（新型）忆感器建模及电路特性研究

A meminductor is a new memory device generalized from the concept of a memristor, which is a nonlinear inductor controlled by its internal variables and has great application potential in nonlinear circuits, neural networks and other fields. At present, although the concept of meminductor has been presented, there is no practical physical device and some basic connection rules of a meminductor have not been researched. Some existing meminductor SPICE models are still unable to be applied in actual circuits directly, which leads to the inability to test and apply the meminductor at present. In order to provide theoretical basis, circuit models and a replacement for a meminductor, this project plans to propose a method for designing meminductor mathematical models and circuit models. The designed meminductor emulator can be used as a replacement in experiments for characteristic exploration and application research. The electrical connection laws of a meminductor will be investigated based on simulation unit and the meminductor emulator will be applied in chaotic circuits to explore the special dynamic phenomena. Finally, the project tries to present a method for designing a new meminductor based on its mathematical models. This would make us use conventional circuits to implement and explore the characteristics of a meminductor before the real device comes out.

忆感器是继忆阻器提出新型记忆器件，与忆阻器类似忆感器是受内部变量控制的非线性电感，在非线性电路、神经网络等领域有极大的应用潜力。目前忆感器的概念虽已提出，但尚未有实际的物理器件，无法了解忆感器的一些基本联接规律，已有的一些忆感器SPICE模型尚无法直接应用于实际电路，导致目前无法对忆感器进行实验验证和实际应用。为给忆感器设计及应用提供理论基础、电路模型和替代器件，拟提出一种忆感器数学模型及电路模型的设计方法，构建忆感器仿真器，作为忆感器的替代品用于忆感器的特性探索及应用研究。基于忆感器仿真单元探索忆感器的电气联接规律，将忆感器仿真器接入实际混沌电路探索其特殊的动力学现象。提出一种先数学模型后物理实现的新型忆感器设计方法，尝试设计新型忆感器模型及仿真器，在新型忆感器问世之前用常规电路超前实现并探索忆感器功能。

忆感器是继忆阻器之外的新型记忆器件，其本质是受内部变量控制的非线性电感，在非线性电路、神经网络等领域有极大的应用潜力。但由于忆感器未有实际的物理器件，大多数研究还局限于忆感器数学建模和SPICE建模阶段，导致对于忆感器的研究无法进行实验验证和实际应用。本项目针对这一现状，提出一种先数学模型后物理实现的新型忆感器设计方法，设计了多种新型忆感器仿真器，研究其在复杂非线性电路中的影响与特性。具体包括：多稳态忆感器建模及多稳态产生机理分析；最简忆感器混沌系统构建及其动力学分析；忆感器混沌系统初值诱发的振幅，频率和参数空间爆发现象的研究；多元记忆元件混沌电路设计，及状态变量位移控制、混沌爆发现象、快慢子系统切换、共存吸引子、以及暂态混沌和局部恒Lyapunov指数等现象研究；忆感器等记忆元件混沌系统的应用研究，包括系统的数字平台实现、多稳定性对于密钥空间的增强、忆随机密钥的产生与性能测试、最大的李雅普诺夫指数提升等。这是一项具有原创性和基础性前沿课题，不仅对推动混沌理论乃至非线性电路与系统的研究具有重要的理论意义，更具有广阔的应用前景。