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关键词： 隐藏吸引子   分数阶   超混沌   忆阻器   电路实现  

摘要： 混沌是确定性系统在无外界因素干扰,由于系统自身原因而产生的近乎无序或无规则的运动,被广泛应用于生物、工程以及物理等领域。目前研究方向包括分数阶系统、超混沌系统以及具有隐藏吸引子的混沌系统。这三类特性的出现在一定程度上都会使得系统更加复杂且出现比一般混沌系统丰富的动力学行为。在基于混沌的图像加密以及安全通信等领域有着更高的安全性,显示出更广的应用前景。近年来,越来越多的研究人员尝试将这些特性结合构建新型的混沌系统,但是目前的研究中将隐藏吸引子、分数阶以及超混沌这三者融合构造新系统的却很少,因此研究该方向是一件非常有意义且有趣的事情。本文的主要工作如下: 1、构建一个三维二次光滑自治系统。分析系统的基础特性,包括平衡点及其稳定性、耗散性,通过李雅普诺夫(Lyapunov)图等分析系统的动力学行为。利用Matlab R2024b版本软件进行数值模拟。观察到仅改变系统的单个参数c就能产生一到四翼的可控多翼吸引子、恒定的Lyapunov行为以及复杂的瞬态跃迁现象。最后通过NI Multisim 14.3版本软件模拟仿真并搭建实际电路,实验结果表明,实际电路在示波器上所呈现的图像与Matlab平台上模型有较高的吻合度。 2、通过引入忆阻器的方式构建一个具有无穷吸引子的五维超混沌系统,分析其平衡点、稳定性及其动力学行为。进一步引入分数阶概念构造分数阶混沌系统,使用Adomain分解法求解系统方程。分析阶数q对系统动力学特性的影响,结合Lyapunov图、分岔图以及相图结果表明,分数阶拥有更为复杂的动力学行为。首先,分析系统初始值变化带来的影响,研究随初始值变化而产生的隐藏极端多稳定现象。其次,通过时域波形图分析系统所产生的暂态现象,其中包括单翼到三翼之间转变的行为变化等。再者,分析参数的变化对系统行为可能产生的影响,对由系统参数变化所产生的一系列现象进行研究。最后,根据基尔霍夫定律得到系统方程所对应的电路方程式,求解方程中各电阻、容值,并且将得到的参数值代入。在Multisim上搭建并仿真电路,得到的结果与上述Matlab软件仿真的图像进行对比,对比结果在一定程度上证明了电路设计的可行性与正确性。

摘要： 《电路分析基础》是系统学习电类知识的重要课程，通过分析目前该课程教学过程中存在的问题，实施以吸引、探究、解释、迁移、评价和提炼为主要步骤的“6E”教学模式，并结合电路实际课例进行教学设计。实践表明，“6E”教学模式激发了学生兴趣，提升了教学质量，取得了良好的教学效果。《电路分析基础》是系统学习电类知识的重要课程，其课程教学内容和体系都已相对完善和稳定，目前主要采用教师理论讲授和学生实验为主的教学方式。但由于教学内容中基础的概念、定律、定理较多，距离实际应用较远，造成了教学手段单一、教学理念停滞不前、学生学习兴趣和专注力不足等问题。

摘要： 《集成电路与嵌入式系统》是由北京航空航天大学主办的综合性学术期刊,聚焦集成电路领域的关键问题,致力于为行业内的专家学者提供交流和分享的平台,为高层次人才自主培养提供重要支撑,促进产学研的深度融合,共同推动我国集成电路产业的稳步发展。征稿范围《集成电路与嵌入式系统》主要刊载与集成电路和嵌入式系统相关的综述和学术论文,具体涵盖电路与系统理论及技术、大规模集成电路设计与制造、嵌入式与系统优化、混沌与非线性电路、传感器与物联网、信号与信息处理系统等方面。投稿方式作者请登录本刊在线投稿系统(http://***)进行在线投稿、查稿等。注册时,请提供真实姓名、单位、详细通信地址、联系电话、邮政编码、电子邮箱等信息。

关键词： 无刷直流电机   电机驱动电路   功率驱动   保护电路  

摘要： 随着科技的进步和社会的发展,无刷直流电机及其驱动系统的应用需求在不断增长,应用领域也越来越广泛。无刷直流电机的应用范围已覆盖日常家电、新能源汽车动力系统,并延伸至航空航天飞行器以及国防军事装备等尖端科技领域,对无刷直流电机及其驱动系统的性能要求也随着应用场景的多样化而提高。因此,对高可靠性的电机驱动电路的研究具有重要的意义。 本文设计了一种应用于三相六线无刷直流电机的新型驱动电路,不使用传统的半桥式结构,而是直接在电机的线圈绕组电感上产生正弦电流和电压对电机进行驱动,可以解决传统驱动架构存在的可靠性问题。电路的典型工作电压为15 V,工作温度为-40℃-145℃。主要子模块电路包括无高边管正弦波驱动模块、功率管驱动模块、逻辑控制模块、分频模块、内部供电模块、过温保护模块、过流保护模块以及过压和欠压保护模块等。 本文通过对无刷直流电机的结构和工作原理以及其驱动电路的工作原理的分析确定了电路需实现的基本功能以及整体架构,并在此基础上对子模块电路进行具体的分析、设计和仿真验证。首先设计了无高边管正弦波驱动模块,用于直接在电机的三相电感上产生正弦电压和电流。逻辑控制模块对外部输入的刹车信号和内部产生的保护停止信号进行处理,在这两种信号产生时及时关断功率管使电路停止工作。内部供电模块可对其他子模块提供电源和电压偏置。各保护模块在达到各自的保护阈值时会输出保护停止信号,使电路在温度高于175℃、电源电压低于7.5 V或高于20 V以及功率管电流超过13 A时停止工作,防止电路和电机的损坏并避免安全隐患。同时过温保护电路还具有温度报警功能,在温度达到150℃时先产生温度报警信号。 在各子模块均满足设计要求后搭建整体电路并进行总体仿真,对电路的整体功能和关键指标进行了验证,也均能满足设计要求。并且为实际验证正弦波驱动模块的功能,搭建了板级电路进行实际电机的驱动测试,结果表明使用此电路可以成功驱动电机。

关键词： 电路分析   课程思政   诗词  

摘要： 针对“电路分析基础”课程的理论授课课堂存在枯燥乏味、学生学习热情不高的现状，而要实现“立德树人”的教育教学目标，守好课堂一道渠，有必要将有趣思政元素引入“电路分析基础”教学中。本文深入挖掘思政元素，融入诗词内容，并将电路各章节的重点内容改编为诗词形式进行总结，让课堂“活”“悦”起来。实践结果表明，借有形的知识传授来照亮无形的价值引领，可以达到知识教育和思政教育的有机统一。

关键词： 摩擦纳米发电机   混合能源收集   电源管理电路   充电效率   能量存储  

摘要： 随着科技和生活的快速发展,人类社会对于能源的需求正在持续增加,电能已经成为了人们日常生活中不可缺少的一部分。但不可再生的传统能源消耗量也不断增加,由化石燃料燃烧所引起的空气污染和全球变暖等一系列问题愈发显著。面对这些问题,人们将目光投向可再生能源,如水能、风能和潮汐能等。摩擦纳米发电机作为一种新型的能量收集技术,能够高效的捕获环境中的低频机械能,并将机械能转换为电能,以给微功耗电子器件供电。基于摩擦纳米发电机制作成本低、适应范围广和材料选择多样等特点,在可再生能源的收集和利用方面展现出独特的优势。在日常生活的许多场景中存在着各种各样的能源,如轨道列车与输电线路等场景中就普遍同时存在风能与振动能。若将非单一的混合能源进行收集,将会提高摩擦纳米发电机的空间利用率和增加电能的产生。 针对混合能源收集的需求,本文在基于摩擦纳米发电机的工作模式和发电原理上,制作了一种摩擦电式混合能源收集装置,能够收集环境中广泛存在的旋转机械能和低频振动能。面对摩擦纳米发电机的输出为电压较高的交流电信号,不能直接为微功耗传感器供电的问题,设计了一种混合能源收集的电源管理电路。工作的具体内容如下: (1)基于摩擦纳米发电机的发电原理、电荷转移特性和基本工作模式,设计了一种摩擦电式混合能源收集装置。此装置分为两部分,一部分为用于收集旋转机械能的摩擦纳米发电机,另一部分为用于收集低频振动能的摩擦纳米发电机。通过此装置不仅可以单独收集旋转机械能或低频振动能,也可以同时收集两种能量。 (2)设计了一种针对于摩擦电式混合能源收集的电源管理电路,电源管理电路包括整流模块、储能模块、比较与检测模块、开关模块与滤波模块。所设计电路结构简单,能够将摩擦纳米发电机产生的交流电信号转变为稳定的直流输出信号为微功耗传感器进行供电,此外,对电路的主要模块进行仿真分析,验证了电路的可行性。 (3)对设计的摩擦纳米发电机样机进行打印与装配,开展实验测试。实验对样机的输出信号和整体性能进行测试,确定电路中元件的参数选取。根据实验结果,摩擦电式混合能源收集装置通过电源管理电路实现了电能的稳定输出,发电单元同时工作时电源管理电路的充电效率相比于直接充电电路有了较大的提升,电源管理电路的能量存储效率更高。同时对电路的带负载能力进行测试,为了模拟微功耗传感器,选取阻值为100 kΩ到3 MΩ的电阻作为负载,用电源管理电路与普通供电电路对后端负载输出电压对比测试,电源管理电路的输出电压比普通供电电路的输出电压更高。 本研究基于摩擦纳米发电机的工作原理设计了一种混合能源收集装置,能够收集旋转的机械能与低频振动能。根据装置的输出特性设计了一种电源管理电路,实现了充电效率的提升。研究工作为摩擦纳米发电机的混合能源收集方式以及混合能源收集电源管理电路提供了一种策略,该方法有望拓展摩擦纳米发电机的实际应用范围。

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摘要： 近日，研究人员开始利用人工智能给出的设计参数，在微芯片中创造复杂的电磁结构和相关电路。过去需要数周才能完成的艰巨任务，现在仅需要数小时就能完成。研究人员发现，人工智能给出的电路图案很不寻常——非常不直观，且人类很难设计出这样的芯片。