基于虚拟仪器带立方项的三维四翼混沌系统研究

2 三维四翼混沌系统信号产生器的设计
2．1 设计原理
三维四翼混沌系统信号产生器采用美国NI公司开发的图形化设计语言LabVIEW 8．2进行设计，借助LabVIEW强大的数值计算功能，求解三阶微分方程(1)，然后通过虚拟仪器观察并输出混沌信号。
2．2 基于LabVIEW的混沌系统具体编程
新建LabVIEW窗口，在前面板内进行前面板设计，在后面板内进行流程图设计。
2．2．1 前面板设计
1)6个图形控件 其中3个图形控件分别显示状态变量x、y和z的混沌时序图，另3个图形控件用来显示状态变量x、y和z相互的相平面图。操作Controls>>Graph>>Waveform Graph 3次，调入3个图形控件Graph，分别标记为“x时序图”、“y时序图”、“z时序图”：操作Contr-ols>>Graph>>XY Graph 3次，调入3个图形控件，分别标记为“xy相图”、“xz相图”和“yz相图”。
2)6个数字型控件 它们分别是：用来输入方程(1)的初值x0、y0、z0，操作Controls>>Numeric>>Dial 3次，得到3个输入型数字控件，标记为“x0”、“y0”、“z0”；用来输入dt及画图参数等，操作Controls>>Numefic>>Numeric Control 3次，得到3个输入型数字控件，分别标记为“dr'’、“画点的总数目”、“画一次的点的数目”。
3)1个布尔开关 用来控制程序运行，操作Controls>>Boolean>>Stop Button。设置开关按钮“停止”。

图2为基于虚拟仪器三维四翼混沌信号产生器前面板。
2．2．2 流程图设计
在流程图窗口内执行Funetion>>Structures>>While LooD操作，建立一个循环。在While Loop左、右边框上，分别单击右键，操作Add Shift Register各6次；在While Loop边框外，执行Function>>Array>>Array constant操作，值设为0；在这个While循环内，执行Functi-on>>Structures>>Formula Node操作，在公式框内写入微分方程；在Formula Node的左边框上，单击右键，操作Add Input 4次。分别输入“x”、“y”、“z”、“dt”；在Formula Node的右边框上，单击右键，操作Add Output3次。分别输入“dx”、“dy”、“dz”；执行Function>>Array>>Build Array操作3次；执行Function>>Array>>Replace Arrav Subset操作3次；执行Function>>Array>>Array To Clust-er操作3次；执行Function>>Numeric>>C0nversion>>To Long Integer操作2次，分别输入“Number of Points”、“Points per Draw”；执行Function>>Numeric>>Quotient＆Remainder操作；执行Function>>Time＆Dialog>>Wait(ms)操作，输入0；执行Func．tion>>Boolean>>Tr-ue constant操作。

 

 

3 结束语

本文应用美国NI公司的LabVIEW虚拟仪器技术结合混沌理论设计并制造了基于虚拟仪器三维四翼混沌信号产生器，LabVIEW友好的可视化图形界面，使用户在操作时感觉同操作真实的仪器设备一样。利用此仪器可以很方便地演示混沌信号产生器的各种混沌状态，并且可由数据采集卡采集混沌信号输出。由于此仪器易实现，可靠性高，实时性好，与传统的自治混沌系统相比，此仪器输出的混沌信号更适合于作为加密混沌通信系统的信息载体，提高通信系统的安全性，也提供一种研究非线性系统的新途径。