Устройство для задания конфигурации области

Сфюэ Сфветскнк Се 4 напнстнческик РеспублнкОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о 11881 774 К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к ввт. вид-ву М 752382 (22) Заявлено 030479 (21 2761338/18-24 с присоединением заявки Йо(51)М. Хл З 6 06 С 7/40 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 151181(72) Автор изобретения К.А. Бабордин Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ КОНФИГУРАЦИИОБЛАСТИ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к электронному моделированию, и предназначено для задания границы трехмерной области сложной конфигурации, Одновременно устройстворешает задачу определения минимальногорасстояния от произвольной внутреннейточки области до ее границы. Изобретение может быть применено, например, в . специализированных вычислительных устройствах, решающих уравнения математическои физики методом Монте-Карло с использованием фплавающего блуждания". 15По основному авт. св. 9 752382 известно устройство для задания конфигурации области, содержащее суммирующие усилители, суммирующе-вычитающий усилитель, компараторы, много- . 20 входовой элемент ИЛИ и блок задания координат, выходы которого подключе" ны к первым входам суммирующих усилителей, выход каждого из которых соединен со входами суммирунще-.вычитающих усилителей, выходы которых через компараторы подключены к входам мно- . .говходового элемента ИЛИ, вторые входы суммирующих усилителей являются входами устройства 11 . Однако в устройстве низкая точность задания конфигурации области обусловлена тем, что граница области может быть приближена лишь набором плоских поверхностей. Кроме того, устройство не может быть использовано в устройствах, решающих краевые задачи по методу нплавающего блужданиями, так как оно не позволяет определять минимальное расстояние от произвольной внутренней точки области до ее границы. Цель изобретения - повьааение точности устройства за счет приближения границы поверхностями второго порядка при одновременном обеспечении возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки до ее границы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для задания конфигурации области введены умножители, выход каждого из которых подключен к входам соответствующих суммирующевычитающих усилителей, выход каждого суммирующего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу блока. задания координат.35 40 границы, на выходах всех суммирующевычитающих усилителей 4 присутствуют напряжения невязок, Обращение невязки в нуль на выходе одного или нескольких иэ них произойдет при Ф большем или равном минимальному расстоянию от точки до границы. При этом на выходе соответствующего компаратора 5 появляется логическая 1, которая через многовходовой элемент ИЛИ б поступает на выход 14, сигнализируя об окончании определения минимального расстояния, и на вход прерывания 12 блока 1 задания координат, прекра щая поступление тактовых импульсовв двоичный счетчик 20, Двоичный код яа выходе 10 соответствует в этот мом. мент величине минимального расстояния от заданной точки случайной 65 траектории до границы области. Изменением соотношения между угловыми частотами ыи шустанавливает" ся требуемая по соображениям точности плотность навивания кривой на поверхность сферы.Устройство для задания конфигура" ции области работает следующим образоНа подготовительном этапеперед иачалом решения краевой задачи с поНа фиг, 1 приведена блок-схема устройства для задания границы области сложной конфигурации) на Фиг.2 схема блока задания координат.Устройство(фиг. 1) содержит блок 1 задания координат, суммирующие усилители 2, умножители 3, суммирующевычитающие усилители 4, компараторы 5, многовходовой элемент ИЛИ 6, входы 7"9 суммирующих усилителей 2 являются входами устройства, выход 10 блока 1 задания координат является выходом устройства, входы 11, вход прерывания 12 и управляющий вход 13 являются входами блока 1, выход 14 является выходом компаратора 5. Блок 1 задания координат (фиг. 2) содержит интеграторы 15, инверторы 1 б, умножители 17, цифро-аналоговые преобразователи 18, ключ 19 и двоичный счетчик 20.Работа устройства основана на том, что граница области сложной конфигурации разбивается на и участков, которые аппроксимируются поверхностями второго порядка, задаваемыми уравнениями видаа4 ч маг фар+ачгфачг+ацм+а 14 у1 1 111(1)с 132+а 44 =оПри решении уравнений математической физики методом Монте-Карло с использованием "пЛавающего блужда" ния" внутри заданной таким образом области нужно строить случайные траектории. Для этого необходимо определять минимальные расстояния от характерных точек, образующих траекторию, до границы области.Это выполняется следующим образом. В точку Р (к ,у , а), для " торой должно быть определено минимальное расстояние до границы области, помещается центр сФеры, радиусо которой увеличивается с нуля до такого значения, .при котором поверхность сферы касается границы области в одной, а может быть и нескольких точках, В этот момент радиус сферы равен минимальному .расстоянию от точ ки Ро(хо уоф го) до границы.В дайном устройстве сфера заменяется кривой, образуемой скользящейпо ее поверхности точкой, координаты которой задаются уравнениями Ч еа ооз а 1 з 1 лю3-" о" ооз аььов щх = У 81 е щ 1 ) ,мощью устройства задается информацияо конфигурации области. Для этогокаждому из и участков границы отводится по одному суммирующе-вычитающему усилителю 4, по входам которогоустанавливаются такие значения коэффициентов передачи, которые соответствуют коэффициентам уравнения (1)аппроксимирующей поверхности участкаграницы, отнесенного к данному суммирующе-вычитающему усилителю. В процессе решения задачи на входы7-9 устройства подаются напряженияхо, у ,го соответствующие координатамтой точки случайной траектории, для 13 которой нужно определить минимальноерасстояние до границы области. Одновременно на управляющий вход 13 подается импульс, переводящий двоичныйсчетчик 20 в начальное состояние.20 Со входа 11 блока 1 задания координат через ключ 19 на счетчик 20 начинают поступать тактовые импульсы спериодом следования Хл определяемымвременем полного навивания кривой 25 (2) на поверхность сферы, радиус оф которой изменяется дискретно с шагом д в моменты изменения состояния счетчика 20 с помощью цифро-аналоговыхпреобразователей 18. Напряжения хо,уо, го поступают на первые, а напряжения хз, уБ, г - на вторые входы суммирующих усилителей 2, напряжения х, у, г на выходах которых представляют координаты кривой, навиваемой на сферу с дискретно изменяющимся радиусом о", центр которой находитсяв точке Ро. Эти напряжения поступают на соответствующие входы суммирующевычитающих усилителей 4, а также наумножители 3, напряжения с выходовкоторых поступают на другие входыэтих усилителей, так что для каждогоиз них имеет место полный набор слагаемых чоавневий (11. До тех пор,по,ка радиус о".воспроизводимой в блоке 1задания координат сферы меньше минимального расстояния от точки области доУстройство для задания конфигурации области выгодно отличается от известного более высокой точностью за счет введения умножителей, которые позволили приблизить границу поверхности второго порядка, а также достижением возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки области до ев границы за счет введения цепи обратной связи, соединяющей выход многовходавого элемента ИЛИ с входом прерыва О ния блока задания координат.Формула изобретенияУстройство для задания конфигурации области по авт. св. Р 752382,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены умножнтели, выход каждого из которых подключен ксбответствующим входам соответствующих суммирующе-вычитающих усилителей, выход каждого суммирующего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходовога элемента ИЛИ подключен к входу блока задания координат. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 752382, кл. 6 06 6 7/40, 1978 (прототип),881774 Составитель И.Дубининактор Н. Ромжа Техред И.Гайду Корректор И. Кост Эака иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 976/75 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 113035, Иосква, -35, Ра