طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون سیستم آشوب گونه با مدل نامعین وکاربرد آن در …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	فهرست مطالب
عنوان			صفحه
چکیده		1
مقدمه		2
فصل اول: آشنایی با متدهای کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب
بخش اول:
پیاده سازی قانون کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب به سیتمهایی نظیر Arneodo		12
بخش دوم:
طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون سیتم آشوب Chen		19
بخش سوم:
شناسایی پارامتر و کنترل سیستمUnified Chaotic با دیدگاه کنترل تطبیقی		24
بخش چهارم:
کنترل تطبیقی ویکسان سازی سیستمunifiedباسویچ منتاوب پیوسته تأخیردار		33
بخش پنجم:
طراحی و پیاده سازی کنترلر تطبیقی خالص برای سنکرونیزاسیون سیستم لرنز		39
فصل دوم: آشنایی با کاربردهای سنکرونیزاسیون تطبیقی آشوب
بخش اول
کاربرد سنکرونیزاسیون تطبیقی آشوب در سیستم انتقال بار		46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان		صفحه
-1 چکیده		46
-2 پدیده سنکرونیزاسیون آشوب دو سیستم		47
-2-1 مدلسازی و فرموله کردن سیستم		47
-2-2سنکرونیزاسیون تطبیقی زیر سیستمهای Master & Slav		50
-2-2-2سنکرونیزاسیون عبارت غیر خطی		52
-2-3 سنکرونیزاسیون با فیدبک تطبیقی		54
-2-4 بررسی پاسخ زمان گذرا برای سنکرونیزاسیون سیستمهای آشوب یک بعدی		56
-2-5 سنکرونیزاسیون دو سیستم مستقل		59

بخش دوم

کاربرد یکسان سازی تطبیقی آشوب در سیستم معروف به Loudspeaker

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1 چکیده	62
-2 مدلسازی سیستم	62
-3 سنکرونیزاسیون در سیستم آشوبناك .Drive_ Responseبا متد کنترل تطبیقی	64
-4 شناسایی (تخمین) پارامترها ا روش کنترل تطبیقی	70
بخش سوم
کاربرد یکسان سازی آشوب در افزایش ضریب امنیت مخابره پیام
-1 چکیده	77
-2 پیاده سازی بخش تبادل اطلاعات با سیستم لرنز	78
بخش چهارم
کاربرد Chaos Synchronization در کنترل لغزشی و تغییر ساختاری پارامتر
-1 چکیده	84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان		صفحه
-2 -2طراحی Sliding Surface وقانون کنترلی مربوط به آن		87
-3مثال: سنکرونیزاسیون دومدار Chua با تغییرات پارامتریک		90
بخش پنجم
کاربرد سنکرونیزاسیون آشوب در عملکرد لیزرهای نیمه هادی تأخیردار کوپل شده
-1 چکیده		94
-2 سیستمهای LS		94
-3 کوپلینگ و سنکرونیزاسیون تطبیقی		96
فصل سوم:
طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب در افزایش ضریب امنیتی مخابره اطلاعات
-1 مقدمه ای بر امنیت ارتباطات و سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهای Chaotic		103
Chaotic Masking		105
Chaotic Switching [chaotic shift keying (CSK)		105
Chaotic Modulation		106
-2 انتخاب طرح امنیتی		107
بخش اول :مدار VLSI		108
-2-1 سنکرونیزاسیون تطبیقی دو مدار یکسان Chua		113
-Iنگاهی اجمالی به مدار Chua		113
-IIطراحی تطبیقی		114
تئوری طراحی قانون کنترل		117
-IIIنتایج شبیه سازی		122
-2-2 طراحی و پیاده سازی سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهای آشوب Lu		124
-Iسنکرونیزاسیون تطبیقی سیستم Lu		126

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان		صفحه
II -نتایج شبیه سازی		128
تأثیر نویز		130
بخش پایانی: Recovering و بازیافت سیگنال اصلی		133
فصل چهارم
اهداف		139
جمع بندی و نتیجه		140
منابع		142

فهرست شکلها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان		صفحه
	فصل اول
بخش اول:
شکل:1-1-1 کنترل سیستم لرنزبه نقطه ثابت		16
شکل:2-1-1 کنترل سیستم Lu به نقطه ثابت		16
شکل:3-1-1 کنترل سیستم چن به نقطه ثابت		16
شکل:4-1-1 کنترل سیستم Arneodo به نقطه ثابت		17
شکل:5-1-1 کنترل سیستم لرنز به نقطه ثابت x		18
شکل:6-1-1 کنترل سیستم چن به نقطه ثابت x		18
بخش دوم:
شکل:1-1-2 رفتار آشوبناك سیستم چن		19
شکل:2-1-2 میل کردن خطا به سمت صفر		22
شکل:3-1-2 تغییرات پارامترها		22
شکل4-1-2 خطای سنکرونیزاسیون		23
شکل:5-1-2 تغییرات پارامترها		23
بخش سوم:
شکل 1-1-3و2و:3کنترل حالتهای آشوبناك سیستم Unifiedبه نقطه تعادل		31
شکل :4-1-3 کنترل دومین حالت سیستم Unified به مسیر پریودیکSin wt		32
بخش چهارم:
شکل :1-1-4رفتار آشوبناك سیستم باw1= w2= w3= w4=1		34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان			صفحه
شکل :2-1-4رفتار آشوبناك سیستم باw1= w2= w3= w4=4		34
شکل3-1-4و4و5و:6 حالت خروجیy~z سیستم 5و خطای خروجی r(t)		37-36
بخش پنجم:
شکل:1-1-5 دینامیک خطا برای سیستم لرنز کنترل شده		43
شکل :2-1-5تغییرات پارامتربا مقدار اولیه صفر		43
	فصل دوم
شکل:1-2-1دیاگرام شماتیک سیستم انتقال بار		46
شکل:2-2-1 طیف سه مولفه لیاپانف		49
شکل3-2-1و:4 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا		51
شکل :5-2-1 طیف لیاپانف سیستم برای A(x1-x2)		52
شکل6-2-1و:7 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا		53
شکل :8-2-1 طیف لیاپانف سیستم برای A(x1-x2)		54
شکل:9-2-1سنکرونیزاسیون سیستمها از طریق فیدبک تطبیقی		55

شکل :10-2-1ترسیم مقادیر مختلف فاصله اقلیدسی دو سیستم برای ضریب کوپلینگ متفاوت 57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل:11-2-1 پرتره فاز حالتهای سیستم و پاسخ زمانی خطا			59
	Ω
شکل12-2-1و:13 ترسیم	1,2	بر محور ω t	61،60
	ω
	t
شکل :1-2-2دیاگرام شماتیک سیستم LS			62
شکل :2-2-2 دیاگرام دوشاخگی حالتها برای A بین 38و44			63
شکل :3-2-2 طیف مولفه های لیاپانف برای A بین 38و44			64
شکل4-2-2و…و:7پاسخ زمانی حالتهای drive &response system x1 ,…, x4			66-68
شکل 8-2-2و…و:11پاسخ زمانی Error 1,…,4			68-70
شکل 12-2-2و:13 گراف نتیجه شناسایی پارامترα44,α 22			73و74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	عنوان			صفحه
شکل14-2-2و…و:17پاسخ زمانی Error 1,…,4			74-76
شکل:1-2-3دیاگرام شماتیک سنکرونیزاسیون آشوب وسیستم انتقال اطلاعات			79
شکل :2-2-3 سنکرونیزاسیون بین x1,x3			81
شکل :3-2-3 اعمال سنکرونیزاسیون به سیستم انتقال اطلاعات			82
شکل :(4-2-3a-d) سنکرونیزاسیون دو مدار Chua با تغییرات پارامتر			92-93
شکل :1-2-5 شماتیک نصب آزمایشی لیزر های نیمه هادی کوپل شده			95
شکل :2-2-5 سری زمانی دو لیزر			96
شکل:3-2-5 زوم 9 ns روی سری زمانی شکل 2			97
شکل:4-2-5 سری زمانی برای دو SL کوپل شده یکسان			99
شکل:5-2-5 طیف rf مربوط به laggard, leader			100
		فصل سوم
شکل:1-3 دیاگرام ساختاری آشکار سازی و پنهان سازی			104
شکل :2-3بلوك دیاگرام ساختاری قسمت رمز نگار مدار VLSI			108
شکل : :3-3 نقاط تعادل و پهنای باند مدار VLSI			109
شکل:4-3 مولد زیر سیستمهای سنکرون شده بین رمزنگار و رمزگشا			110
شکل :5-3 بخش مدولاتور سیگنال			111
شکل:6-3فیلتر غیرخطی و مبدل A2D			112
شکل:7-3ساختار مدار Chua			114
شکل:8-3نواحی جذب مدار Chua			115
شکل:9-3خروجیx آشوب سیستم			115
شکل:10-3پاسخ زمانی خطای سنکرونیزاسیون			122
شکل:11-3تغییرات پارامتر با مقادیر اولیهk0=3,k0=1			123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یک مطلب دیگر :

تعاریف خلاقیت از دیدگاه روانشناختی و اهمیت آن در زندگی

عنوان		صفحه
شکل:12-3 سنکرونیزاسیون حالتهای x1,x2 سیستم Master & Slave		123
شکل :13-3 جذب کننده های آشوب سیستم Lu		125
شکل:14-3خروجی آشوب سیستم		125
شکل:15-3 دیاگرام دو شاخگی سیستم		126
شکل:16-3 پاسخهای زمانی خطای سنکرونیزاسیون		128
شکل:17-3 تطبیق حالتهای سیستم Master & Slave		129
شکل:18-3بلوك دیاگرام ساختاری فیلتر تطبیقیLMSطراحی شده		131
شکل:19-3 نویز+سیگنال،سیگنال و خطای بین آنها بعد از فیلترینگ		132
شکل:20-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی( 1		134
شکل:21-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی(2		135
شکل:22-3 بازیافت پیام(طرح امنیتی(3		136

هدف از این پروژه طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب و بهره گیری از آن در افزایش ضریب

امنیتی مخابره و انتقال اطلاعات بوده است که از سیستمهای آشوب چوا((Chuaو لو((Lu برای رمزنگاری اطلاعات و از

روش سویچینگ بین نواحی جذب آشوب–CSKبرای پنهان سازی و انتقال اطلاعات استفاده شده است.

همانطور که گفته شد و خواهیم دید از دو سیستم برای تولید آشوب استفاده شده که یکی ازآنها(فرستنده)اطلاعات را رمزگذاری کرده و سیستم دیگر(گیرنده)براساس سنکرون بودن دو سیستم،اطلاعات را بازیابی می کند.همچنین مدارهایی برای تبدیل سیگنال پیام به سیگنالهای آشوب و همجنین مدارهایی برای بازیافت سیگنال ماسک شده انتقالی معرفی می گردد.

کلمات کلیدی:

در این پروژه در ابتدا برای آشنایی هر چه بیشتر با مطالب موجود،سعی بر ارائه تعاریف پایه و مفاهیم عمومی در زمینه

آشوب و کنترل و سنکرونیزاسیون تطبیقی سیستمهایChaotic گردید. مثل تعریف دینامیک غیرخطی آشوب و تعریف مربوط به روشهای سنکرونیزاسیون که در ادامه نیز اشارهای بسیار مختصر به آن می شود.

از مهمترین شناسه های سیستم آشوب می توان به موارد زیر اشاره کرد:[2]

1. حساسیت بسیار بالا به شرایط اولیه

 

2. حساسیت بسیار بالا به تغییر پارامترهای سیستم

 

3. تأثیر فیدبک خروجی بر ادامه فعالیتهای سیستم

با آغاز بحث آشوب در سیستمهای غیرخطی و کنترل آن، روشها و نظریات و تئوریهای کنترلی گوناگونی اعم از خطی و غیر خطی در این زمینه پیشنهاد و ارائه گردید؛ نظیر:

• کنترل فیدبک خطی[1]

 

• کنترل فیدبک با تأخیر زمانی36]،[34

 

• کنترل بازگشتی یا 16]Back Stepping Control،[17

 

• متغیرهای لغزشی [20]

تحقیقات و بررسیهای بسیاری در زمینه کنترل تطبیقی و یکسان سازی سیستمهای دینامیکی آشوب صورت گرفت

و نتایج مطلوبی حاصل گردید که در اغلب آنها “روش کنترل تطبیقی،”تئوری پایداری لیاپانف”،”طراحی تخمینگر

پارامترهای مجهول” و … نقش محوری را بر عهده داشتند.36]،[34

…,Chen,Ch.Hua,Pikovsky,Fradkov,Coworker ازجمله محققانی بوده اند که تلاشهای بسیاری در زمینه تجزیه و تحلیل موضوع مورد اشاره انجام دادند که نتایج بررسیهای برخی از این محققین ارائه و روشهای بکار گرفته شده توسط هر کدام که گاه باهم شباهتها و تفاوتهایی داشتند با یکدیگر مقایسه گردید.از این موارد می توان نمونه های زیر را نام برد:

• پیاده سازی قانون کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون آشوب به سیتمهایی نظیر 25]Arneodo،[18

 

• طراحی و پیاده سازی کنترل تطبیقی و سنکرونیزاسیون سیتم آشوب )Chenکلیه پارامترها نامعین)6]،[3

 

• شناسایی پارامتر و کنترل سیستم Unified Chaotic با دیدگاه کنترل تطبیقی[13]

 

• اعمال روش قانون کنترل تطبیقی سنکرونیزاسیون سیستمunified با سویچ متناوب پیوسته تأخیردار[30]

 

• طراحی و پیاده سازی کنترل کننده تطبیقی خالص برای سنکرونیزاسیون سیستم لرنز[35]

در تمام این موارد نتایج شبیه سازی ارائه شده، مهر تأییدی بر اجرای موفق طراحیها بود.