Устройство для моделирования стационарных физических полей

Союз СоветскихСециалистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. 6 06 6 7/48 3 Ьваврстюимй квивтвт СССР ю аваает кзвбретекка и вткрытввГА.П. Арсеньева и М. М, ВайнерЛенинградское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектноизыскательского и научно-исследовательского института,Тидропроект" им, С. Я, Жука(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 1Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено длямоделирования физических полей и можетбыть использовано при решении краевых задач математической физики,Известно устройство для моделированияфшических полей, содержащее В-сетку, встабилизаторов тока и е потенциометров (1.Недостатком известного устройства явля.ется грбЪвздкость и сложность конструкциияри решении многомерных задач,Наиболее близким техническим решениемк предлагаемому является устройство длямоделирования стационарных физических полей, содержащее Й-сетку, источник опорного15напряжения, делитель напряжения, регистрирующий блок и добавочные резисторы 2.Однако известное устройство имеет низ.кую точность моделирования за счет шунти-рующего действия добавочных резисторов. 20Цель изобретения - повышение точностимоделирования,Поставленная цель достигается тем, что вустройство, содержащее й-сетку, источник опорного напряжения, подключенный к одному выводу делителя напряжения, другойвывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, и регистрирующий блок, введены масштабные резисторы, интегратор идифференцирующие конденсаторы, причемпервый, второй и третий выходы делителянапряжения соединены соответственно с пер.выми выводами первого, второго и третьегодифференцирующих конденсаторов, вторыевыводы которых подключены к соответствующим граничным узлам й-сетки и кпервым выводам масштабных резисторов,вторые выводы которых;соединены с шиной нулевого потенциала, выход: В-сеткиподключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего, блока,На чертеже изображено предлагаемое устройство.Устройство содержит Я-сетку 1, содержа.щую резисторы 2, граничные узлы 3 первого рода, граничные узлы 4 второго родаи граничные узлы 5 третьего рода, диф.942062 5 ч.0 5 а 20 Ч О Ч Устройство для моделирования стационарных физических, полей, содержащее й -сетку, источник опорного напряжения, подключенный к одному выводу делителя напряженин, другой вывод которого соединен сшиной нулевого потенциала, и регистрирую- Ощии блок, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены масштабныерезисторы, интегратор и дифференцирующиеконденсаторы, причем первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединенысоответственно с первыми выводами перво.го, второго, и третьего дифференцирующихконденсаторов, вторые выводы которыхподключены к соответствующим граничнымузлам йсетки и к первым выводам масштабных резисторов, вторые выводы которыхсоединены с шиной нулевого потенциала, выход Я-сетки подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего блока. рода.Уравнение (1) является обыкновенным дифференциальным уравнением первого порядка относительно Чс , в котором чпенД.гбможно рассматривать как возмущфщее воздействие,3 ЧОВ установившемся режиме (пригЙ = О) решение этого уравнения совпадает с исковым, если возмущающее воздействие . (граничное условие) равно заданному.Из теории дифференциальных уравнений известно, что реакция линейной системы на заданное воздействие равна интегралу от45 этой реакции по времени на производную от заданного воздействия.Поэтому если величина емкости конденсаторов. 6 и скачка напряжения Е подобраны .так, что ооСЕ с сйт:, ИОгде Э - заданное значение тока на гра.нице, то, проинтегрировавполучающуюся в узлах сетки переходную функцию, получим искомое решение, последнее реализуется с З 5аю. Источниинятые в и информациинимание при 3экспертизе говая ки"Машгиэ" 56 3ференцирующие конденсаторы 6, делитель 7 напряжения, источник 8 опорного напря. жения, масштабные резисторы 9 и 10, ин. тегратор 11 и .регистрйрующий блок 12,Устройство работает следующим образом.В момент пуска модели напряжение исто ника 8 опорного напряжения скачкообразно возрастает от нуля до своего номинального значения и с выходов делителя 7 напряжения сигналы соответствующих значений .поступают через дифференцирующие конденсаторы 6 в граничные узлы модели.Уравнение для граничного узла имеет при этом вид скачкообразное напряжение навыходе делителя напряжения;напряжение в граничном узлесетки;напряжение в 1-ом внутреннемузле сетки;емкость конденсатора 6;сопротивление резисторов 8 сетки 1;величина сопротивлений соответственно для граничных узловпервого и третьего рода;для граничного узла второго 4помощью интегратора 11, Так как в общемслучае имеют место граничные условия пер.вого, второго и третьего рода, то при ис.пользовании устройства следует предварительно преобразовать граничные условия первогои третьего рода в граничные условия вто.рого рода, что осуществлено известным иээлектротехники способом, Следует отметить,что граничные условия первого и третьегорода реализуются аналогично, ибо различиеэтих видов граничных условий заключаетсялишь в различной величине резисторов9 и 10, имеющих неодинаковый физический,смысл,. Таким образом, способ, реализуемый вустройствесвободен от методической ошибкиприсущей прототипу, и, следовательно,при надлежащем выборе параметров моделирования достигается поставленная цель -мщение точности моделирования Формула изобретени 1. Николаев Н, С. и др. Аналонематическая машина УСМ - 1, М.,1962, с, 45-49,2, Николаев Н, С. и др. Аналоговая математическая машина УСМ - 1, Для решениякраевых задач математической физики, М.,942062 тор Н,Гришанова Тираж 731 . ПодписноеИПИ Государственного комитета СССделам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4