Устройство для решения обратных задач теплопроводности

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ еРэле- фь предвар го подк счетчикательной руппа вановки о ор бна к группеорой тактовы ка памяти,ойства соевход ус им вход тчика и ен с вычит м третьего с вторыми реверсивного с входами первог о элемент вто подключен етьи входы кот ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР 9 983722, кл. С 06 С 7/46, 1983,Авторское свидетельство СССР 9 1146695, кл. С 06 С 7/48, 1983. (54)(57) УСТР 011 СТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее блок формирования коэффициента теплообмена, состоящий из токозадающего резистора и ключа, К-сетку, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к первому выводу токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с информационным входом ключа, выход которого подключен к граничному узлу К-сетки, блок памяти, первый реверсивный счетчик, элемент 2 И, счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, Р-триггер, выход которого подключен к управляющему входу ключа, первый тактовый вход устройства соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, группа выходов которого подключена к первой группе входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторая группа входов которого соединена с группой выходов блока памяти, группа адресных входов которого подключена к группе выходов счетчика, второй тактовый вход устройства соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика и синформационным входом П-триггера,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повьппения точности, в неговведены два элемента И-НЕ, второйи третий реверсивные счетчики, дваэлемента ЗИ, инвертор, Т-триггер,элемент ИЛИ, дифференциальный усилитель и блок моделирования изменения температуры среды, выполненный в виде преобразователя частоты в напряжение, выход которогоподключен к первому входу дифференциального усилителя, выход которогоподключен непосредственно к первомувходу первого элемента ЗИ и черезинвертор - к первому входу второгоэлемента ЗИ, выход которого соединес вычитающим входом второго реверсиного счетчика, группа выходов которого соединена с группой информационных входов блока памяти, вход записи которого подключен к выходуэлемента ИЛИ, вход запуска устройства соединен со счетным входомТ-триггера, прямой выход которогоподключен к стробирующему входу ивого элемента И-НЕ, элемента 2 И,мента ИЛИ и к первому стробирующему входу второго элемента И-НЕ,выход которого соединен со стробирующим входом второго реверсивногок обратному выходу Т-триггера, первый тактовый вход устройства соединен с суммирующим входом третьегореверсивного счетчика и с вторымстробирующим входом второго элемента И-НЕ, группа информационных входов которого подключена к группаминформационных входов элемента ИЛИи первого элемента И-НЕ и к группевыходов первого реверсивного счетчика, выход первого элемента И-НЕсоединен со счетным входом счетчикаи с входом преобразователя частоты 206821в напряжение, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к стробирующему входу третьего реверсивного счетчика, выход которого соединен с информационным входом элемента 2 И,выход которого подключен к синхронизирующему входу В-триггера, центральный узел К-сетки подключен квторому входу дифференциальногоусилителя, выход первого элементаЗИ соединен с суммирующим входомвторого реверсивного счетчика.Изобретение относится к вычислительной технике и предназначенодля. определения коэффициента теплообмена, входящего в граничные условия третьего рода, при решении обратных задач нестационарной теплопроводности,Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможностирешения обратных задач, а также повышение точности его работы за счетболее точного задания граничныхусловий и цифрового способа формирования управляющего сигнала.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - времеынаядиаграмма, поясняющая работу устройства.Устройство содержит К-сетку 1,блок 2 формирования коэффициентатеплообмена, состоящий из токозадающего резистора 3 и ключа 4, источник5 постоянного напряжения, 0-триггер6, элемент 2 И 7, элементы ЗИ 8 и 9,элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик11, счетчик 12, реверсивный счетчик13, реверсивный счетчик 14, Т-триггер 15, блок моделирования изменениятемпературы среды, выполненный вниде преобразователя 16 частоты в напряжение, дифференциальный усилитель17, инвертор 18, элемент И-НЕ 19,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, блок 21гвамяти и элемент ИЛИ-НЕ 22.Работа устройства сводится к определению временной зависимости коэфФициента теплообмена с(1) в граничныхусловиях П рода оС(1)(Тс Й 1 - Тиййпдт- по нзвеотноиу изменению зевисимости температуры в некоторыхточках исследуемого объекта, моделируемого К-сеткой 1, Коэффициенттеплообмена 0 С ) в устройстве моделируется блоком 2, а температура 10 среды Тс(Г.) - блоком 5. Таким образом, в процессе решения задачи напредлагаемом устройстве определяется закон изменения во времени величины проводимости резистора 20 т)= 15 =Ю(1) , которая задается относительной длительностью 7 д (1)= -ТиТпрямоугольных импульсов, подаваемыхна управляющий вход ключа 3 с выхода0-триггера 6, где Т- период следова ния импульсов; Т - длительность им -пульсов,Устройство работает следующим образом.Время решения задачи разделяется 25 на и периодов длительностью Т. Изуказанных ш периодов нечетные соответствуют непосредственному решениюзадачи, а четные - осталову решениядля корректировки параметров модели 30 и измерения результатов решения.Работа устройства начинается с момента подачи на вход запуска устройства тактовых импульсов частотыТ- Каждый нечетный импульс 35переводит Т-триггер 15 в состояние"0", что необходимо для организацииработы сетки в режимах "Решение"и "Останов". На счетные входы ц-разрядного счетчика 11 (ш=2) с первого и второго тактовых входов устройства поочередно подается по 2импульсов с тактовой частотой Гт таким образом, что в первой половинепериода они подаются на его обратныйвход, а во второй на прямой, В подготовительный период, предшествующийначалу решения задачи, считываютсяпредварительно записанные в нем кодычисел, соответствующие начальномузначению искомого коэффициентаЭти коды в блоке 20 сравниваютсяпоследовательностью кодовых комбинаций, поступающих со счетчика 14,выполняющего в устройстве функциюцифрового генератора функции треугольной Формы, который и формируетна выходе то убывающие, то возрастающие коды чисел от 11, , 1 до000, , 0 и наоборот. В моментсравнения этих кодов на выходе блокаМ11 дважды в периоде появляются симметрично расположенные относительноего центра импульсы, подаваемые через элемент 7 на С-входы 0-триггераб, Р-вход которого соединен с первымтактовым входом устройства. 0-триггер формирует прямоугольный импульс,т,относительная длительность с( Ткоторого определяется кодом числа,записанного в блоке 21, пропорциональном начальному значению коэффициента теплообмена 0 . Этот импульспоступает на управляющий вход ключа3 блока 2,В результате решения задачи с заданным начальным значением Ф; навыходе модели появляется напряжение,пропорциональное температуре во внутренних узловых точках объекта. Этонапряжение в блоке 17 сравниваетсяс напряжением блока 16, моделирующего заданную по условию задачи зависимость изменения температуры всоответствующей точке исследуемогообъекта. В зависимости от знакаразности положительныйсигнал появляется на выходе только одного изэлементов 3 И 8 или 9. В первую половину периода останова решения, когдаосуществляется сравнение указанныхнапряжений, на остальные входы элементов 8 и 9 поступают импульсы с20 б 821 4 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 55 инвертирующего выхода Т-триггера 15 и тактовая частота Г с первого тактового входа устройства, Выходной сигнал одного изэлементов 8 или 9 в виде некоторого числа тактовых импульсов, пропорционального сигналу ошибки, поступает на прямой или обратный счетный вход блока 13, увеличивая или уменьшая значение записанного в нем параллельным путем из блока 21 в конце периода решения кода. В конце первой половины периода останова с выхода блока 13 скорректированное значение кода переписывается в блок 21, Для этого на его стробирующий вход записи в конце первой половины периода останова с блока 10 подается логический "О".1Таким образом, закончилась первая итерация подбора коэффициента К в первом периоде решения задачи. Для перехода на следующий период решения к информационным выходам триггеров счетчика 14 подключен элемент ИЛИНЕ на о-входов, на выходе которого импульс появляется через каждый 4.2 тактовых импульсов, когда все триггеры счетчика 14 находятся в состоянии "0" в период останова. Импульсы с выхода элемента 22 с частотойто--- поступают на счет 2 2 Т 4 2 Фный вход Р -разрядного счетчика 12, емкость которого определяется числом периодов решения задачи, Информационные выходы триггеров счетчика 12 соединены с адресными входами блока 21, Таким образом, с появлением каждого импульса на выходе блока 22 меняется адрес блока 21, из которого происходит считывание и перезапись информации и начинается подбор коэф- Фициента Й в следующем периоде решения задачи аналогичным образом. Итерационный процесс подборапроисходит до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе блока 17 для каждого интервала времени не станет рав - ным нулю. Это происходит благодаря периодизации процесса решения задачи, на КС-сеточных моделях.По окончании решения задачи в каждой ячейке блока 21 записан кодовьп эквивалент искомого коэффициента с; для соответствующего момента времени.120682,1и, УпраРи Зад 0 Саид апось 21Фиг. иЗаказ 8716/52 Тираж б 73 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгородул.Проектная,4