基于蔡氏电路的彩色灭虫灯的研究毕业论文.docx
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基于蔡氏电路的彩色灭虫灯的研究毕业论文
毕业论文
论文题目(中文)基于蔡氏电路的彩色灭虫灯的研究
论文题目(外文)StudyonColorPestControlLampBasedon
Chua'sCircuit
基于蔡氏电路的彩色灭虫灯的研究
摘要
灭虫灯是根据病虫具有趋光性的这一特点,利用病虫敏感的特定光谱范围,诱集病虫并能够有效的杀灭病虫的专用装置。
但是市面上传统的灭虫灯频率单一,而不同病虫的趋光性各不相同,从而导致灭虫灯所能灭虫的种类有限,并不能很好地适应社会需求。
基于蔡氏混沌所具有的宽频谱的特性,本文提出了一种方程变量均为电压的5运放电源限幅蔡氏电路,然后通过对于文献的查找,判断出合适的频率范围,对应某一频率范围适合吸引杀虫的范围,再结合电路参数对R、L、C参数进行调整,获得具有期望频谱范围的混沌信号。
最后,将本文提出的电路设计方法应用并且制作出彩色灭虫灯。
实验表明,该方法具有实用性和一定的应用价值。
关键词:
混沌;蔡氏电路;趋光性;电路设计
StudyonColorPestControlLampBasedonChua'sCircuit
Abstract
Pestcontrolisbasedonthecharacteristicsofphotodeficiencyofpestsanddiseases,theuseofpestssensitivetoaspecificspectralrange,trappingpestsandinsectscaneffectivelykillthespecialdevice.However,thetraditionalfrequencyofinsectpestsonthemarketissingle,andthephotodegradationofdifferentpestsanddiseasesaredifferent,whichleadstothelimitednumberofinsectpestsandcannotadapttothesocialneeds.
BasedonthecharacteristicsofwidespectrumofChua'schaos,thispaperpresentsa5-op-boundChua'scircuitwiththeequationvariablesasvoltage.Then,bysearchingfortheliterature,wecandeterminetheappropriatefrequencyrangeandcorrespondtoacertainfrequencyrangeSuitableforattractinginsecticidalrange,andthenadjusttheR,L,Cparameterswiththecircuitparameterstoobtainthechaoticsignalwiththedesiredspectralrange.Finally,thecircuitdesignmethodproposedinthispaperisappliedandthecolorpestcontrollampisproduced.Experimentsshowthatthemethodhaspracticalandcertainapplicationvalue.
Keywords:
Chaos,Chua'scircuit,phototaxis,circuitdesign
目录
摘要
AbstractⅡ
第一章绪论1
1.1研究背景1
1.2国内外的发展状况2
1.3论文的基本结构3
第二章蚊虫趋光性的相关概念4
2.1趋光性的定义4
2.2灭虫灯的原理5
2.3利用趋光性的其他用途5
2.4蚊虫的趋光性6
第三章混沌的相关概念和理论8
3.1混沌的基本概念8
3.2关于混沌电路8
3.3混沌同步原理9
3.4混沌研究的现状与发展前景9
3.4.1混沌保密通信10
3.4.2生物医学工程10
3.4.3电子或电气系统10
3.4.4系统故障诊断11
3.4.5模式识别、神经网络及其它11
第四章蔡氏混沌电路系统12
4.1基本蔡氏电路混沌电路系统12
4.1.1蔡氏电路原理12
4.1.2二极管非线性特性在混沌电路中的应用13
4.2电路实现与波形显示15
4.2.1全运放蔡氏电路原理15
4.2.2全运放蔡氏电路的特点15
4.2.3蔡氏电路设计16
4.2.4蔡氏电路的仿真16
第五章电路在灭虫灯中的应用19
5.1AltiumDesigner中的应用19
5.1.1AltiumDesigner原理图19
5.1.2AltiumDesignerPCB图19
5.2实物制作20
第六章总结与展望23
6.1本文的主要成果23
6.2后续可以的研究方向23
参考文献24
致谢25
第一章绪论
1.1研究背景
混沌学是一种非线性系统之中普遍存在的一种现象,它也是在非线性的系统中所特有的一种复杂状态。
它在上世纪的六十年代初于美国兴起。
因此要研究的蔡氏电路一定是一个非线性的系统,准确地说是一个非线性动力系统。
他比非线性系统相对于“线性系统”更为多、更为的普遍如果从函数构造的角度来看。
“线性系统”和“非线性系统”有几个不同的地方。
首先:
在线性系统中我们可以运用叠加原理的方式,但是在非线性系统中却不能够运用。
其次,也正是最为本质的一个区别,非线性系统对于初值十分的敏感,但是线性系统则并不是这样。
在经典的动力学理论中是这么认为的:
在一个系统之中我们只要得出了它的初始状态,我们其实就可以通过动力学规律从而得到它随着时间变化所历经的一系列状态。
拉普拉斯决定论的基本观点是这么的认为的:
我们其实只要明白了构成宇宙的每个质点在某一瞬间的位置和速度,又了解了动力学方程,就可以知道宇宙过去和将来发生的所有事情。
爱因斯坦是这么认为的,上帝不是在掷骰子。
认为造成这种情况完全是因为我们自身所拥有的知识不够。
而霍金则认为,“上帝”不仅在掷骰子,概率论,统计论这是世界所真实的本质。
“上帝”他会把骰子掷到我们人类无法认知到的地方。
在1927年,丹麦电气工程师VandelPol在一个实验之中,对于氖灯进行张弛振荡器的研究之中,他发现了“没有规律的噪声”这一个重要现象,这就是我们所称之为的VandelPol噪声。
接着在二战期间,英国的科学家重复对此实验进行了研究并且将那一种“没有规律的噪声”提出了质疑,最后通过研究发现了VandelPol 所观察到的这并不只是一种“噪声”,那其时确是一个混沌现象的情况。
之后在1963年的时候,科学家洛伦兹(E.Lorenz)在对着大气环流这一个的模型进行着进一步的研究时,他在对于一个三变量的方程组进行计算时发现了某一种规律并且对此进行反复的研究与实验。
最终洛伦兹发现了在混沌运动之中所具有的两个重要的特征:
(1)混沌运动对于初始值极为的敏感并且十分容易改变;
(2)在混沌运动时所产生的解并不是完完全全具有随机性,而是在一个几何体之中进行着无规律的变化。
从洛伦兹发现了混沌运动的重要特性之后,对于混沌的进一步研究编逐渐开始了蓬勃的发展。
1967年,科学家们正式地通过对于耗散系统的研究引入了奇异吸引子这一个概念,并且随着现代的计算机技术运用在图形学上的发展,同时又进一步的生成了一系列的计算机图形,其中的代表便是Henon吸引子、洛伦兹吸引子。
1975年,约克(J.York)和李天岩(T.Y lie)正式提出了混沌的这一个科学概念。
到了70年代中期,科学家们不断地对混沌做着更进一步的研究与探讨,试图找寻着奇异吸引子。
随后约克提出了一个重要理论:
在任何一个一维系统之中,一旦出现周期3,那么该系统就可以显示出一些其它的周期,同时也能够呈现出一种完全的混沌。
目前这一个理论也在被广泛的运用中。
1976年,迈依(R.May)将混沌这一个概念正式引入了生物学,通过他所提出的一些简单模型,使得混沌理论在生物学中的应用又更近了一步。
混沌发展研究进入蓬勃发展是从1978年开始,著名的数学物理学家费根鲍姆(M.Feigenbaum)在对迈依与约克所提出的逻辑斯蒂模型进行研究时发现了其中的周期分岔参数值呈现出几何级数收敛,因此提出了标度常数a与费根鲍姆收敛常数d。
在这之后,混沌理论的发展进入了“快速通道”。
1.2国内外的发展状况
非线性混沌理论在经过几十年的不懈努力与持续研究之下,国内外的专家们已经得出了大量的理论与实际结果,并且在目前人们已经开始对于这个混沌理论有了一定的基础应用,这其中表现的有为突出的便是在通信工程方面的运用,在其他领域中,也当然有不乏的其他运用,就比如在工程,控制甚至在医学方面的领域下也有应用。
混沌电路在时间的尺度上有着一种不可以预算出的非周期的运动并且在频率的尺度上所展现出的一个特征便是类噪声的连续性。
这一特性可以保证混沌电路拥有着极为强大的保密性。
同时,在混沌电路之中还拥有着控制与同步的这一个特征,着在一定程度上使得混沌电路的研究意义十分的重要。
混沌电路由于它特别的适合于建模并且易于分析特征,因此在它的发展初始阶段就使得它在很多的非线性的混沌系统之中能够得到脱颖而出。
而在目前,随着信息与通信技术的进一步加速发展,国内外的科研人员也对各种多种多样的混沌电路产生了越来越大的兴趣,并且热衷于发现各种混沌电路系统的特性。
混沌电路有几个明显的优势,我们大致的可以将其分为两个主要点:
第一个优势具有易于快速的实现加、乘法和微分等一系列的算法功能,它通过了使用微分方程来进行描述,而这一切只是通过混沌电路系统的连续时间来进行计算。
它的第二个的显著的优势便是它可以通过实验之中利用测试的仪器(如示波器等)进行混沌信号的观测。
在之前所提到过的1927年时VandelPol在对于氖灯张弛振荡器研究的这一个实验过程中,所发现到的VandelPol噪声,虽然并没有在当时被立刻发现,但是,直到20世纪20年代还是被人们在混沌电路之中所检测到。
在后来20世纪的80年代时,美国的华裔教授蔡少棠(Chua)提出了一个混沌电路并被之后被人们称之为蔡氏电路。
1.3论文的基本结构
总的来说本篇论文其实是在过去的研究学者所研究的实际蔡氏混沌电路之中的工作基础上的进一步的改善,又提出了一种简单的蔡氏混沌电路,来进行一些计算和对一些相关参数的选取,并且给出相应的实际电路和相应的数值仿真结果,在最后将所得出的理论结果通过制成pcb板的形式将其最终的实现应用于灭虫灯之中。
文章分为六章,绪论为第一章,在这一章中介绍了混沌的起源,在国内外的发展现状以及本篇文章的基本结构。
第六章为最后的总结的章节,通过对于之前的研究进行一个总结,同时介绍本文的主要工作,并且对以后更进一步的成熟研究提出了新的方向,第二章到第五章是本文的核心内容,其中,在第二章中是对于害虫的趋光性的相关概念做了一个简单的介绍,第三章是对现有的混沌相关概念和理论的回顾,第四章中介绍了蔡氏电路系统,并且在次基础之上,提出了一个简单的蔡氏混沌电路,同时将其仿真波形通过Mult
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- 基于 电路 彩色 灭虫 研究 毕业论文