憶阻器件建模與特性分析及應用.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，需要存儲的信息越來越多，而現(xiàn)有存儲器的存儲容量、體積和功耗等方面都很難適應信息產(chǎn)生的速度。而新的電路元件——憶阻器和憶容器的出現(xiàn)，給問題的解決帶來了曙光。憶阻器件具有納米尺寸、自動記憶和非線性特性，是未來存儲器最具潛力的候選器件之一。由于憶阻器具有納米尺寸和自動記憶的功能，目前被廣泛應用到憶阻交叉陣列中，用來作為存儲器。基于憶阻器的交叉陣列具有存儲容量大、功耗低、體積小等特點，而強化學習在解決復雜問題時，需要大量

2、的存儲空間，憶阻交叉陣列正好能夠滿足這個要求，二者恰好可以結合。具有非線性特性的憶阻器也被廣泛應用在混沌系統(tǒng)中，基于憶阻器的混沌系統(tǒng)在體積和功耗等方面都更具有優(yōu)勢，產(chǎn)生的混沌可以用在保密通信、天氣預測和圖像加密等領域。
　　 本文對憶阻器和憶容器進行了深入的研究，建立了它們的仿真和電路模型，分析了它們的典型特性，接著將磁控憶阻器與混沌系統(tǒng)和強化學習相結合，并將壓控憶容器應用于了單相橋式整流電路和倍壓整流電路中。本文的主要內容包括

3、以下五個部分:
　　 (1)根據(jù)HP憶阻器的數(shù)學模型，得到了磁控憶阻器，對磁控憶阻器進行了數(shù)值仿真，建立了磁控憶阻器的SPICE和電路模型，并對這些模型進行了仿真驗證。
　　 (2)介紹了混沌及其特點，研究了磁控憶阻器的完整數(shù)學模型，將磁控憶阻器應用于設計的混沌系統(tǒng)中，觀察到了混沌吸引子，分析了該混沌系統(tǒng)的動力學特性。根據(jù)磁控憶阻混沌系統(tǒng)的數(shù)學模型，設計了磁控憶阻混沌系統(tǒng)的電路，并進行了電路仿真研究，得到了理想的混沌吸引

4、子。
　　 (3)HP憶阻器具有納米尺寸和存儲特性，由其構成的憶阻交叉陣列具有存儲容量大和功耗低的特點。而強化學習中的Q學習算法在解決較為復雜問題時，需要大量的存儲空間，憶阻交叉陣列恰好能夠解決這個問題。因此，本文將憶阻交叉陣列與Q學習算法相結合，設計了其系統(tǒng)結構，并將其應用于機器人避障實驗中，得到了理想的效果。
　　 (4)對壓控憶容器進行研究，設計了其Simulink和SPICE模型，并對這兩種模型進行了仿真驗證。同