一种新型可调超混沌电路系统及其在电解中的应用

本发明属于非线性动力学技术和电解，具体涉及一种新型可调超混沌电路系统及其在电解中的应用。

背景技术：

1、非线性理论在化学反应系统中普遍存在，混沌理论是智能化工发展的重要组成部分。自1963年lorenz发现第一个混沌吸引子以来，许多研究者对混沌系统进行了深入的研究。混沌现象可以在物理、化学甚至生物系统中观察到，而非线性科学特别是数学为再现和估计混沌系统的动力学特性提供了一个有效的平台。除了关注混沌系统的演化外，混沌系统的控制仍然是混沌理论最有价值的研究方向之一。反馈控制和非反馈控制是混沌系统稳定、同步和变形的最常见方法。在金属及其氧化物的电解过程中，经常会发生不可预测的电化学振荡。常见的控制方法包括改变电极材料的性质，添加油酸钠等相关化学物质，使用脉冲电流和其他方法。另一方面，混沌电路由于其信号的复杂性和可变性，在抑制电化学振荡方面具有巨大的潜力。

2、当前关于混沌电解的研究报道还较少，本发明提出的具有大lyapunov指数的新型超混沌系统目前还没有相关报道，且目前也同样没有具有可调幅度和偏置的混沌电路在电沉积领域应用的相关报道；功率放大器简称功放，一般特指音响系统中一种最基本的设备，俗称“扩音机”，它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音，目前还无使用功率放大器用于电沉积实验的相关文献报道。而偏置控制、幅度可调的混沌电路以及幅度稳定性控制可以大幅扩宽混沌电源的应用范围，提高电解产品质量。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的之一是提供一种新型可调超混沌电路系统，该系统包括超混沌信号发生模块和分压模块；

2、所述超混沌信号发生模块的电路结构包括：

3、模拟乘法器u1的vp端子与直流电源v1正极所在一端连接，vn端子与直流电源v2负极所在一端连接；

4、模拟乘法器u1的z端子、x2端子和y2端子共地；

5、模拟乘法器u1的x1端子接收运算放大器u10反馈的第四维反向变量信号-w；

6、模拟乘法器u1的y1端子接收运算放大器u7反馈的第三维变量信号z；

7、模拟乘法器u1对接收到的信号进行相乘，得到相乘信号；

8、模拟乘法器u1的w端子通过电阻r2将相乘信号传输至运算放大器u5的负输入端；

9、运算放大器u5的负输入端通过电阻r1接收运算放大器u6反馈的第二维变量信号y；

10、运算放大器u5的正输入端接地；

11、运算放大器u5的输出端串联电容c1后连接运算放大器u5的负输入端；

12、模拟乘法器u2的vp端子与直流电源v1正极所在一端连接，vn端子与直流电源v2负极所在一端连接；

13、模拟乘法器u2的z端子、x2端子和y2端子共地；

14、模拟乘法器u2的x1端子接收运算放大器u9反馈的第四维变量信号w；

15、模拟乘法器u2的y1端子接收运算放大器u9反馈的第四维变量信号w；

16、模拟乘法器u2对接收到的信号进行相乘，得到相乘信号；

17、模拟乘法器u2的w端子接入模拟乘法器u3的y1端；

18、模拟乘法器u3的vp端子与直流电源v1正极所在一端连接，vn端子与直流电源v2负极所在一端连接；

19、模拟乘法器u3的z端子、x2端子和y2端子共地；

20、模拟乘法器u3的x1端子接收运算放大器u8反馈的第三维反向变量信号-z；

21、模拟乘法器u3的w端子通过电阻r5将相乘信号传输至运算放大器u6的负输入端；

22、运算放大器u6的负输入端通过电阻r3接收运算放大器u7反馈的第三维变量信号z；

23、运算放大器u6的负输入端通过电阻r4接收运算放大器u6反馈的第二维变量信号y；

24、运算放大器u6的正输入端接地；

25、运算放大器u6的输出端串联电容c2后连接运算放大器u6的负输入端；

26、运算放大器u7的负输入端通过电阻r6接收运算放大器u5反馈的第一维变量信号x；

27、运算放大器u7的负输入端通过电阻r7接收运算放大器u6反馈的第二维变量信号y；

28、运算放大器u7的正输入端接地；

29、运算放大器u7的输出端串联电容c3后连接运算放大器u7的负输入端；

30、运算放大器u7的输出端串联电阻r8后连接运算放大器u8的负输入端；

31、运算放大器u8的正输入端接地；

32、运算放大器u8输出端输出信号-z串联电阻r9进入运算放大器u8的负输入端；

33、模拟乘法器u4的vp端子与直流电源v1正极所在一端连接，vn端子与直流电源v2负极所在一端连接；

34、模拟乘法器u4的z端子、x2端子和y2端子共地；

35、模拟乘法器u4的x1端子接收运算放大器u8反馈的第三维反向变量信号-z；

36、模拟乘法器u4的y1端子接收运算放大器u7反馈的第三维变量信号z；

37、模拟乘法器u4对接收到的信号进行相乘，得到相乘信号；

38、模拟乘法器u4的w端子通过电阻r11将相乘信号传输至运算放大器u9的负输入端；

39、所述电阻r11为可调电阻；

40、运算放大器u9的正输入端接地；

41、运算放大器u9的负输入端通过电阻r10接收运算放大器u9反馈的第四维变量信号w；

42、运算放大器u9的输出端串联电容c4后连接运算放大器u9的负输入端；

43、运算放大器u9的输出端信号w串联电阻r12接入运算放大器u10的负输入端。

44、运算放大器u10的正输入端接地；

45、运算放大器u10的输出端输出信号-w串联电阻r13后连接运算放大器u10的负输入端；

46、所述直流电源v1的负极和所述直流电源v2的正极串联后接入地，构成0电势点；所述直流电源v1的正极输出电压为+15v，所述直流电源v2的负极输出电压为-15v；

47、偏置控制器由一个偏置电源v3组成，所述偏置电源v3的正极连接地线，负极直接接入运算放大器u7的负输入端；

48、所述分压模块包括一个定值电阻r14、一个可调电阻r15和一个功率放大器，所述定值电阻r14的一端与所述超混沌信号发生模块连接，另一端与所述可调电阻串联，所述定值电阻与所述可调电阻之间连接所述功率放大器的输入端的正极，所述可调电阻的另一端接地，所述功率放大器的输入端的负极接地；所述功率放大器的输出端的正极和负极与电解池连接。

49、优选地，所述电容c1＝c2＝c3＝c4＝220nf，r1＝510kω，r2＝r4＝5kω，r3＝2.56kω，r5＝0.33kω，r6＝51kω，r7＝4.167kω，r8＝r9＝r10＝r12＝r13＝100kω，r11＝0～1kω.，r14＝1kω，r15＝0～5kω。

50、优选地，所述偏置电源v3提供可调负电压值的范围为-5v～5v。

51、本发明的目的之二是提供一种新型可调超混沌电路电解系统，该系统包括上述新型可调超混沌电路系统和电解池，所述新型可调超混沌电路系统中的功率放大器的输出端的正极和负极与电解池连接进行电解。

52、优选地，所述电解池中的电解液组成为：92g/l mnso4、120g/l(nh4)2so4和30mg/lseo2，ph＝7；电解的阳极电极材料为铅基四元合金，阴极电极材料为不锈钢、参比电极为饱和甘汞电极。

53、本发明的目的之三是提供上述新型可调超混沌电路系统在电解中的应用。

54、优选地，所述电解为电解锰。

55、优选地，所述电解锰的电解液组成为：92g/l mnso4、120g/l(nh4)2so4和30mg/lseo2，ph＝7。

56、优选地，所述电解锰的电流密度为335～470a/m2，电极材料阳极为铅基四元合金、阴极为不锈钢、参比为甘汞。

57、优选地，所述混沌电路系统的电压幅度范围为7.23v。

58、有益效果：

59、本发明新型超混沌电路系统包括超混沌信号发生模块和分压模块，所述超混沌信号发生模块的电路包括产生4个正向信号x、y、z、w和2个反向信号-z、-w的电路，为四维信号电路，且电路中设置有一个偏置控制器实现整个电路的偏置控制，还设置一个可调电阻实现整个电路的幅度控制，本发明电路系统实现了幅度调控和偏置调控，扩大了应用范围；所述分压模块对混沌电信号的分压处理实现电流大小的调节，功率放大器放大信号保持电信号幅度的稳定性，提高电解产品质量。本系统大大拓宽了混沌电路的应用范围，且本发明系统应用于电解，可进行幅度调控、偏置调控、电流调节和信号放大，首次将不同变化幅度的混沌电流应用于金属锰的电解，实现了对电化学振荡信号的完全抑制，减少了金属锰球形枝晶，提高了电流效率，且降低了能耗。