Устройство для решения обратных задач теории поля

. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ Св(71) Институт проблем мя АН Украинской ССР(56) 1, Авторское свидетельство СССР 9 744647, кл. С 06 С 7/56, 1980,2. Мацевитый Ю.М, и др. Решение обратных .задач теплопроводности на электрических моделях. Киев, "Наукова думка", 1980, с. 35 (прототип) .:(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее к -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде групп ключей, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, группа ,выходов которого соединена с первой ,группой входов блока сумматоров, ,вторая группа входов которого под" О. 1109767 А ключена к группе центральйых узлов 1 -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электро. механического коммутатора, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок задания начальных условий, блок задания граничных условий, ана- лого-цифровой преобразователь, блок регистрации и блок сравнения, выход, которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока задания начальных условий подключены соответственно к второй груп-пе центральных узлов-сетки и к информационному входу электромеха-. нического коммутатора, выходы кото- буфф рого. соединены с входами соответствующих пар групп ключей, граничные Ф узлы 1 -сетки подключены к выходу блока задания граничных, условий группа выходов блока сумматоров подключена к группе входов блока срав" нения.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для восстановления геометрической конфигурации тела по ограничениям на значения физического 5 поля в контролируемых точках тела. 50 Известно устройство, содержащее% -сетку, блок сравнения, делительнапряжения, блок управляемых резисто Оров, блок интеграторов. При этом вы.ходы Й -сетки подключены к первымвходам блока сравнения, вторые входыкоторого соединены .с первыми выходами делителя напряжения, вторые выходы делителя напряжения подключенык первым входам блока управляемых резисторов, второй вход которого соединен с выходами блока интеграторов,вход которого пОдключен к блоку 2 Осравнения, выход управляемых резисторов соединен с к -сеткой 1.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство, содержащее К -сетку, делитель напряжения, сумматор, усилитель,сервопривод, блок управляемых резисторов. При этом выход Р -сетки соединен с первым входом сумматора,второй вход которого подключен к дели-ЗОтюлю напряжения, выход которого подключен к усилителю, выход которогосоединен с сервоприводом, выход которого подключен к блоку управляемыхрезисторов, выходы которых соединены35с К -сеткой 21.Однако устройство имеет низкую точность, не может быть использованодля восстановления геометрическойконфигурации тела по ограничениямна значения физического поля в контролируемых точках тела.Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональныхвозможностей устройства,Поставленнаяцель достигается тем,что в устройство, содержащее 1 -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в видегрупп ключей, источник постоянногонапряжения, выход которого подключенк входу делителя, группа выходовкоторого соединена с первой группойвходов блока сумматоров, вторая группа входов которого подключена кгруппе центральных узлов-сетки,усилитель, выход которого соединенс управляющим входом электромеханического коммутатора, введены блок задания начальных условий, блок заданияграничных условий, аналого-цифровойпреобразователь, блок регистрациии блок сравнения, выход которого через усилитель подключен к входуаналого-цифрового преобразователя,выход которого соединен с входом блока регистрации, выхОды блока заданияначальных условий подключены соответственно к второй группе центральных узлов 1 -сетки и к информаци-.онному входу электромеханического коммутатора, выходы которого соединены свходами соответствующих пар группключей, граничные узлы Р -сеткиподключены к выходу блока заданияграничных условий, группа выходовблока сумматоров подключена к группевходов блока сравнения,На чертеже изображено предлагаемое устройство.Устройство содержит .1 -сетку 1,блок 2 задания граничный условий,блок 3 задания начальных условий,блок 4 сумматоров, делитель 5, блок6 сравнения, усилитель 7, электромеха.нический коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10регистрации, источник 11 постоянного напряжения. Кроме того, 1 -сеткасодержит группы ключей 12 и масштабные резисторы 13.Устройство работает следующимобразом.ФВ начальном состоянии движок элек- тромеханического коммутатора 8 находится на клемме "0", которая не связана а к. -сеткой. В этом случае на всю границу области (границу 1 -сетки) подается граничное условие из блока 2, кроме того, по заданным интенсивностям источников поля, задаваемых блоком 3 задания начальных условий,-сетка 1 формирует физическое поле, которое характеризуется изменением потенциала в пространстве (в узлах % -сетки). При этом сигналы из центральных узлов 1 -сетки 1 поступают на первые входы блока 4 сумматбров, на вторые входы которого подаются заданные сигналы с выхода делителя 5 напряжения, который зачитан от источника 11, Эти сигналы пропорциональные заданным допустимым значениям температуры в соответствующих точках области (в узлах Р -сетки). Сигналы рассогласования с выходов блокасумматоров поступаютв блок 6 сравнения (выделения максимального значения среди невязокмежду допустимыми и полученными помодели значениями физического поля). 5.Результирующий сигнал из блока 6сравнения поступает на усилитель 7,откуда подается на электромеханический коммутатор 8, ротор которого механически связан с движком, которыйподключает клеммы от блока 3 черездвижок и соответствующую клемму подает ток на ключи 12-сетки 1,с помощью которых происходит отключение В -сетки 1, Кроме того, сигнал 15из коммутатора 8 поступает на аналого-цифровой преобразователь 9 "Уголкод", который формирует сигнал,соответствующий числу отключенных рядов К -сетки. Поскольку шаг 1 -сетки известен (также как и масштабымоделирования), то в случае необходимости возможен переход от числаотключенных рядов-сетки к измененным линейным размерам области 25(тела).Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить моделирование обратных задач теории полядля случая восстановления геометричес"30кой формы тела (изменения геометрических характеристик1.-сетки) поограничениям на значения физическогополя в контролируемых точках тела. При решении на ЭЦВМ задач оптимизации формы телы (восстановления геометрической конфигурации тел 4 по ограничениям на значения поля в контролируемых точках тела необходимо многократно решать краевую задачу математической физики, задавая каждый раэ с некоторым шагом различные формы (или размеры) области, Таких итераций необходимо сделать около 100-200, а для решения краевой задачи (одна итерация) необходимо затратить 1 ч (БЭСМ-б), т.е. для решения всей задачи восстановления геометрической конфигурации тела необходимо затратить 100-200 ч машинного времени. Стоимость 1 ч машинного времени составляет 100 руб., кроме того, в течение года решается не менее 30 задач. Таким образом, применение ЭЦВМ для решения такого класса задач в течение, года только в одной организации требует затрат не менее 300000 руб.Использование предлагаемого устройства позволяет получить решение практически мгновенно. Отсюда следует эффективность использования устройства в практике проектирования. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет за счет проведенной оптими- зации сократить вес и габариты проектируемой конструкции, что увеличивает сумму годового экономического эффекта.1109767 рректор С. Шекм каз б 086/35 Тираж б 99 НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений иоткрытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., писное 4/ Патент Ужгород, ул., Проектная, 4 Составитель В.Рыбинтор Н.Бобкова Техред М.Гергель