基于VHDL的混沌及超混沌系统的FPGA实现-控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 粱国庆 2011年5月27日 非公开学位论文标注说明 (本页表中填写内容须打印) 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制(≤2年) 口秘密(≤10年) 口机密(≤20年) 必威体育官网网址期限 20 年 月 日至20 年 月 日 审批表编号 批准日期 20 年 月 日 南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效) 注：限制★2年(可少于2年)：秘密★10年(可少于lO年)：机密★20年(可少于20年) 摘要摘要 摘要 摘要 混沌信号是一种非周期的、类随机并且有界的信号，其非周期性连续宽带 频谱具有类似噪声的特性，使它们具有天然的隐蔽性。此外混沌信号对初始值 的高度敏感性，使得混沌信号具有长期不可预测性和抗截获能力，所以它可以 作为必威体育官网网址通讯系统中加密信号。 在国内外的许多文献中提出了采用模拟器件设计电路进而产生混沌序列信 号的方法。由于模拟器件容易受到环境温度和湿度以及器件老化的影响，采用 现在数字信号处理技术实现连续混沌系统可以保证混沌吸引子的稳定可靠。现 场可编程逻辑门电路(Field Programmable Gate Array,FPGA)以其丰富的硬件资 源和强大的可编程能力能够满足实现混沌系统的要求。 由于现代数字信号处理技术是针对离散化的数字系统的，该文中采用数值 分析中的欧拉法(Euler)和经典龙格库塔法(Runge—Kutta)分别对连续三维混沌系 统以及连续四维超混沌系统进行离散化处理。离散化的混沌系统和超混沌系统 再经过变量比例变换，从而能够便于其在FPGA中的实现。三维混沌系统与四 维超混沌系统的FPGA实现均采用基于状态机模式的超高速集成电路硬件描述 语言(Very High Speed Integration Circuit HDL，VHDL)设计，而不是由仿真软件直 接生成VHDL代码。通过运算获得的数字混沌序列输出到数模转换电路模块转 换为模拟信号，最后在示波器上显示混沌相平面吸引子图。 本文的主要创新点总结如下： (1)提出了一种基于现场可编程逻辑门阵歹0(FPGA)的混沌系统的实现。数字 混沌系统可以克服模拟器件的参数不一致以及容易受到外界干扰的缺点并能够 在一定精度范围内产生两个完全相同的混沌系统。 (2)数字混沌系统的产生是基于有限状态机的VHDL语言而不是由其他DSP 软件生成，这种方法可以从根本上解决时序控制问题，更利于混沌同步的实现。 (3)在离散化过程中，采用欧拉法和龙格库塔法两种方法。这两种方法代表 两种不同的精度和复杂度。两种离散化方法可以根据硬件资源和精度进行选择。 关键词：混沌系统，连续混沌系统，离散混沌系统，嵌入式系统，FPGA技术， VHDL语言，欧拉法，龙格库塔法 and and bounded signals mat are spectrum has 900d concealing values．It is suitable for the Most of the circuit tests of chaos phenomena are realized by analog circuits to generate analog chaotic signals． ne values of analogue circuit component are affected by time and temperature，therefore it is significant to use modern di西t,al signal processing method to generate stable chaotic signal．Field Programmable Gate Array(FPGA)is the first choice because of its flexibility and rich hardware resources． Modem di百tal signal processing technology aims at di孚tal system．Continuous chaotic system should be discretized．In this paper，three·dimensional chaotic system is discretized using Euler Method