• Non ci sono risultati.

Analisi dei Risultati 

4.4   R ISULTATI S PERIMENTALI

4.4.3   Analisi dei Risultati 

 

Sono stati analizzati due diversi scenari per la sincronizzazione: a due e  a  tre  circuiti.  L’accoppiamento  effettuato,  in  tutti  i  casi,  è  stato  di  tipo  passivo  e  mutuo,  cioè    è  avvenuto  collegando  i  circuiti  mediante  un  resistore. Sono state effettuate diverse misure al variare di quest’ultimo.    

Per  la  sincronizzazione  a  due  si  è  determinato  un  valore  limite  per  la  sincronizzazione,  date  le  caratteristiche  dei  due  circuiti  in  esame.  

Tale  valore  ohmico,  compreso  tra  5.45  e  5.47  kOhm,  può  altresì  essere riportato in termini di coefficiente di accoppiamento, come  calcolato nel par. 3.5. Così facendo si ottiene:    2 1 acc C R 1663 10 3.05 C R 5450 k       

Per  quanto  analizzato  con  le  misure,  allora,  è  possibile  riportare  l’errore  percentuale  che  è  stato  calcolato  in  funzione  di  Racc   (o, 

equivalentemente,  di  k  calcolato  come  rapporto  tra  la  differenza  locale tra le variabili di stato, mediata su un valore n di campioni,  e la forma d’onda media delle variabili di stato corrispondenti, in  valore assoluto:    | 1   1 | ⁄| 1 1 1   /3|     Il grafico che segue riassume brevemente i risultati ottenuti.             

Errore percentuale di sincronizzazione per la coppia di circuiti 

      

 

Come  si  vede  dal  grafico,  la  sincronizzazione  è  migliore  per  la  variabile  accoppiata:  l’  errore  percentuale  su  Vc2  è  sensibilmente 

maggiore rispetto a quello su Vc1. 

È possibile stabilire, come limite per la sincronizzazione, il valore  di errore percentuale calcolato sulla variabile accoppiata pari al 10  %:  oltre  questo  valore  si  perde  la  sincronizzazione  (parte  non  visualizzata nel grafico). 

 Per  la  sincronizzazione  a  tre  circuiti,  le  topologie  di  interconnessione studiate sono state: a triangolo, a stella, ad array.   In  realtà,  data  l’equivalenza  elettrotecnica  delle  prime  due,  è  possibile  suddividere  i  risultati  in  due  classi:  quelli  relativi  alla  topologia  chiusa  (triangolo,  stella)  e  quelli  relativi  alla  topologia  aperta (array). 

 

Per  quanto  riguarda  la  prima  classe,  tenendo  presente  la  suddetta  equivalenza,  non  sorprende  che  la  soglia  determinata  risulti  praticamente la stessa sia in connessione a triangolo che a stella, in  1,00 10,00 100,00 0,50 4,60 5,00 5,45 VC2 VC1

quanto  questo  è  proprio  il  risultato  atteso.  Tale  soglia  inoltre  coincide  con  la  stessa  calcolata  per  il  caso  a  due.  In  effetti,  le  tre  situazioni  non  differiscono  in  sostanza  tra  di  loro:  tutti  i  circuiti  risultano  collegati  con  lo  stesso  valore  di  Racc  l’uno  all’altro.  Si 

ricorda,  infatti,  che  il  valore  considerato  è  quello  visto  tra  i  due  circuiti:  nella  topologia  a  stella,  esso  non  si  riferisce  pertanto  al  singolo resistore montato nel collegamento, bensì al valore effettivo  in  accoppiamento.  Anche  per  le  due  topologie  sopracitate,  l’errore   in sincronizzazione rimane compreso nel 10 % del valore medio dei  segnali su cui viene calcolato, per poi schizzare a valori più alti non  appena tale condizione viene a mancare.    Errore percentuale di sincronizzazione per la topologia a triangolo   Per  la  seconda  classe  essendo  essa  profondamente  diversa  dalle  precedenti  (manca  un  collegamento),  si  sono  ottenuti  risultati  diversi,  e  più  stringenti.  Il  valore  limite  di  Racc=2.9  kOhm,    a  cui 

corrisponde un valore di k=5.73.      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4,5 5 5,45 A‐C A‐B B‐C

Errore percentuale di sincronizzazione per la topologia ad array    Come si vede, tra i circuiti direttamente accoppiati i risultati sono  praticamente equivalenti, mentre per i due circuiti alle estremità la  qualità della sincronizzazione risulta notevolmente inferiore.       

4.5

 

C

ONCLUSIONI 

 

 

L’analisi della sincronizzazione robusta di sistemi di circuiti di Chua è

 

stata portata a termine con successo, con un ragionevole accordo tra le  previsioni  dei  modelli  teorici,  delle  simulazioni  SwCAD  e  degli  esperimenti. In particolare sono stati trattati in modo completo i casi a  due  ed  a  tre  circuiti,  con  l’analisi  della  robustezza  (mediante  simulazioni) a diversi livelli di tolleranza dei componenti in presenza di  accoppiamento  di  tipo  diffusivo  ed  al  variare  della  topologia.  Ciò  ha  permesso di definire livelli di tolleranza accettabili per gli esperimenti e  1,00 10,00 100,00 2,00 2,90 2,91 A‐C A‐B B‐C

di realizzare prototipi in accordo a tali livelli. Sui circuiti effettivamente  realizzati,  dopo  la  fase  di  testing  e  di  “selezione”  di  esemplari  più  omogenei,  è  stata  condotta  l’analisi  di  robustezza  al  variare  del  valore  dei  resistori  di  accoppiamento  e  della  topologia  (chiusa  o  ad  array).  I  risultati  sperimentali  sono  in  buon  accordo  sia    qualitativo  che  quantitativo con modelli e simulazioni. 

Questo  lavoro  pone  le  basi  per  una  analisi  della  sincronizzazione  robusta di numeri elevati (n=50, 100) di sistemi caotici, al variare sia del  tipo di accoppiamento che della topologia (regolare/random). 

 

5

 

6

R

IFERIMENTI 

B

IBLIOGRAFICI

 

 

[1] CHUA, L. O., The genesis of Chua’s circuit, Archive fur Elektronik  und Ubertragungstechnik, 1992; 

[2]  MATSUMOTO,  T.,    A  chaotic  attractor  from  Chua’s  circuit,  IEEE  Trans. Circuits & Systems, 1984; 

[3]  ZHONG,  G.  Q,  AYROM,  F.,    Experimental  confirmation  of  chaos  from  Chua’s  circuit,  International  Journal  of  Circuit  Theory  and  Applications, 1985; 

[4]  KENNEDY,  M.  P.,  Robust  OP  Amp  realization  of  Chua’s  circuit,  Frequenz, 1992; 

[5]  CHUA,  L.  O.,    Chua’s  circuit:  ten  years  later,  IEICE  Trans.  Fundamentals, 1994; 

[6]  MADAN,  R.  N.,  Learning  chaotic  phenomena  from  Chua’s  circuit,  ONR; 

[7]  VALLAVANTI,  R.,  Il  circuito  di  Chua  in  ambiente  musicale,  Politecnico di Milano; 

[8]  ZHONG,  KO,  MAN,  Robustness  of  synchronization  in  coupled  Chua’s circuit, IEP‐ISIE, 1998;  

[9]  WANG,  H.,  LU,  WANG,  Q.,  A  criterion  for  stability  of  synchronization  and  application  to  coupled  Chua’s  systems,  CPS‐ IOP, 2008; 

[10]  ZHONG,  KO,  MAN,  Synchronization  boundaries  in  coupled  Chua’s circuits, NCCAS, 1998; 

[11]  BRUCOLI,  CAFAGNA,  CARNIMEO,  GRASSI,  Hyperchaotic  circuits  for  secure  communications:  an  efficient  synchronization  technique, ICECS, 1996; 

[12]  KAPLAN  D.,  GLASS  L.,  Understanding  Nonlinear  Dynamics,  Springer, 1995; 

[13]  JACKSON  E.,  Perspectives  in  Nonlinear  Dynamics,  Cambridge,  1989; 

[14] LORENZ E., The Essence of Chaos, London UCL Press. 1993; 

[15] GLEICK J., Chaos, Viking  New York 1987; 

[16]  PIZZI  R.,  Sistemi  Dinamici  ed  auto‐organizzazione,  Dipartimento  di tecnologie dellʹinformazione di Crema,  2002; 

[17] STROGATZ, S. H., Exploring complex networks, Nature, 2001; 

[18] MIROLLO, R., STROGATZ, S.H., Synchronization of pulse‐coupled  biological oscillators, SIAM J. App. Math., 1990; 

[19]  WEI  G.  W.,  JIA,  Y.  Q.,    Synchronization‐based  image  edge  detection, Europhys. Lett., 2002; 

[20] PECORA, L., CARROLL, T., JOHNSON, G., MAR, D., HEAGY, J.,  Fundamentals of synchronization in chaotic systems: concepts and  applications, Chaos 7, 1997; 

 [21] PIKOVSKY, A., ROSENBLUM, M., KURTHS, J., Synchronization: a  universal  concept  in  nonlinear  sciences,  Cambridge  University  Press, 2001; 

[22] CUOMO, K., OPPENHEIM, A., STROGATZ, S., Synchronization of  Lorenz‐based chaotic circuits with applications to communications,  IEEE Trans. Circuits & Systems,1993; 

[23]  CUOMO,  K.,  OPPENHEIM,  A.,  Circuit  implementation  of  synchronized  chaos  with  applications  to  communications,  Phys.  Rev. Lett, 1993; 

[24]  VAIDYA,  P.  G.,  ANAND,  S.,  Cryptography  based  on  chaotic  synchronization, NIAS‐IISC, 2004; 

[25]  PECORA,  L.,  CARROLL,  T.,  Synchronization  in  chaotic  systems,  Phys. Rev. Lett, 1990; 

[26]  AMIGO  J.  M.,  SZCZEPANSKI  J.,  KOCAREV  L.,    Theory  and  practice of chaotic cryptography, Physics Letters A, 2007; 

[27]  STROGATZ,  S.  H.,  Non  linear  dynamics  and  chaos:  with  application  to  physics,  biology,  chemistry  and  engineering,  Addison‐Wesley P. C., 1994

 

www.tektronix.it; 

www.ni.com; 

TDS200_SERIES Programmer Manual; 

Documenti correlati