[實(shí)用新型]一種非線性液位仿真電路實(shí)驗(yàn)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820025932.1
• 申請(qǐng)日: 2008-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201251876Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王君紅;劉寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(華東)
• 主分類號(hào): G09B25/00
• 分類號(hào): G09B25/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非線性液位控制實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

非線性液位實(shí)驗(yàn)裝置是高級(jí)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)中非常重要的實(shí)驗(yàn)裝置，傳統(tǒng)非線性液位控制實(shí)驗(yàn)裝置大多是以實(shí)際工藝實(shí)驗(yàn)裝置為主。傳統(tǒng)非線性液位控制實(shí)驗(yàn)裝置的橫截面為圓形或橢圓形等，其液面表面為長(zhǎng)方形且面積隨液位高度變化而變化。故其傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型為G(s)=KT(h)·s+1,]]>其中K為放大倍數(shù)，T為時(shí)間常數(shù)且為液位高度h的函數(shù)[一般情況下其中H為儲(chǔ)罐內(nèi)總高度，α為正系數(shù)]。因此，其數(shù)學(xué)模型的時(shí)間常數(shù)是隨液位高度變化而變化的，即為典型非線性模型。但是該實(shí)際非線性液位實(shí)驗(yàn)裝置體積笨重、造價(jià)高、臺(tái)數(shù)受限、使用不方便，不利于開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作。如果能夠利用實(shí)驗(yàn)?zāi)M信號(hào)箱組成非線性對(duì)象，且其非線性特性符合該非線性液位控制對(duì)象特性，那么這將是一個(gè)比較理想的解決方案。目前實(shí)驗(yàn)室所用的信號(hào)電路模擬箱，由于沒(méi)有壓控電阻(或電容或電感)電路和非線性運(yùn)算電路，無(wú)法組成非線性參數(shù)時(shí)變對(duì)象，因此大多只能組成線性對(duì)象，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)或模擬上述非線性液位控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室所用的傳統(tǒng)信號(hào)模擬箱存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種非線性液位仿真電路實(shí)驗(yàn)裝置，可以模擬一種傳統(tǒng)非線性液位控制裝置特性，且可以根據(jù)控制實(shí)驗(yàn)要求靈活改變非線性參數(shù)，以便與計(jì)算機(jī)連接并滿足各種實(shí)驗(yàn)要求。

本實(shí)用新型所提出的仿真電路實(shí)驗(yàn)裝置主要由固定外框、電源、輸入接口、輸出接口、線性運(yùn)算放大電路、壓控電阻電路、非線性運(yùn)算電路等組成，其中固定外框采用鋁質(zhì)或木質(zhì)制作，用來(lái)固定電路板；電源的輸入為AC220V，其輸出有DC5V、正負(fù)DC12V等，用于為整個(gè)電路板提供工作電源；輸入接口的信號(hào)輸入范圍為0～5VDC，其一端與計(jì)算機(jī)控制輸出信號(hào)端相連，另一端與線性運(yùn)算放大電路的信號(hào)輸入端相連；輸出接口信號(hào)輸出范圍為0～5VDC，其一端與計(jì)算機(jī)控制輸入采樣信號(hào)端相連，另一端與線性運(yùn)算電路的輸出端以及非線性運(yùn)算電路的輸入端相連；非線性運(yùn)算電路的輸出端與壓控電阻電路受控輸入端相連接，壓控電阻電路的輸出端接線性運(yùn)算放大電路。

壓控電阻電路由場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)算放大器、電阻等組成，其連接關(guān)系為：運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)A₁、A₂的輸出端直接與其負(fù)向輸入端相連組成電壓跟隨器；輸入信號(hào)U_i的正端經(jīng)電阻R₂₁與運(yùn)算放大器A₁的正向輸入端連接，同時(shí)又經(jīng)過(guò)R₂₃與A₂的負(fù)向信號(hào)輸入端連接；A₁的信號(hào)輸出端經(jīng)電阻R₂₂與A₂的正向信號(hào)端連接，同時(shí)與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極d相連；A₂的信號(hào)輸出端經(jīng)過(guò)電阻R₂₄、R₂₅與壓控輸出信號(hào)U_c正端相連，同時(shí)經(jīng)電阻R₂₄與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極g相連；場(chǎng)效應(yīng)管的源極s接負(fù)極(公共地段)。該壓控電阻電路的輸入等效電阻R_c受控于控制電壓U_c，即R_c＝K_c·U_c+R₀，其中R₀為受控電壓為零時(shí)的等效電阻，K_c為比例系數(shù)。