一种带有非线性漂移函数的分数阶忆阻器模型

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.201808009

系统仿真学报 ›› 2018, Vol. 30 ›› Issue (8): 2884-2891.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201808009

一种带有非线性漂移函数的分数阶忆阻器模型

甘朝晖, 张士英, 吴宇鑫

武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉 430081

收稿日期:2016-11-18 出版日期:2018-08-10 发布日期:2019-01-08
作者简介:甘朝晖(1969-),男,湖北武汉,博士,教授,研究方向为忆阻器及忆阻系统,人工智能及机器人;张士英(1991-),男,河北石家庄,硕士,研究方向为嵌入式及其应用,忆阻器及忆阻系统。
基金资助:
国家自然科学基金(41571396)

Fractional-order Memristor Model with Nonlinear Drift Function

Gan Zhaohui, Zhang Shiying, Wu Yuxin

School of Information Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China

Received:2016-11-18 Online:2018-08-10 Published:2019-01-08

摘要/Abstract

摘要： 忆阻器是具有记忆功能的非线性电阻,被公认为第四种基本的电路元件。分数阶忆阻器模型是整数阶忆阻器模型的推广,科研人员已经证实了分数阶忆阻器模型的存在,并分析了分数阶忆阻器模型的响应特性。在分析了现有整数阶和分数阶忆阻器模型的基础上提出了一种带有非线性漂移函数的分数阶忆阻器模型,并对忆阻器在阶跃信号、正弦和非正弦周期信号激励下的响应特性进行了实验分析,结果表明该模型能够较好地模拟分数阶忆阻器的特性,同时分数阶阶次和控制参数对忆阻器特性的影响规律也得到了分析和总结,对忆阻器在电学领域的应用具有一定的参考价值。

关键词: 忆阻器, 分数阶, 模型, 特性

Abstract: A memristor is a nonlinear resistor with memory. It is regarded as the fourth basic circuit elements. The fractional order model of memristor is an extension of integer order model for memristor. Some researchers have confirmed the existence of fractional order model for memristor, and the response characteristic of the fractional order model excited by different types of signals is analyzed. Based on the analysis of some existing integer order and fractional order models for memristor, a novel fractional order memristor model with nonlinear drift function is proposed, and the response characteristics of fractional order model for memristor with nonlinear drift function excited by step signal, sine and non-sinusoidal periodic signals are analyzed. The experiment results show that the proposed model can simulate fractional order memristor characteristic well. The influence of fractional order and control parameters on the characteristic of memristor is also analyzed and summarized. These results have a certain reference value for some memristor applications in electrical field.

Key words: memristor, fractional-order, model, characteristic

中图分类号:

TN710

甘朝晖, 张士英, 吴宇鑫. 一种带有非线性漂移函数的分数阶忆阻器模型[J]. 系统仿真学报, 2018, 30(8): 2884-2891.

Gan Zhaohui, Zhang Shiying, Wu Yuxin. Fractional-order Memristor Model with Nonlinear Drift Function[J]. Journal of System Simulation, 2018, 30(8): 2884-2891.

参考文献

[1] Chua L O.Memristor-The Missing Circuit Element[J]. IEEE Transactions on circuit theory(S0018-9324), 1971, 18(5): 507-519.
[2] Strukov D B, Snider G S, Stewart D R, et al.The missing memristor found[J]. Nature(S0028-0836), 2008, 453(7191): 80-83.
[3] Y N Joglekar, S J Wolf.The elusive memristor: Properties of basic electrical circuits[J]. European Journal of Physics (S0143-0807), 2008, 30(4): 661-675.
[4] Zdenek Biolek, Dalibor Biolek, Viera Biolkova.SPICE Model of Memristor with Nonlinear Dopant Drift[J]. Radioengineering(S1210-2512), 2009, 18(2): 210-214.
[5] T Prodromakis, C Papavassiliou, C Toumazou.A versatile memristor model with nonlinear dopant kinetics[J]. IEEE Transactions on Electron Devices (S0018-9383), 2011, 58(9): 3099-3105.
[6] J T Yu, X M Mu, X M Xi, et al.A memristor model with piecewise window function[J]. Radioengineering (S1210-2512), 2013, 22(4): 969-974.
[7] Jinxiang Zha, He Huang, Yujie Liu.A Novel Window Function for Memristor Model With Application in Programming Analog Circuits[J]. IEEE Transactions on Circuits & Systems II Express Briefs(S1549-7747), 2016, 63(5): 423-427.
[8] I Petras, Y Q Chen, C Coopmans.Fractional-order memristive systems[C]// Emerging Technologies & Factory Automation, 2009. ETFA 2009. IEEE Conference on. IEEE, 2009: 1-8.
[9] Tenreiro Machado J.Fractional generalization of memristor and higher order elements[J]. Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation (S1007-5704), 2013, 18(2): 264-275.
[10] Mohammed-Salah Abdelouahab, Rene Lozi, Leon Chua.Memfractance: A Mathematical Paradigm FOMR Circuit Elememts with Memory[J]. International Journal of Bifurcation & Chaos (S0218-1274), 2014, 24(9): 1430023.
[11] Fouda M E, Radwan A G.On the Fractional-order Memristor Model[J]. Journal of Fractional Calculus and Applications (S2090-5858), 2013, 4(1): 1-7.
[12] Fouda M E, Radwan A G.Fractional-order Memristor Response Under DC and Periodic Signals[J]. Circuits Systems & Signal Processing(S0278-081X), 2015, 34(3): 961-970.
[13] 余亚娟, 王在华. 一个分数阶忆阻器模型及其简单串联电路的特性[J]. 物理学报, 2015, 64(23): 238401.
Yu Y J, Wang Z H.A fractional-order memristor model and the fingerprint of the simple series circuits including a fractional-order memristor[J]. Acta Phys., 2015, 64(23): 238401.
[14] YI-FEI PU, XIAO YUAN.Fracmemristor: Fractional- Order Memristor[J]. IEEE Access (S2169-3536), 2016, 4(1): 1872-1888.
[15] 余战波. 分数阶T型L_αC_β电路仿真研究[J]. 西南大学学报, 2015, 37(2): 141-147.
Yu Z B.Numerical simulation of a T-shaped fractional L_αC_β circuit[J]. Journal of Southwest University, 2015, 37(2): 141-147.
[16] K B Oldham, J Spanier.The fractional calculus[J]. Mathematical Gazette, 1974, 56(247): 396-400.
[17] 赵元英, 袁晓, 腾旭东, 等. 常用周期信号的分数阶微分运算[J]. 四川大学学报(工程科学版), 2004, 36(2): 94-97.
Zhao Y Y, Yuan X, Teng X D, et al.Fractional order diferentiation of periodical signals[J]. Journal of Sichuan University(Engineering Science Edition), 2004, 36(2): 94-97.

一种带有非线性漂移函数的分数阶忆阻器模型

Fractional-order Memristor Model with Nonlinear Drift Function

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王沐晴, 张磊, 范秀敏, 骆晓萌, 朱文敏. VR外设驱动的虚拟人姿态优化仿真方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1296-1303.
[2]	蒙盾, 胡卓, 张华军. 基于改进A^*算法的多层邮轮疏散系统仿真[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(6): 1375-1382.
[3]	吴桐, 王清辉, 徐志佳. 三周期极小曲面多孔材料渗透率尺度特性研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1015-1024.
[4]	蒋阳升, 王思琛, 高宽, 刘梦, 姚志洪. 混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1025-1032.
[5]	王鑫, 徐明君, 肖坚, 徐立中. 基于融合视觉词袋的高分遥感水体提取算法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1033-1043.
[6]	何俊, 洪孙焱, 周义方, 申时凯, 邹目权. 基于HMM的多维数据下扶贫对象状态预测[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1118-1126.
[7]	古鹏飞, 张霖, 陈真, 叶俊杰. 基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 929-943.
[8]	李玮, 张文嘉, 张和明. 复杂产品多分辨率模型跨层次切换技术[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 944-953.
[9]	李伟, 张欢, 马萍, 杨明. 云仿真系统可信度评估问题探讨[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(4): 679-687.
[10]	周思锦, 陈棣成, 涂耿, 姜大志. 基于个性化和记忆机制的多模态情感计算模型[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(4): 745-758.
[11]	孙晓安, 栾小丽, 刘飞. 基于智能优化灰色模型的电子固废预测[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 536-542.
[12]	冯国亮, 卢伟, 杨建华. 用于时间序列数据建模的多模态模糊认知图[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 543-554.
[13]	王伟权, 丁鼎, 颜林莎. 线性充电策略下多车型电动车辆路径模型研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 614-623.
[14]	杨敬辉, 刘德康, 杜万和, 邢立宁. 基于图像特征的双目测距系统的研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 624-632.
[15]	唐传谦, 刘志强, 苏毅俊, 刘晓静. 基于Kinect的皮影动作实时匹配研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 633-639.