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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种实时可重构通用忆阻器的仿真方法，将忆阻器数学模型通过m项多项式进行非线性拟合，其中m与输入信号的幅度和频率及拟合精度有关，这样通过更新多项式的阶次、多项式系数和采样间隔即可简单快速地适配指定的忆阻器模型。在此基础上，基于FPGA进行忆阻器实时仿真：计算系统状态变量、忆导值或忆阻值，最后计算出输出信号，然后，对输入信号、输出信号进行处理，以便能清晰显示忆阻器的捏滞迟滞回线。本发明通过改变多项式系数即可实时可重构忆阻器，从而实现实时可重构以适应不同模型忆阻器的发明目的，并且可以仿真高工作频率的忆阻器，同时，采用数字电路进行重构仿真，实验精度得到了提高。

主权项：1.一种实时可重构通用忆阻器的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1、建立忆阻器的数学模型fh[n]，判断其是否是关于系统状态变量h[n]的多项式，如果不是，进入步骤2；如果是，则确定数学模型fh[n]关于系统状态变量h[n]的阶次m，并进入步骤5；2、根据输入信号的零直流分量交流信号的幅度和频率，分别确定最大幅度amax和最小频率ωmin，并进一步确定系统状态变量h[n]的取值区间： 3、在系统状态变量h[n]的取值区间内，采用麦克劳林公式对数学模型即忆导值或忆阻值fh[n]进行关于系统状态变量h[n]的m阶多项式拟合，得到拟合函数ghn，并计算最大相对误差的绝对值εM： 设ε0为可接受的最大相对误差的绝对值，则多项式阶数m的取值应满足εM≤ε0；4、根据麦克劳林公式确定数学模型fh[n]的m+1个多项式系数ki,i＝0,1,2,...,m；5、基于FPGA进行忆阻器实时仿真即在FPGA中进行以下运算：5.1、对于输入信号x[n]，首先使用FPGA内部的定点数转浮点数IP核将其转换为单精度浮点数据f_x[n]，其中的取值范围为f_x[n]∈[-1,1]，然后计算系统状态变量h[n]即n时刻的磁通量或电荷量： 其中，Ts为时间间隔，f_x[j]为输入信号的j个采样点，h[0]为系统状态变量的初始值；5.2、计算忆导值或忆阻值fh[n]： 5.3、将单精度浮点数据f_x[n]同时送入FIFO中进行延时处理，使得FIFO读端口的数据即延时数据f_dly_x[n]与忆导值或忆阻值fh[n]在时间上对齐，并计算输出信号y[n]：y[n]＝fh[n]·f_dly_x[n]其中，输入信号x[n]为电压信号或电流信号，输出信号y[n]为电流信号或电压信号；6、将延时数据f_dly_x[n]和输出信号y[n]存储到一FIFO中，当FIFO写满后，从FIFO读出延时数据f_dly_x[n]和输出信号y[n]送入信号处理显示模块；7、在信号处理显示模块中，首先将输入信号显示垂直灵敏度与波形显示区纵向格数的12相乘，得到显示量程R1，忆阻器运算显示垂直灵敏度与波形显示区纵向格数的12相乘，得到显示量程R2：然后将延时数据f_dly_x[n]分别处理为：dxn＝f_dly_x[n]·R1 其中，max|dxn|表示取数据序列dxn中绝对值最大的数据，dx_HLn∈[-1,1]，将输出信号y[n]分别处理为： 其中，max|dyn|表示取数据序列dyn中绝对值最大的数据，dy_HLn∈[-1,1]；8、以数字示波器X-Y视图波形显示区中心为坐标原点0,0，将信号dx_HLn和dy_HLn分别作为横坐标和纵坐标转换为需要高亮的像素点，最后送入数字示波器的LCD进行李沙育图形的显示；同时dxn和dyn送入数字示波器的波形显示缓存，进行时域波形显示；9、复位FIFO，然后根据如下规则判断：如果多项式系数ki未改变和系统状态变量h[n]的取值区间未扩大，则进入步骤6，如果多项式系数ki改变和系统状态变量h[n]的取值区间未扩大进入步骤5，否则进入步骤1。

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