一種分岔混沌實驗演示儀的製作方法

2023-09-14 11:58:30 1

專利名稱：一種分岔混沌實驗演示儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及非線性動力系統中常見的分岔和混沌現象的實驗演示裝置。
背景技術：
實際工程中的很多現象要用分岔和混沌理論進行解釋，如汽輪機轉子的油膜渦動和油膜震蕩、機器人手臂振動、多索吊橋擺振、管道振動等。現有用作分岔和混沌現象的實驗演示裝置由直流穩壓電源、產生混沌的電路和示波器組成，電路大多採用蔡氏電路來產生混沌現象。蔡氏電路來產生混沌現象的關鍵元件是非線性電阻，其由運算放大器組成。蔡氏電路本身是一個三階自治非線性動力系統，雖然有豐富的非線性現象，但其作為演示儀器時存在著穩定性差的缺陷。

發明內容
本實用新型要達到的目的是針對現有技術的不足，提供一種穩定性強的分岔混沌實驗演示儀。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是分岔混沌實驗演示儀，包括直流穩壓電源、信號發生器、分岔混合演示裝置、示波器組成，其特徵在於，所述分岔混合演示裝置的電路為加有信號發生器Vs的有源電路，信號發生器Vs與電感L串聯，信號發生器Vs、電感L與電容C2並聯，電容C1與電容C2並聯，電容C2與電容C1間連有分壓電阻R，還並聯有兩個相互並聯的運算放大器及其外圍元件。
本實用新型的有益效果是，由雙運放和若干電阻實現蔡氏電路中的非線性電阻元件，加入了信號發生器，從而把原三階自治混沌電路改造為四階非自治混沌電路，保證了演示儀器的穩定性。


圖1是本實用新型的電路原理示意圖。
圖2是本實用新型的連接框圖。
圖中，1.電感L，2.交流電源，3.電容C2，4.電阻R，5.電容C1，6.電阻R3，7.電阻R6，8.電阻R1，9.電阻R2，10.運算放大器，11.電阻R4，12.電阻R5，16.直流穩壓電源，17.示波器，18.分岔混沌演示裝置，19.信號發生器。
具體實施方式
分岔混沌實驗演示裝置(18)，由直流穩壓電源(16)、產生混沌的電路和示波器(17)組成，所述的電路為加有信號發生器Vs(19)的有源電路，信號發生器Vs(19)與電感L(1)串聯，信號發生器Vs(19)、電感L(1)與電容C2(3)並聯，電容C1(5)與電容C2(3)並聯，電容C2(3)與電容C1(5)間連有分壓電阻R(4)，還並聯有兩個相互並聯的運算放大器及其外圍元件。電路中的運算放大器(10)為TL082。電阻R3(6)、電阻R6(7)、電阻R1(8)、電阻R2(9)、電阻R4(11)、電阻R5(12)為兩個相互並聯的運算放大器的外圍元件。
信號發生器Vs(19)作為非線性系統的輸入，系統的輸出為2個電容C2、C1(3、5)上的電壓V2和V1。把V1和V2作為示波器(17)的輸入，改變信號發生器Vs(19)的頻率和幅值分別觀察示波器(17)上相圖的變化情況。
當信號發生器Vs(19)輸出為正弦信號時，幅值取1.2mV，頻率從3kHz開始緩慢增加直到6kHz。在頻率增加的過程中，從示波器(17)上可以依次看到周期運動、2倍周期運動、4倍周期運動等連續的倍周期分岔後的系統運動相圖以及3倍周期運動和混沌運動的相圖，同時還可以觀察系統不同運動的時域波形，如果有必要還可以對不同的運動形式進行頻譜分析。這一過程清晰地演示了連續的倍周期分岔是通向混沌的通道。
權利要求1.分岔混沌實驗演示儀，包括直流穩壓電源、信號發生器、分岔混合演示裝置、示波器組成，其特徵在於，所述分岔混合演示裝置的電路為加有信號發生器Vs的有源電路，信號發生器Vs與電感L串聯，信號發生器Vs、電感L與電容C2並聯，電容C1與電容C2並聯，電容C2與電容C1間連有分壓電阻R，還並聯有兩個相互並聯的運算放大器及其外圍元件。
專利摘要本實用新型公開了一種分岔混沌實驗演示儀，由直流穩壓電源、信號發生器、分岔混合演示裝置、示波器組成，所述分岔混合演示裝置的電路為加有信號發生器Vs的有源電路，信號發生器Vs與電感L串聯，信號發生器Vs、電感L與電容C
文檔編號G09B23/00GK2906792SQ20062002430
公開日2007年5月30日 申請日期2006年4月30日 優先權日2006年4月30日
發明者鄭惠萍 申請人:鄭惠萍