多节点混沌保密通信系统的同步控制问题的研究

论文摘要

混沌是一种非常复杂的非线性系统,由于它对初值十分敏感,具有不可预测性,而受到研究者的极大关注。混沌是普遍存在于自然界中的,它已经在生物学、物理学、化学、工程学和信息学等领域得到了广泛的应用。20世纪90年代以来,人们在越来越多的领域中发现了混沌同步现象,混沌同步问题作为混沌科学的一个重要研究方向发展十分迅速,并在保密通信、图像处理等应用方面取得了很大的进展。本文就是在目前混沌保密通信的工作方式上做了一些探索,提出了多节点混沌保密通信系统的同步问题。在多节点混沌保密通信系统的背景下研究了混沌系统的有限时同步和双向耦合同步问题,具体如下：首先,系统地阐述了混沌理论的产生与发展,混沌同步的研究现状和其在保密通信中的应用等内容。接着对混沌的基本理论进行了介绍,包括混沌的定义,混沌的基本特征,反映混沌系统特性的Lyapunov指数等,并介绍了几个在混沌研究中常用的典型系统,为下文中混沌控制和同步问题的研究做好了铺垫。其次,概括了实现混沌同步的各种方法,以及混沌同步的主要类型。并将非线性系统有限时间稳定理论引入到混沌同步控制研究中,提出了有限时间控制方法,设计出相应的非线性状态反馈控制器实现了混沌系统的有限时间同步,给出了两种满足误差系统有限时稳定的条件,接下来的实例仿真进一步验证了所给控制器的有效性。最后,研究了Lorenz混沌系统的双向耦合同步问题,并对其进行推广,实现了双向耦合广义投影同步。在这些研究的基础之上,探讨了混沌系统的双向耦合有限时同步问题,并利用MATLAB软件进行了仿真实验。实验结果表明,所设计的控制器可以使误差系统很好地稳定到零点,能够取得较好的控制效果。再将所研究的这些内容运用到多节点混沌保密通信系统中去,就能够达到最终的要求,实现多个节点间的混沌同步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混沌理论的发展与研究意义
• 1.2 混沌控制的研究现状
• 1.3 混沌同步在保密通信中的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 混沌理论的基本知识
• 2.1 混沌动力学系统的概述
• 2.1.1 混沌的定义
• 2.1.2 混沌的基本特征
• 2.1.3 Lyapunov指数
• 2.2 混沌同步控制方法
• 2.2.1 混沌同步的定义
• 2.2.2 混沌同步的方法
• 2.3 几种典型的混沌系统
• 2.4 本章小结
• 第3章 混沌系统有限时同步方法的研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于非线性状态反馈的有限时同步控制器的设计
• 3.2.1 问题描述
• 3.2.2 主要结论
• 3.2.3 数值仿真
• 3.3 一种改进的有限时同步控制器的设计
• 3.3.1 主要结论
• 3.3.2 数值仿真
• 3.4 多个节点系统间的有限时同步
• 3.5 本章小结
• 第4章 混沌系统双向耦合同步方法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 双向耦合同步控制器的设计
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 主要结论
• 4.2.3 数值仿真
• 4.3 双向耦合广义投影同步控制器的设计
• 4.3.1 问题描述
• 4.3.2 主要结论
• 4.3.3 数值仿真
• 4.4 双向耦合有限时同步控制器的设计
• 4.4.1 主要结论
• 4.4.2 数值仿真
• 4.5 多个节点系统间的双向耦合有限时同步
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢