两类随机忆阻系统的控制及特殊噪声镇定研究

Memristor has an important value in engineering application because of its unique memory function. In the existing literature, research on memristor has mainly focused on how to make memristor devices with the most affordable materials, and the dynamic characteristics and applications of systems constructed by memristor, but lack of considering influence of stochastic factors on dynamics of memristive systems, especially investigation on the problem of noise stabilization. However, random disturbance is also objective existence in a practical memristive system. In this project, we are therefore going to study the control and the special noise stabilization of stochastic memristive systems, which involve stochastic memristor-based neural networks and chaotic systems. The project considers combining memristive systems with stochastic systems, such as using intermittent stochastic perturbation which includes periodic and non-periodic intermittent stochastic noise, to stabilize a memristor-based chaotic system; memristive systems with discontinuous system theory, such as the distributed impulsive synchronization of memristive neural networks; memristive systems with the concept of sampling control, such as utilizing sampling noise value to stabilize a memristor-based chaotic system to verify the sampling control theory in the application of noise stabilization. This research will fully demonstrate the application value of memristor in stochastic control systems, and provide theoretical basis for memristor application in artificial neural network, secure communication and other engineering fields.

忆阻独特的记忆功能使得忆阻具有重要的工程应用价值。现有文献对忆阻的研究主要集中在如何以最经济实惠的材料制作出具有忆阻特性的器件和由忆阻构建的系统的动力学特征及应用，而缺乏考虑随机因素对忆阻系统动力学的影响，尤其是噪声镇定问题的研究。然而在实际忆阻系统中随机扰动又是客观存在的，基于此本项目拟研究随机忆阻系统的控制及特殊噪声镇定问题，对象涉及基于忆阻的随机神经网络和混沌系统。项目将考虑忆阻系统与随机系统相结合，如利用间歇随机扰动镇定忆阻混沌系统，其中间歇随机扰动包括周期与非周期间歇随机噪声；忆阻系统与不连续系统理论相结合，如随机忆阻神经网络的分布脉冲同步；忆阻系统与采样控制的概念相结合，如利用采样噪声值对忆阻混沌系统进行噪声镇定，以验证采样控制思想在噪声镇定上的应用。本课题的研究将充分展示忆阻在随机控制系统中的应用价值，为忆阻在人工神经网络和保密通讯等工程领域上的应用提供理论依据。

忆阻是蔡少棠教授根据对称性假设提出的第四种基本电路元件。忆阻对电流或两端的电压具有独特的记忆功能，由于这个特殊性质使得其具有相当高的应用价值和广泛的应用前景，主要体现在人工神经网络、保密通信、新型存储器、模拟电路、人工智能计算机、生物行为模拟等方面，成为了自动化、通讯及电气电子等领域最热门的研究方向之一。经过多年的发展，忆阻系统的动力学及控制研究在复杂系统和控制理论领域占据着重要地位，如何设计一套新型且行之有效的控制算法去解决忆阻系统运行过程中存在的不稳定因素，从而实现忆阻系统在实际工程中的应用具有重要的意义。本项目主要围绕基于忆阻的随机非线性系统的控制理论问题展开相关研究工作，以随机系统为研究对象，研究其同步、控制及随机噪声镇定问题，并应用于忆阻系统。主要研究了基于双复合同步协议的复杂随机忆阻混沌同步控制问题，基于分布脉冲控制的随机忆阻系统的同步控制问题，及基于特殊随机噪声镇定方法的忆阻混沌系统镇定控制问题，特别针对随机环境干扰，设计了间歇随机噪声镇定控制器，应用于忆阻混沌系统的控制研究上。最后对前面研究内容和方法进行了仿真环境的搭建模拟，并对研究结果进行了数值仿真验证。相关研究成果在国内外控制领域等重要学术刊物发表或接受SCI论文7篇，申请发明专利2项。通过本项目的研究，充分展示了忆阻在随机控制系统中的应用价值，为忆阻在人工神经网络和保密通讯等工程领域上的应用提供理论依据。