Устройство для решения дифференциальных уравнений

, 12576 7 38 51) 4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОР ВИДЕТЕЛЪСТВУ енц аСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(46) 15.09.86. Бюл, к 34 (7.1) Институт проблем моделирования в энергетике АН .УССР(56) Пухов Г.Е. Диффер иальный анализ электрических чисел. Киев; Наукова думка, 1982.. Авторское свидетельство СССР У 1171815, кл, С 06 С 7/38, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕН ЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ(57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для осуществления прямого и обратного дифференциальных преобразований функций, заданных реальными сигналами, а также для аналитической аппроксимации сигналов построения экономичных аналоговых з поминающих устройств и т.п. Цельизобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства для решения дифференциальных уравнений с использованием операционных методов. Устройство содержит две группы интеграторов, две группы умножителей, переключатели, блок формирования линейного преобразования матричного типа, блок регистрации и обратимый сумматор. Новым в предлагаемом устройстве является то, что оно содержит обратимый сумматор, связанный с перечисленными выше элементами соответствующими связями,чтоФъ позволяет за счет введения эффекта .обратимости повысить производительность аналоговых и гибридных вычислительных систем при реализации функцмй Св запоминания аналоговых сигналов и реализации систем с запаздывающим аргументом. 1 ил.Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике, предназначено для исследования нелинейных динамических объектов с использованиемаппарата дифференциальных преабразований и может быть использовано такжедля запоминания Функций, заданных реальными Физическими сигналами, преобразования масштаба аргумента и введе 10ния регулируемого запаздывания.Цель изобретения - повышение точности и расширение Функциональныхвоэможностей устройства для решениядифференциальных уравнений в частиобратимости его работы.15На чертеже схематично изображенопредлагаемое устройство.Устройство содержит интеграторы1(1),. 1(2) 1(п) первой группы,интеграторы 2(1),2(2)2(п) второй 0группы, умножйтели первой группы 3(1),3(2)3(п), умножители второй группы 4(1),4(2)4(п), блок 5 задания начальных условий, переключатели6(1), 6(2)6(п+2), 6(п+3), обратимый сумматор 7 блок 8 Формированиялинейного преобразования, блок 9 регистрации,Устройство работает следующим образом.30Устройство предназначено для определения аппроксимирующего дифференциального спектра сигнала, действующего на (и+2)-м выводе обратимого сумматора 7, запоминания этого спектра 35и формирования восстановленного сигнала с возможностью измерения временного масштаба и реализации Функциизапаздывающего аргумента.В зависимости от положения переключателей 6(1), 6(2)6(п+2),6(п+3) устройство может находиться водном иэ трех следующих режимов.Режим определения аппроксимирующего дифференциального спектра сигнала, 45Этот же режим используется для записианалогового сигнала как Функции времени,Режим хранения элементов аппроксимирующего дифференциального спектра 50исследуемого сигнала. В этом же режиме осуществляется экономное хранениеэлементов спектра запоминаемой Функции.Режим восстановления аппроксимированного сигнала, Этот же режим является режимом воспроизведения записанной функции, при котором возможно изменение масштаба аргумента и введение запаздывания.В первом режиме переключатели 6(1), 6(2)6(п) находятся в положении, при котором выходы интеграторов 2(1) 2(2)2(п) второйгруппы отключены от входов умножителей 3(1),3(2), ,3(п) первой группы, которые этими же переключателями соединены с шиной нулевого потенпиала. Тем самым на выходах умножителей 3(1), 3(2)3(п) первой группы, соединенных с соответствующими и выводами обратимого сумматора 7, находятся нулевые потенциалы, Обратимый сумматор 7 эквивалентен двухвходовому сумматору, на одном из выводов которого действует анализируемый или запоминаемый сигнал. В соответствии с уравнением обратимого сумматора в этом случае на оставшемся выводе появится этот анализируемый сигнап с противоположным знаком.Переключатель 6(п+1) находится в разомкнутом состоянии и не препятствует поступлению инвертированного значения входного сигнала на объединенные входы умножителей4(1), 4(2),,4(п) второй группы, На вторые входы этих умножителей поступают сигК палы, пропорциональные ( в , ) , с выходов каскадно соединенных интеграторов 1(1), 1(2)1(п) первой группы Переключатель 6(п+2) находитсяв положении, при котором с выходаблока 5 задания начальных условий навход интегратора 1(1) первой группыпоступает напряжение положительнойполярности,Инте.граторы обеих групп работаютв теченье анализируемого отрезка времени О 6Т одновременно с поступлением входного сигнала,кСигналы, пропорциональные ( в )н фпроходя через умножители 4(1), 4(2),.на инвертированное значение входногосигнала и поступают на входы блока 8формирования линейного преобразования таким образом, что на входы интеграторов 2(1), 2(2)2(п) второйгруппы поступают линейные комбинацииупомянутых произведений, необходимыедля образования компонент аппроксимирующего дифференциального спектра навыходах интеграторов 2(1), 2(2)2(п) второй группы, Эти компонентыи- к1 й) =,С 1 В) ( - ), (1)к:оИасштабная постоянная Н , входящая в выражение (1), принципиально может иметь значения, отличающиеся от значений, которые она имела в первом режиме работы устройства, и 50 поступают также на входы блока 9 регистрации.В режиме хранения переключатели 6(1), 6(2)6(п) остаются в прежнем состоянии, а переключатель 6(п+1) 5 переключается в противоположное состояние и подключает шину нулевого потенциала к объединенным входам умножителей 4(1), 4(2) 4(п) второй группы и соответствующему входу обратимого сумматора 7.Это состояние может сохраняться неограниченно долго в зависимости от свойств интеграторов 2(1), 2(2) 2(п) второй группы, которые находятся 15 в режиме хранения напряжений конденсаторов, включенных в обратные связи операционных усилителей.В последнем режиме работы устройства переключатели 6(1), 6(2) ., 20 б(п) переключаются в противоположные положения, при которых входы умножителей 3(1), 3(2)3(п) первой группы подключаются к выходам интеграторов 2(1), 2(2)2(п) второй 25 группы, Переключатель б(п+1) сохраняет свое положение, соответствующее режиму хранения, а переключатель 6(п+2) переключается в противоположное положение, обеспечивающее подачу 30 напряжения отрицательной полярности с второго выхода блдка 5 начальных условий на вход интегратора 1(1) первой группы, Переключение (и+3)-го переключателя обеспечивает режим ввода З или вывода для (и+2)-го вывода обратимого сумматора 7.Таким образом, обратимый сумматор 7 превращается в (и+2)-е входовое устройство, причем на выходе этогосумматора, где ранее действовал анализируемый сигнал, теперь с началом работы интеграторов 1(1), 1(2) 1(п) первой группы появляется его аппроксимация в соответствии с формулой 45 тем самым обеспечивается изменениемасштаба аргумента,Формула изобретенияУстройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее блок задания начальных условий, и+1 переключателей, блок регистрации, блок формирования линейного преобразования, две группы из и умножителей, две группы из п интеграторов, выход каждого х-го интегратора первой группы соединен с входом (и+1)-го интегратора первой группы и с первыми входами соответствующих умножителей первой и второй групп, выходы умножителей второй группы соединены с группой входов блока формирования линейного преобразования, группа выходов которого подключена к соответствующим входам интеграторов второй группы, выходы которых соединены с группой входов блока регистрации и через и переключателей подключены к вторым входам соответствующих умножителей первой группы и соединены с шиной нулевого потенциала, вторые входы умножителей второй группы через. (и+1)-й переключатель подключены к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения точности и расширения класса решаемых задач за счет учета запаздывания и возможности изменения масштаба времени, в него введены (и+2)-й и (п+3)-й переключатели и обратимый сумматор, первые и выводов которого соединены с соответствующими выходами умножителей первой группы, вход первого интегратора первой группы через (и+2)-.й переключатель подключен к выходам напряжения положительной и отрицательной полярности блока задания начальных условий, (и+1)-й вывод обратимого сумматора подключен к вторым входам умножителей второй группы, (и+2)-й вывод обратимого сумматора через (и+3)-й переключатель соединен с входом задания анализируемого дифференциального сигнала устройства и выходом аппроксимации- дифференциального спектра устройства.орректор С.Шекмар Редактор Е пча 49 Тираж 671 П ВКИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий 113035,. Москва, Ж, Раушская наб.,д, каз 4959/ писно 4 5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,