Устройство для решения краевых задач теории поля

.А.Мирошкленкова,Аксенов81.333(0- 24 Бюл. В 39ин, Э.С.Козлов,А.П.Спалвинь 8.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство ССС В 661566, кл. С 06 С 7/46, 1977.Авторское свидетельство СССР У 999070, кл. С 06 С 7/46, 1980,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ(57) Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной техникеи может быть использовано для решения задач теории поля со сложнымиобластями произвольной конфигурации.Цель изобретения - повышение точности моделирования. Устройство содержит блок задания начальных и граничных условий, 1 -сетки, блоки повторителей, блоки масштабных усилителей,ко".мутаторы и регистры памяти. Устройство позволяет коммутировать области произвольной конфигурации и повысить точность при решении задачтеории поля, 2 ил.Изобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике иможет быть использовано для решениязадач теории поля со сложными областями произвольной конфигурации. 5Изобретение может быть использованопри исследовании Физических полейс большим диапазоном изменения еепарам тров.10Цель изобретения - повьппение точности моделирования.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг, 2 - фрагмент коммутации узлов 1 -сеток 2,поясняющая работу устройства.Устройство содержит блок 1 задания начальных и граничных условий,первую к -сетку 2 вторую Р -сетку 2, первый 3, второй 4, третий5 и четвертый б блоки повторителей,первый 7, второй 8,третий 9 и четвертьп 10 блоки масштабных усилителей, первый 11 и второй 12 регистрыпамяти, первый 13 и второй 14 коммутаторы.Блоки 3-6 повторителей содержатповторители 15. Блоки 7-10 масштабных усилителей содержат масштабныеусилители 16. Коммутаторы 13 и 14 со 30держат ключи 17,Устройство работает следующимобразом.Краевая задача для уравнений Лапласа приводится методом сеток к системе конечно-разностных уравнений З 5ДХ=Ь, Область решения краевой задачи произвольной формы разбиваетсяна ряд прямоугольных фрагментов. Размеры фрагментов в сеточных узлахвыбираются равными размерам секцийсопротивлений, а число фрагментовберется равным числу секций так,чтобы каждый Фрагмент области моделировался соответствующей секциейсетки. Коммутация секций сетки сопро- ф 5тивлений в единую область моделирования осуществляется следующим образом.Для каждой секции сетки присваивается определенный номер и определяется для каждой секции сетки номера соседних справа и слева секцийсетки по координате 1 . Номера секций сетки записываются в регистр 11памяти для включения соответствующих 55ключей между секциями коммутатора13 граничных проводимостей по координате 1 . Аналогично определяются для каждой секции номера соседнихсверху и снизу секций сетки по координатеи заносятся в регистр 12памяти Гля включения ключей коммутатора 14 граничных проводимостейпо координате. Если размеры секции сетки сопротивлений по координате Х равны и узловым точкам,а размеры секции сетки по координатеравныузловым точкам,то для соединения каждой секции с соседями справаи слева по координате у одновременно включаются 2 р ключей, а соседними секциями сверху и снизу покоординате- 2 ключей,На фиг. 2 показана цепь коммутации двух граничных узловых точексекций сетки сопротивления. В каждой цепи граничной проводимости последовательно включены масштабныйусилитель 16 блока 9, ключ 17 наМОП - транзисторах и повторитель 15блока 3, Масштабный усилитель 16,расположенный в непосредственной близости от узловой точки, обеспечивает высокую помехозащищенность цепикоммутации, изменение масштаба понапряжению при передаче потенциалаузловой точки одной секции сеткик другой, а также развязку узловойточки от обратных токов ключей коммутатора 13. Повторитель 15 блока3 исключает влияние сопротивлениязамкнутого ключа на распределениепотенциалов в граничной узловой точке, а также обеспечивает высокуюпомехозащищенность выходов коммутатора 13.Матрица А системы конечно-разностных уравнений АХ=В моделируется секциями сетки сопротивлений, связанныхобластью моделирования произвольнойформы коммутаторами 13 и 14 гранеичных проводимостей. Матрица б правой части моделируется источникамитока и напряжения блока 1 заданияначальных и граничных условий. Длякаждого-го фрагмента области определяется величина максимальногозначения коэффициента а,мат 1 максрицы 1 и максимальное значение величины правой части Ь,Исходямаксиэ максимальной величины набираемойпроводимости сеткиа и задаваемого тока 1для каждой секцииопределяются локальные масштабы попроводимостям О,максвекеИ ПО ТОКУмас Ь, ф Рассчитываются и задаются в секциях сетки величины проводимости ал д и величины токов Т = й Б 5в блоке 1 гр ничных и начальных условий, В узловых точках секций сетки сопротивлений получается распределение потенциалов, максимальное значение которого равно 1 О 0 а 1 махс 1-О;макс ) Рц,К 2= /ц =8 ц,35 Для использования распределения потенциалов на сетке сопротивленийв качестве искомого решения необходимо коды потенциалов каждой секцииумножить на локальный поправочныйкоэффициент Оба)45 где а - общий для всей сетки" в овц9 масштаб по напряжению.Полученное аналоговое решение можетбыть использовано как окончательное50решение системы конечно-разностныхуравнений или может быть использовано в качестве начального приближениядля итерационного процесса уточнения решения на ЭВМ.55Таким образом, введение новыхсвязей и дополнительных блоков для где ., - локальный масштаб по напряжению, при этом Ом= И , /И,;М;ма, - максимальное значение искомого решения.Если масштабы по напряжению р вдвух смежных секциях сетки 1 и+ 1выбираются неравными, то в масштабныхусилителях 16 блока 9 задается коэффициент передачигбдля передачи потенциаловсекции ф сетки сопротивлений на выход граничных проводимостей 1 + 1 секции сетки,Для передачи потенциалов+ 1 секции на выход граничных проводимостейсекции коэффициент передачи за- З 0дается равным коммутации секций сетки в областьмоделирования произвольной формы, атакже введение блоков развязывающихповторителей и масштабных усилителей позволяют повысить точность моделирования системы конечно-разностныхуравнений. Формула изобретенияУстройство для решения краевыхзадач теории поля, содержащее первыйи второй блоки масштабных усилителей,блок задания начальных и граничныхусловий, первый и второй выходы которого соединены с первой группой граничных узлов соответственно первойи второй к -сеток, группа центральныхузлов первой 1 -сетки подключена кгруппам входов первого и второго блоков масштабных усилителей, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности,в него введеныпервый и второй регистры памяти, первый и второй коммутаторы, третийи четвертый блоки масштабных усилителей и четыре блока повторителей,причем выходы первого и второгорегистров памяти соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, группы выходов первого и второго блоковмасштабных усилителей подключены кпервым группам информационных входовсоответственно первого и второгокоммутаторов, вторые группы информационных входов которых соединены сгруппами выходов соответственнотретьего и четвертого блоков масштабных усилителей, группы входов которых подключены к группе центральныхузлов второй Р -сетки, группы выходов первого и второго блоков повторителей соединены соответственно свторой и третьей группами граничныхузлов первой 1 -сетки, группы выходовтретьего и четвертого блоков повторителей подключены соответственно к второй и третьей группам граничных узловвторой 1 -сетки, первая и вторая группы выходов первого коммутатора соединены с группой входов соответственнопервого и третьего блоков повторителей, первая и вторая группы выходов второго коммутатора подключены к группе входов соответственно второго и четвертого блоков повторите,лей.1265813 Фиг,Фиг б 49 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.