[实用新型]一种电弧炉混沌现象模拟硬件电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号模拟技术，特别涉及一种电弧炉混沌现象模拟硬件电路。

背景技术

目前，混沌与分岔等非线性科学的迅速发展，为科研人员进一步深入研究交流电弧炉运行特性提供了新的研究思路。由于等离子电弧的电压波形能够灵敏地反映出电弧炉内部的工作状况，其与等离子的温度、电极的温度、电极的几何形状、离子类型、被熔炉料成分、周围环境等因素相关，所以常用电弧电压波形来描述电弧的运动状态。

用非线性动力学和数字信号处理技术对实测的电弧电压信号进行分析，得到的电弧电压功率谱密度曲线展示出了电弧电压信号的宽频连续谱特性，表现出了混沌行为。运用实测的电弧电压当前信号x(t)、滞后时间                                               的信号x(t+T)和滞后时间的信号x(t+2T)画出的电弧电压三维相空间曲线图，展示出了一个不对称双涡卷混沌吸引子。

科研工作者在研究混沌的过程中发现，非线性电路中存在着大量的混沌现象，借助于电路产生的混沌信号是研究混沌的一条有效途径。对电路的观察与测量相对简单且容易实现，可以用示波器、频谱分析仪等设备观察和记录电路中的各种非线性动力学现象。

发明内容

本实用新型是针对电弧炉供电系统中的混沌现象研究实现的问题，提出了一种电弧炉混沌现象模拟硬件电路，电路结构简单，只要改变其中一个电路元件的参数，就可产生多种类型的分岔和混沌现象。

本实用新型的技术方案为：一种电弧炉混沌现象模拟硬件电路，电感与第二电容并联构成谐振电路，谐振电路两端并联串联的分相可变电阻和第一电容，示波器并联在分相可变电阻两端，分相可变电阻和第一电容串联中间点接并联的两个集成运用放大器正输入端，第一集成运算放大器和第二集成运算放大器的正输入端和输出端之间分别接有反馈电阻，第一集成运算放大器和第二集成运算放大器的负输入端和输出端之间也分别接有反馈电阻，第一集成运算放大器和第二集成运算放大器的负输入端分别通过电阻接地，两个直流电源串联后接两个并联的集成运算放大器的电源输入端。

所述两个直流电源电压幅值不相等，使集成运算放大器的正、负向饱和电压不同。

所述集成运算放大器采用Analog Devices公司的AD712，为双BiFET差分输入的双集成运放芯片。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型电弧炉混沌现象模拟硬件电路，电路结构简单，非线性动力学行为丰富；可方便产生多种类型的分岔和混沌现象；适当调节电路参数，可以得到不对称的双涡卷混沌吸引子。可以方便地观测到相平面曲线图由直流平衡态经Hopf分岔、倍周期分岔到单涡卷混沌吸引子，然后过渡到不对称双涡卷混沌吸引子的全过程。

附图说明

图1为本实用新型实施例电弧炉混沌现象模拟硬件电路示意图。

具体实施方式

如图1所示实施例电弧炉混沌现象模拟硬件电路示意图，本实施例提供的一种电弧炉混沌现象模拟硬件电路，其包括一对集成运算放大器（A1、A2）、2个串联直流供电电源（V1、V2）、6只电阻（R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆）、2只电容（C₁、C₂）、1只电感L和1只可变电阻R；所述的集成运算放大器采用Analog Devices公司的AD712，该器件为具有双BiFET差分输入的双集成运放芯片，在其线性放大区域内可有效地表现出负阻特性。当其输入信号V_d正相增大到一定程度时，放大器会进入正向饱和状态（），输出电压V_o将不随V_d的增加而增加。同理，当其输入信号V_d反相增大到一定程度时，放大器会进入负向饱和状态（）。两个集成运算放大器采用并联连接方式。

所述的两个供电电源电压幅值不相等，串联后接两个并联的集成运算放大器的电源输入端，可使集成运算放大器的正、负向饱和电压不同，即。