Устройство для решения уравнений теории поля

оц 748450 Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С Об С 7/48 с присоединением заявки Но Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий(71) Заявитель Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕИЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ТЕОРИИ ПОЛЯзадержки и блок задающих напряжений, выход которого подключен к суммирующему входу первого суммирующего усилителя, в обратную связь которого включен управляемый ключевой элемент, управляющий вход которого. соединен со входом блока задания граничных условий, выход которого подключен ко входу второго суммирующего усилите" ля, выход которого через цепочку из последовательно соединенных элементов задержки соединен с выходом блока задающих напряжений, выходы элементов задержки соединены с суммирующим входом первого суммирующего усилителя, выход которого подключен к входу второго суммирующего усилителя.На чертеже представлена структурная схема устройства, причем в качестве примера рассмотрена модель двухмерного уравнения Пуассона.Устройство содержит элементы 1 задержки, входные резисторы 2, вто- рой суммирующий усилитель 3, первый суммирующий усилитель 4, входные резистори 5, б и блок 7 задания граничных условий, резистор 8 и блок задающих напряжений 9. Между Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения различных уравнений теории поля. 5Известен электроинтегратор для решения задач теории поля, содержащий резистивную сетку, которая подключена непосредственно к блоку ввода и контроля йараметров и через наборное поле к блоку коммутации, источник стабилизированных напряжений и масштабирующий блок 1).Наиболее близким техническим ре-шением к изобретению является устройство для решения задач теории поля, содержащее блок сеточной модели, блок управляемых ключей, блок задания граничных условий, цифровой вычислительный блок, блок памяти, блок26 управления и коммутатор 2 .Недостатком известных устройств является громоздкость конструкции. Цель изобретения - упрощение конструкции. Укаэанная цель достигает ся тем, что в устройство для решения уравнений теории поля, содержащее блок задания граничных условий, управляемый ключевой элемент, введены суммирующие усилители, элементы 30 ци .-жС. :-, .Ь 3 .":-.". %7+ , -1 гкк ук4- ) С учетом вышеуказанной системы Р(Чср ( о - МСР ( н1) 4. сР ( и - гп) - сР ( и + гп ) - 6 г 1 ( и )4) ( )Ч ф) (3 )М4.й) выходом усилителя 3 и его суммирующей точкой включен управляемый ключевой элемент 10, управляемый блоком 7 задания граничных условий (цепь управления на чертеже условно показана пунктиром) таким образом, что ключевой элемент 10 замкнут, если на выходе блока 7 есть напряжение, соответствующее граничным условиям.Устройство работает следующим образом.Область, для которой решается уравнение теории полей,. должна быть разбита на узлы, которые вписываются в прямоугольйики с количеством узлов 8 = и п,где Ь - число узлов в строке прямоугольника, и - число строк прямоугольника, Граничные точки области могут занимать любые С учетом принятой системы моделирования функции Ф (х, у) в виде пеоиоТакиаким образом, для нормального функционирования устройства необходимо,чтобы блок задания граничных условий 7 генерировал сигнал, соответствующий заданным значениям функцииФ (х, у) на границах области, т.е.имел амплитуду, пропорциональнуюграничным значениям Ф (х, у) в интервалы времени, соответствующиеположениям граничных узлов. Кромеэтого необходимо, чтобы блок 9 генерировал сигнал, соответствующийзаданнбй правой части уравненияППуассона Г (х,у), в такой же формрме,лри этом уравнение (3) справедли овд я любого си , т.е, для любоговнутреннего узла области,Длф интервалов времени, соответствующих граничным узлам, напряжениеИа выходе блока 7 отлично от нуля.Этоо напряжение управляет работойЭлемента 10, который замыкается. Приэтомм напряжение на выходе усилителяЭ ар вно нулю, и напряжения, соответствующие в различные интервалы вреМени граничным условиям в граничныхузлах области через усилитель 4, который в данном случае работает в режиме инвертора, поступают на вход 4узлы указанного прямоугольника, т,е,граница области может иметь любуюконфигурацию. Решение задачи в устройстве получается в виде периоди"ческого сигнала с периодом Т = дг Э,д д с интервал времени, отводящийся для одного узла области, Узлы прямоугольника нумеруются естественным образом (слева направо и вниз)и для каждого узла рассматриваемойобласти, значение искомой функцииФ (хк, ук)= Ф(п), где и - номер узла области пропорциональный амплитуде сигнала, на и-ом интервале времеНИ, Сп= ПЬг,В данном случае в качестве приме 5 а ар р ссматривается двухмерное уравнение Пуассона, которое в конечноразностной форме для точки с координатами (х; у) имеет вид: 25 нумерации узлов (1) можно записать: дического сигнала с периодом Т =дгц(2)можно записать в виде первого элемента 1 задержки, в ко орм осуществляется задержка наодин такт, т,е. на интервал времениьс.Для интервалов времени, соответствующих внутренним узлам области,напряжение на выходе блока 7 отсут ствует, ключевой элемент 10 разомкнут и усилитель 4 производит вычисление по формуле (3), Напряжение свыхода усилителя 3 через усилитель 4также поступает на вход элемента 1 50 задержки.Количество элементов 1 задержкии величийы задержек элементов 1 задер ки завйсят от вида решаемого уравнения и определяются выражением, записанным в конечно-разностной форме аналогично выражению (3), которое получено для уравнения Пуассона,Переходный процесс, возникающий вноустройстве, соответствует итерациму пРоЦессУ вычисления Ф(х, у)иондли внутренних узлов. После окончания переходного процесса, т,е. когда. напряжение на выходе усилителя 4станет непериодическим с периодомзначение сигаТ = Ьгеинтервале времени становится пропор748450 управляющий вход которого соединенсо входом блока задания граничныхусловий, выход которого подключенко входу второго суммирующегоусилителя, выход которого черезцепочку из последовательно соединенных элементов задержки соединенс выходом блока задающих напряжений,выходы элементов задержки соединены с суммирующим входом первого 1 О суммирующего усилителя, выход которого подключен к входу второгосуммирующего усилителя. Составитель И. Дубинин Техред А, Куликовская КорректМуска ор дакто Подписнокомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5 367/13 Тираж 75 Ц 11 ИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушаказ лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,циональным значениям функции Ф (и), где и - номер узла области.Применение устройства позволяет резко сократить габариты устройства, облегчает вывод информации, который осуществляетсяиз одной точки и упрощает устройство.ФормУла изобретенияУстройство для решения уравнений теории поля, содержащее блок задания граничных условий, управляемый ключевой элемент, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения конструкции, в него введены суммирующие усилители, элементы задержки и блок задающих напряжений, выход которого подключен к суммирующему входу первого суммирующего усилителя, в обратную связь которого включен управляемый ключевой элемейт,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 500530, кл. С 06 С 7/46, 1972.2, Авторское свидетельство СССРФ 523423, кл. С 06 С 7/48, 1974.