[发明专利]可模拟工业被控对象的实验教学装置

权利要求书

1.可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：包括空气开关，空气开关的进线端接进线的A、B、C三相，空气开关的出线端分成两部分，一部分接接触器A，另一部分接接触器B，接接触器A和接触器B经过继电器连接控制器；

继电器的输出端连接变频器A的输入端和变频器B的输入端，变频器A的输出端连接液化输送管道系统；变频器B输出端连接工业熔炉温控对象，控制器同时连接液化输送管道系统、工业熔炉温控对象及工业噪声产生对象。

2.根据权利要求1所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述工业噪声产生对象包括频率晶振，基础频率晶振产生一个频率为fb的基频信号，将基频信号送入分频器中，分频器通过拨码开关连接加法器。

3.根据权利要求2所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述基频信号再分频器中经过二分频、四分频、八分频……N分频得到多个分频信号。

4.根据权利要求1所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述液化输送管道系统包括抽水水箱，抽水水箱内设有水泵，水泵后方连接有n个输送模块，相邻两个输送模块之间通过盘折管道连接。

5.根据权利要求4所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：每个所述输送模块包括液化输送管道，液化能源输送管道的中部连接有阀门，在阀门的下方设有压力传感器，压力传感器的下方设有一个带有液位标志的观测水箱，观测水箱的底部连通排水管道。

6.根据权利要求5所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：

对于所述液化能源输送管道来说，需将实际的管径进行缩小，当实际管道的管径R_实在700mm～1400mm时，通过公式(1)计算缩小后的管径r。

7.根据权利要求1所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述工业熔炉温控对象包括两部分，分别为感应加热熔炉和坩埚加热组件；

感应加热熔炉包括熔炼池，熔炼池的外壁为熔池耐火内衬，熔炼池的最外层为熔炼钢炉，加热目标材料设置在熔炼池内，感应加热线圈缠绕在熔池耐火内衬上；感应加热线圈包括感应加热线圈外圈和感应加热线圈内圈，感应加热线圈内圈为中空结构，感应加热线圈内圈注水；

所述坩埚加热组件包括阻热绝缘板，阻热绝缘板上方设有坩埚，坩埚通过通电导线进行直流电加热，目标材料内置于坩埚内。

8.根据权利要求7所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述目标材料为铜柱或者铝柱。

9.根据权利要求8所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述熔炼池的高度为h，在熔炼池的高度h的部分中有70％是线圈缠绕的部分，即有效的加热部分，所以可以通过进行计算，其中h_c为目标材料的高度；

熔炼池的半径r_jr通过公式(2)确定：

其中，tk为学生做一次实验的的最长时间，ρ为铜柱或者铝柱的电阻率，μ为铜柱或者铝柱的磁导率。

10.根据权利要求8所述的可模拟工业被控对象的实验教学装置，其特征在于：所述感应加热线圈外圈的直径为r_外、感应加热线圈内圈的直径为r_内，r_外通过公式(3)进行设计。

其中I_g为感应加热线圈的电流；

用如下关系确定内径r_内，内径与外径的关系为r_内＝0.85r_外；

线圈的闸数N_Z通过(4)进行确定。