所设计的自适应控制器克服了一般的自适应控制器中的控制律不连续这一缺点;2)基于反演控制方法,在外界扰动存在的情况下,对一类混沌系统的控制进行了研究。通过逐步迭代,最终给出了控制律的参数表达式。所设计的控制器,克服了扰动对系统的影响,使得系统渐近稳定。 其次,论文对混沌系统的同步问题进行了研究。主要结果有:1)在随机扰动存在的情况下,基于状态观测器思想,实现了混沌系统的同步。即使是在外界扰动非常大的情况下,混沌系统仍能很好地保持同步性能。另外,该方法无需计算混沌系统同步的条件李雅普诺夫指数,且可以适当地调整观测器的参数,使其更好地满足一定的性能指标要求;2)利用RBF神经网络,基于神经网络对非线性函数的逼近性质,在系统存在扰动的情况下,通过构造Lyapunov函数,并选取合适的网络权值在线调整律,分别实现了两混沌系统的自结构同步及“异结构同步”。 最后,论文研究了混沌系统在保密通信当中的应用问题。主要结果有:1)基于工程中广泛使用的状态观测器思想,在混沌系统存在外界扰动的情况下,成功地实现了两个超混沌系统的同步,并将该同步方法应用于混沌保密通信当中。所设计的保密通信系统克服了外界扰动对同步所造成的影响,具 恭山大学工学顷士学位论文 有较高的保密性能。所得结论改进了现有一些义献中的结果。2)为进一步提 高混饨通信系统的保密性,将多级超混饨保密通信系统应用于混饨保密通信 当中。所设计的保密通信系统具有较复杂的系统结构,显著提高了混饨通信 的保密性能。


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