Устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности

О П И С А Н И Е оивоаев 4ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистицеских Республик) М.б 06 7/4 с присо нени аявкиосударстеенный комитетСовета Министраа СССРпа делам изаоретенийи открытийова публи вания описания 6, О 72) Автор изобретени) Заявитель ститут проблем машиностроения АН УСС) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОД,НОСТИИзобретение относится к области вычислительной техники, а именно к устройствам для определения коэффициента теплообмена между средой и поверхностью тела по известным значениям температуры и характеру ее изменения в некоторых внутренних точках тела во времени при известном законе изменения во времени , температуры среды.Известно устройсгво для решения обратных задач теории поля 1, содержащее пассивную модель, электромеханическую следящую систе му, блоки суммирования и вычитания, управляемые граничные потенциометры и потенциометрический делитель напряжения.Это устройство может быть использовано лишь для решения обратной задачи стационарной теплопроводности, так как инерционность электромеханической системы ограничивает возможность его применения для решения нестационарных задач на КС-сетках. Кроме этого, электромеханическая следящая система усложняет конструкцию, ухудшает эксплу 20 атационные характеристики устройства.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности 12, содержащее КС-сетку, вход которой соединен с выходом блока задания 25 начальных условий, первый вход которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход КС-сетки соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу второго функционального преобразователя.Недостатком его является то, что величина коэффициента теплообмена н характер его изменения во времени определяются методом вычислений, исходя из ряда последовательных замеров сопротивления цепи резисторов, что снижает точность решения задачи.Целью изобретения является повышение точности решения.Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другие входы которого подключены к выходам блока сравнения и блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторыми выходами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого элемента соединен со счетным входом счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу блока за3дания начальных условий, второй выход счетчика соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к выходу устройства, второй вход второго элемента И через формирователь импульсов соединен с выходом блока сравнения, выход формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющему входу счетчика и к одним входам функциональных преобразователей, входы которых подключены к входу Пуск устройства и третьему входу блока управления.На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства.Устройство содержит блок управления 1, счетчик 2, блок 3 задания начальных условий, КС-сетку 4, блок сравнения 5, функциональные преобразователи 6 и 7, генератор 8 тактовых импульсов, элементы И 9, 10, формирователь импульсов 11, элемент задержки 12.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе блока управления 1 установлен уровень логического нуля, в счетчике 2 записано число, код которого определяет начальное значение сопротивления К блока 3 и значение тока, втекающего в указанный узел КС-сетки 4. На выходе блока сравнения 5 установлен уровень логической единицы, напряжения на выходах функциональных преобразователей 6,и 7 равны нулю.Импульсом Пуск, поступающим на входы функциональных преобразователей, на выходе первого функционального преобразователя 6 устанавливается напряжение, пропорциональное температуре среды на границе 11, (г;), а на выходе второго функционального преобразователя 7 устанавливается напряжение 1.) ,) пропорциональное температуре во внутренней точке тела в момент времени тИмпульсом Пуск на выходе блока управления 1 устанавливается уровень логической единицы, разрешающей поступление импульсов генератора 8 через элемент И 9 на счетный вход счетчика 2. Каждым импульсом генератора содержимое счетчика увеличивается на единицу. К выходам триггеров счетчика 2 подключены входы блока 3 задания начальных условий, величина сопротивления которого в исходном состоянии выбирается таким образом, чтобы для некоторой узловой точки КС-сетки, соединенной с входом блока сравнения 5, выполнялось соотношение1" (г) ( У( г).Изменение содержимого счетчика 2 и, следовательно, сопротивления блока задания начальных условий 3 вызывает изменение тока, втекающего в сетку 4, при этом напряжение в узловой точке увеличивается и при выполнении условия 1;" (г,) = 1) (т,) + ,С-О, приводит к запиранию элемента И 9 уровнем логического нуля, поступающим с выхода блока управления.В счетчике 2 фиксируется код числа Х . В общем случае число М (г;), записанное в счетчике, связано с величиной сопротивления К, (г; ) блока 3 соотношением 4Р (г,) =-11 х, (с . 1 - 1 - . шгде гп - число ступеней квантования,1( - коэффициент пропорциональности(ом/бит) .Искомая величина коэффициента теплоотдачи п(т,) связана с величиной К(г;) соотношением0где г - сопротивление сетки между граничнымузлом и узлом, ближайшим к нему,Л - коэффициент теплопроводности,1 - шаг сетки,Из перепада уровня напряжения на выхо 15 де блока сравнения 3 формирователем импульсов 11 формируется единичный импульс, который поступает на объединенные входы элементов И 10 (количество элементов И равно чис-.лу разрядов счетчика 2) и разрешает выдачу2 кода числа Х, содержащегося в счетчике 2,на выход устройства. Этот же импульс, который может быть использован для синхронизации устройств цифровой регистрации или буферного регистра ЦВМ, цифровой вычислительной машины через элемент задержки 12 устаИ навливает в исходное состояние счетчик 2,а на первых выходах функциональных преобразователей 6 и 7 напряжения 11, = (с,) и1 (г,) соответственно, блок сравнения возвращается при этом в исходное состояние, элемент И 9 открывается, и процесс счета импуль сов в счетчике 2 повторяется для следующегозначения времени и заканчивается переключением блока сравнения при выполнении условия.г" (т,) = у (г,) + Р, Е - О,35Затем одиночным импульсом, сформированным из перепада уровней напряжения на выходе блока сравнения, стробируются элементы И 10 и на выход устройства поступает код числа ХоаОписанные процессы циклически повторяются и процесс моделирования заканчивается при достижении какого-либо из напряжений 1.), (т .) или 1.)(г ) некоторого заранее установленного значения, и на втором выходе одного из функциональных преобразователей 6, 7 при этом формируется уровень логической единицы, который поступает на вход блока управленияи устанавливает на его выходе уровень логического нуля.50Благодаря введению новых элементов и связей между ними повысилась точность решения задачи нестапионарной теплопроводности.55Формула изобретенияУстройство для решения обратной задачинестационарной теплопроводности, содержащееКС-сетку, вход которой соединен с выходом60 блока задания начальных условий, первый вход602964 которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход КС-сетки соединен с первым входом блока срав нения, второй вход которого подключен к первому выходу второго функционального преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения, в устройство введены элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другие входы которого подключены к выходам блока сравнения и блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторыми выходами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, первый выход которого подключен 6ко второму входу блока задания начальных условий, второй выход счетчика соединен с первым входом второГо элемента И, выход которого подключен к выходу устройства, второй вход второго элемента И через формирователь импульсов соединен с выходом блока сравнения, выход формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющему входу счетчика и к одним входам функциональных преобразователей, входы которых подклю цены к входу Пуск устройства и третьемувходу блока управ. пения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР М 297970,МК.1. Ст 06 б 7/46, 1969.2. Авторское свидетельство СССР Мо 414599,МКл. б 06 б 7/46, 1974.Составитель И. ДубининаТехред О. Луговая Корректор П.Макаревич Тираж 826 Подписное Госудьрствеилого ком .тЕта-,о делам изобретении 3035, Москва, Ж, Рауш ал ППП Патент, г. УжгСовета Ми открыская наброд,л. иинстроь СССйд. 4/5роектная, 4