Устройство для решения нелинейных задач теории поля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕОНИХРЕСПУБЛИК А 09) (И) 4(51 С 06 С 746 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Ъ(71) Одесский ордена Трудового КрасногоЗнамени политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 754446, кл. С 06 С 7/48, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке )й 3314629/24,кл.С 06 С 7/46(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕБ 1 ЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее С-сетку, которая содержит ключи, причем каждая узловая точка С-сетки соединена с информационными входами первого и второго ключей ВС-сетки и подключена к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого является входом задания проводимости устройства, выход элемента ИЛИ соединен с информационным входом счетчика, счетный вход . которого соединен с первым тактовым входом устройства, выход счетчика подключен к 8 -входу 85 -триггера, выход которого соединен с управляющими входами ключей 8 С-сетки, второй тактовый вход устройства соединен со счетным входом Т-триггера, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет решения инверсной задачи нестационарной теплопроводности, оно содержит первый, второй и третий элементы И, инвертор, второй блок сравнения, реверсивный счетчик, генератор пилообразного напряжения, диоднофункциональный преобразователь и управляемый генератор функционального напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения, цифроуправляемую проводимость и операционный усилитель, причем выход генератора пилообразного напряжения управляемогс генератора Функционального напряжения подключен к одному выводу цпфроуправляемой проводимости, другой вывод которой соединен с входом операционного усилителя, выход генератора пилообразного напряжения подклю-тен к входу диодно-функционального преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен Я с увловот точкой кС-сетки, выход вто- ввв рого блока сраьнения подключен к аервому входу первого элемента И и входу инвертора, выход кстсрсгс соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверс- вива ному выходу Т-триггера, выход первого вава элемента И подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, Сй выход второго элемента И подключен к а обратному счетному входу реверсивно- ав го счетчика, выход котброго подключенйййй к подвижному контакту цифроуправляемой проводимости управляемого генератора функционального напряжения, вход запуска генератора пилообразного напряжения управляемого генератора функционального напряжения подключен к инверсному выходу Т-триггера, прямой вход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым тактовымвходомустройства,выход третьего элемента И подключен к 5-входу 5 - триггера.1133 б 01 ми входами ключей КС-сетки, второйтактовый вход устройства соединен сосчетным входом Т-триггера, содержитпервый, второй и третий элементы И,инвертор, второй блок сравнения, реверсивный счетчик, генератор пилообразного напряжения, диодно-функциональный преобразователь и управляемыйгенератор функционального напряжения,содержащий генератор пилообразногонапряжения, цифроуправляемую пррводимость и операционный усилитель, причем выход генератора пилообразногонапряжения управляемого генераторафункционального напряжения подключенк одному выводу цифроуправляемой проводимости, другой вывод которой соединен с входом операционного усилителя,выход генератора пилообразного напряжения подключен к входу диодно-функциональных преобразователя, выходкоторого подключен к первому входувторого блока сравнения, второй входкоторого соединен с узловой точкойС-сетки, выход второго блока сравне-.ния подключен к первому входу первого элемента И и входу инвертора, выход которого соединен с первым входомвторого элемента И, вторые входы первого и второго элементов Е подключенык инверсному выходу Т-триггера, выходпервого элемента И подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, выход второго элемента И подключен к обратному счетному входу ре.версивного счетчика, выход которогоподключен к подвижному контакту цифроуправляемой проводимости управляемого генератора функционального напряжения, вход запуска генераторапилообразного напряжения управляемогогенератора функционального напряжения подключен к инверсному выходуТ-триггера, прямой выход которогэподключен к первому входу третьегоэлемента И, второй вход которогосоединен с вторым тактовым входомустройства, выход третьего элементаИ подключен к 5 -входу 15 -триггера.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;,на фиг.2 - временная диаграмма его работы Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено длярешения инверсной нелинейной задачинестационарной теплопроводности, т.е.определения зависимости коэффициентатеплопроводности от температуры поизвестному закону изменения температуры в некоторых внутренних точкахисследуемого объекта,Известно устройство для решения Оинверсной задачи стационарной теплопроводности, содержащее 1 С -сетку,делитель .напряжения, блок сравнения,инвертор, функциональный преобразователь, блок задания нелинейности и 5стабилизатор тока 1,Однако укаэанное устройство непозволяет решать нестационарные и инверсные задачи.Наиболее близким по технической 20сущности к изобретению является устройство для решения нелинейных задачтеории поля, содержащее 1 С -сетку,каждая узловая точка которой подключена к блоку сравнения, второй вход 25которого соединен с генератором напряжения, выход блока сравнения соединен с элементом ИЛИ, выход которого подключен к счетчику, выход которого соединен с 1 -входом Вб-триггера,З 05-вход которого подключен к выходуТ-триггера, выход 15-триггера соединен с входом 1 -сетки,.Недостатком устройства являетсято, что оно не может решать инверсные задачи.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетрешения инверсной задачи нестационарной теплопроводности.40Указанная цель достигается тем,что устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащееС-сетку, которая содержит ключи,причем каждая узловая точка 1 С-сетки соединена с информационными вхо 1дами первого и второго ключейС-сетки и подключена к первому входу первого блока сравнения, выход которогоподключен к первому входу элемента 50ИЛИ, второй вход которого являетсявходом задания проводимости устройства, выход элемента ИЛИ соединен с информационным входом счетчика, счетный.вход которого соединен с первым тактовым входом устройства, выход счетчика подключен к 1-входу б-триггера,выход которого соединен с управляющиУстройство для решения нелинейных задач теории поля содержит сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсноуправляемых резисторов 2, узловых конденсаторов 3 и ключей 4, з 11336ЯБ-трип ер 5, Т-триггер 6, элементИЛИ 7, счетчик 8, первый блок 9 срав-,нения, управляемый генератор 10 функционального напряжения, который, всвою очередь, состоит из усилителя11, цифроуправляемой проводимости 12и генератора 13 пилообразного напряжения. Устройство также содержитдиодно-функциональный преобразователь 14, второй блок 15 сравнения, 10инвертор 16, первый, второй и третийэлементы И 17-19, реверсивный счетчик20, генератор 21 пилообразного напряжения.Устройство работает следующимобразом,Время решения задачи включает опериодов длительностью Т, каждый изкоторых заполняется О -импульсами час.тоты 1 . Из указанных в-периодов не ОТчетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные - корректировке параметров.кС-сетки и опре. делению результатов решения.Началу решения задачи предшествует подготовительный период, вовремя которого в счетчик 8 записывается известное по условию задачиначальное значение узловой проводимости. Для этого на вход устройстваподается импульс, смещенный относительно начала отсчета на время Топропорциональное начальному значениюпроводимости (Фиг.2). Этот импульсчерез элемент ИЛИ поступает на ин 35формационный вход счетчика 8 емкостьюи сбрасывает его в "0". На счетчике записывается начальное значениеузловой проводимости. На счетныйвход блока 8 с первого тактового входа устройства подаются тактовые импульсы с частотой 1 . Следовательно,счетчик 8 выполняет в устройствеФункцию элемента памяти и черезй-триггер управляет проводимостью1 С-сетки, замыкая и размыкая ключи 4.Решение задачи на устройстве начинается с момента подачи на второйтактовый вход устройства, тактовыхимпульсов частотой х = = в . Каждыйнечетный импульс переводит Т-триггерв состояние "1", а каждый четный -в состояние 0, которые управляютработой ЙС-сетки, переводя ее в режимы "Решение" и "Корректировка",55В режиме решения задачи среднеезначение проводимости резисторов 2определяется относительной длитель 01,ностью Ч - прямоугольных импуль 1 тсов 0, подаваемых соответственно на управляющие входы элемента ИЛИ 7 и Т-триггера 6. Для формирования этих управляющих сигналов в устройстве используется Ю -триггер 5. Перевод триггера 5 в состояние "1" в нечетные периоды осуществляется путем подачи на его 5 -вход импульсов с выхода элемента И 19. Сброс 10 -триггера в состояние "0" осуществляется подачей на его К -вход импульса, смещенного относительно начала отсчета на время Тццо с выхода счетчика 8.1За период решения следует период корректировки, При этом на 5 -вход триггера 5 сигнал с блока 19 (фиг.2) не поступает, сигнал на выходе триггера 5 в это время отсутствует и ключи 4, управляющие проводимостьюС-сетки оказываются разомкнутыми. На емкостях сетки сохраняются потенциалы й , со- ответствующие решению задачи в конце предшествующего периода. Во времякорректировки потенциал о сравнивается с развертывающим напряжениемформируемым управляемым генератором 10, В момент их равенства на выходе первого блока 9 сравнения Формируется импульс, который через элемент ИЛИ 7 сбрасывает в "0" счетчик 8. В счетчике записывается новое значение узловой проводимости, соответствующее текущему значению потенциала узловой точки Ц , Таким образом, в следующийоинтервал времени решение задачи начинается с нового значения узловой проводимости 6 С-сетки. Гененатор 21 и диодно-Функциональный преобразователь 14 формируют напряжение 1 о, являющееся аналогом известной по условию задачи температуры в некоторой точке тела. Сравнение напряжения узловой точки ОоС-сетки и функционального преобразователя о осуществляется во втором блоке 15 сравнения. С учетом инвертора 16 в зависимостиот знака разности 0 о и 0 положительный сигнал придет на первый вход только одного из элементов И 17 или 18. На вторые входы элементов И 17 и 18 поступает импульс с инвертирующего выхода Т-триггера 6. Выходной сигнал появится только на одном из элементов И 17 или 18 в зависимости от знака разности напряжений Од и .ц. Приходящий на один из входов реверсивного счетчика 20 импульс на единицу умень.1 шит или увеличит значение записанного в него числа. Код числа, записанного в реверсивном счетчике 20, определяет значение цифровой управляемой прово" димости 12 управляемого функциональ ного генератора 10. С изменением значения управляемой проводимости меняется наклон развертывающей функцииформируемой генератором 13 пилообразного напряжения, 10После каждого решения на С-сетке устройство автоматически осуществляет корректировку развертывающего напряжения. Интеграционный процесс корректировки продолжается до тех 15 пор, пока разность напряжения цо ипосле-й, итернации не станет раво1 ю ной нулю. Поскольку при этом потен 11циалы 0 и 0 совпадают , то решениезадачи считается законченным . Прилинейной зависимости коэффициентатеплопроводности от температурыМ) н Оф ,71,Кодовый эквивалент коэффициента наклона 0 в конце решения задачи записан в счетчике 20. Если зависимость ф(Т) отлична от линейной, то она кусочно-линейно аппроксимируется и решение находится по частям.Таким образом, благодаря введению новых элементов устройство позволяет решать инверсные задачи нестационарной теплопроводности.1133601 Составитель В. КоткиКугрышева ТехредИ.Гергель Реда Заказ 994 Поднисноеомитета СССРоткрытийшская наб., д. 4/5 о ППП "Патент", г. Ужгород,роектная фил Тираж 710 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, орректор И. Иуск