Устройство для решения инверсных задач нестационарной теплопроводности

(51)4 С 0 САНИЕ ИЗОБРЕТ 34Б. Бенбузид (рТрудовогоитехнический ельство СССР7/48, 1980.ьство СССР7/46, 1983. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Одесский орденаКрасного Знамени полинститут(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛ)1 РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРН 011 ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее 11 С -сетку,компаратор, 15 -триггер, Т -триггер, счетчик, элемент ИЛИ, причемвыход 15 -триггера подключен к входам8 С-сетки, о т л и ч а ю ц е е с ятем, что, с целью повышения точности решения задач, в него введеныуправляемый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивныйсчетчик напряжения, элемент И-НЕ,первый, второй и третий элементы И,инвертор, оперативное запоминающееустройство, дифференциальный усилитель и Функциональный преобразователь, который содержит элемент ИЛИ,счетчик, оперативное запоминаюцееустройство и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которогоподключен к выходу счетчика функционального преобразователя, первыйВход которого соединен с входом тактовых импульсов устройства, авторой вход счетчика функциональногопреобразователя подключен к выходуэлемента И)1 И Функционального преобразователя, входы которого соединены с входом записи температур в узловых точках устройства, выход цифроаналогового преобразователя Функционального преобразователя подключенк первым входам компаратора и дифференциального усилителя, второйвход которого соединен с выходом)(С-сетки, выход дифференциальногоусилителя подключен к первому входупервого элемента И и через инверторк первому входу второго элемента И,вторые входы первого и второгоэлементов И подключены к инверсномувходу Т -триггера, соединенному спервым входом цифрового делителянапряжения управляемого генераторафункции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход первого элемента Иподключен к прямому счетному входуреверсивного счетчика, к обратномусчетному входу которого подключенвыход второго элемента И, входзаписи реверсивного счетчика подклю.чен к выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативногозапоминающего устройства, информа-.ционный вход которого подключен квыходу реверсивного счетчика, стро -бируюций вход записи логическогонуля оперативного запоминаюцего устройства поцключен к шине нулевогопотенциала, вход считывания оператив.1 ного запоминающего устройства соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с первым вхо дом элемента И-НЕ и подключен к выходу реверсивного счетчика управляемого генератора Функции, а второй вход элемента ИЛИ объединен со вторым входом элемента И-НЕ и подключен к прямому выходу Т -триггера, вход которого подключен к синхровходу разделения времени устройства, третий вход элемента И-НЕ сое-. динен с синхровходом вычитания импульсов устройства и подключен к обратному входу счетчика и обратному входу реверсивного управляемого генератора Функции, прямой вход которого соединен с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход реверсивного счетчика управляемого генератора Функции подклю 179388чен к первому входу цифроаналогового преобразователя управляемого генератора функции, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя напряжения управляемогогенератора Функции, выход цифроаналогового преобразователя которого соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключенк информационному входу счетчика, инверсный выход счетчика подключенк 0 -входу 8 б -триггера, прямойвыход счетчика соединен с первым входом третьего элемента И, второйвход которого подключен к прямомувыходу Т -триггера, выход третьегоэлемента И подключен к 5 -входу8 б-триггера, выход оперативного за-.поминающего устройства соединен с вторым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции,Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения инверсной нелинейной задачи нестационарной теплопроводности, т.е. определения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры по известному закону изменения температуры в некоторых точках исследуемого объекта.Цель изобретения - повышение точности решения задач.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема предлагаемого устройства, на Фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.Устройство для моделирования инверсных задач нестационарной теплопроводности содержит 1 С -сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсно-управляемых резисторов 2 и накопительных конденсаторов 3, Р 5 - триггер.4, счетчик 5, работающий в Фазоимпульсном режиме, Т -триггер 6, компаратор 7, управляемый генератор 8 функции, состоящий из реверсивного счетчика 9, цифроаналогового преобразователя 10 и цифрового делителя (напряжения) 11, функциональный преобразователь 12, содержащий элемент ИЛИ 13, счетчик 14, оперативное за 5 10 15 20 5 поминающее устройство 15, цифроанало говый преобразователь 1 б, дифференциальный усилитель 17, элемент И-НЕ 18, элемент ИЛИ 19, инвертор% 20,первый, второй и третий элементы И 21-23, реверсивный счетчик 24, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25.Блок 8 построен по принципу цифро ступенчатого аппроксиматора. Наклон развертывающей функции регулируется цифровым делителем (напряжением) 11, сигнал управления на который в виде кодов чисел поступает с ОЗУ 25.Работа устройства сводится к определению на модели инерационным путем Формы развертывающего напряжения Н,р, воспроизводимого блоком 8, которое.моделирует искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры.Устройство работает следующим образом.Время решения задачи разделяется на ш периодов длительности Т. Из указанных а периодов нечетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные - останову решения для корректировки параметров модели и измерения результатов решения. На 1179388 45 10 5 20 чалу решения задачи предшествует подготовительный период, когда в элемент памяти каждой узловой точки записывается произвольное начальное значение узловой проводимости, Для этого в подготовительный период из ОЗУ 25 считывается код начального значения наклона развертывающего напряжения Б (с) . Этот сигнал изменяет коэффициент деления блока 11 таким образом, что на выходе блока 8 Формируется развертывающее напряжение Б 8 с начальным наклоном (см. фиг. 2). Это напряжение сравнивается с напряжением Б 0, формируемым функциональным преобразователем 12 так, что на выходе компаратора Формируется прямоугольный импульс Б, длительность которого несет информацию о потенциале узловой точки Б в 1-й период решения задачи, Срез импульса Б осуществляет сброс счетчика 5 в ноль, тем самым записывая и запоминая в нем предварительное начальное значение узловой проводимости. На счетные входы счетчика 5 с синхровходов суммирования и вычитания импульсов устройства подаются тактовые импульсы с частотой Е, таким образом, что в первой половине периода они подаются на его прямой вход, а во второй - на вычитающий вход. Счетчик 5 выполняет в устройстве функцию элемента памяти с фазоимпульсным способом представления информации и Формирует симметрич но расположенные относительно центра периода квантования управляющие сигналы, подаваемые на управляющие входы узловых проводимостей сетки. Решение задачи на устройстве начин ется с момента подачи на синхровход разделения времени устройстватчастоты Е = - =. в . Каждый нечет 0 и Т ный импульс переводит Т -триггер в состояние "1", а каждый четный - в состояние "О", что необходимо для организации работы сетки в режимах "Решениен и Останов В период решения задачи для Формирования управляющих импульсов, определяющих среднее значение проводимости, используется 05 -триггер 4 (Б на Фиг. 2). В нерабочие периоды результат решения запоминается на конденсаторах 3, во вто 25 30 35 40 45 50 55 рой половине нерабочего периода в компараторе 7 сравнивается напряжение развертки 08, Формируемое управляемым генератором Функции, с напряжением, формируемым функциональным преобразователем 12 Б . В момент сравнения на выходе компаратора 7 Формируется импульс, срез которого сбрасывает в ноль счетчик 5, та-: ким образом запоминается момент времени сброса, несущий информацию о потен. циале узловой точки У, в конце 1-го периода решения задачи, а следо- вательно, и о величине узловой проводимости 8(Б ), которая будет воспроизведена в модели в следующий (1 + 1)-й период.Процесс решения инверсной задачи на устройстве сводится к поиску итерационным путем Формы развертывающего напряжения Б (Г), которая модели , рует искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры,Перед началом решения задачи в ОЗУ 15 функционального преобразовате ля 12, построенного по принципу цифро-ступенчатого аппроксиматора, для каждого временного интервала записываются коды известной температуры в некоторой точке исследуемого тела. В процессе решения задачи эти коды в соответствующие временные интервалы цифроаналоговым преобразователем 16 преобразуются в напряжение, которые сравниваются в дифференциальном усилителе 17 с потенциалом узло. вой точки сетки в первой половине периода останова и с развертывающим напряжением Б (Г), формируемым ЙС -сет кой 1 во второй половине периода останова. В зависимости от знака разности положительный сигнал появляется на выходе только одного из элементов И (21 или 22), В момент начала сравнения на остальные входы элемента И поступают импульсы с инвертирую. щего выхода Т -триггера 6 и тактовая, частота с синхровхода суммирования импульсов устройства. Выходной сигнал одной из элементов И (21 или 22) в ви" де тактовых импульсов поступает на прямой или обратный счетный вход счет" чика 24, увеличивая или уменьшая значение управляющего сигнала, записанное в него параллельно в конце периода решения. Код с выхода счетчика 24 в конце первой половины периода останова запоминается в ОЗУ 25при подаче на стробирующий вход записи логического "О", на вход стробавыборки постоянно подается логический"О"Таким образом, первая итерациязадачи в первом интервале временисчитается законченной, и переходимк решению задачи на втором интервале.При этом из ОЗУ 25 считывается код,формирующий развертыващцее напряжениена выходе генератора функции блока8 для второго интервала времени, который сравнивается с образцовым напряжением У 0, соответствующим второмуИнтервалу времени. После этого пов 1торяются все операции, рассмотренны 6,выше для первого интервала времени. Так как процесс решения на Ссетке многократно повторяется, то корректировка решения на каждом временном шаге будет осуществляться автоматически. Процесс корректировки будет продолжаться до тех пор, пока напряжения, выдаваемые блоком 12 для всех временных интервалов, не совпадут с соответствующим напряжением, получаемым на ЦС -сетке, 1 О Только после этого решение считается законченным, а коды чисел, записанных в ОЗУ 25, определяют Форму развертывающего напряжения, формируемого генератором функции 8 и ко торая соответствует искомой развертывающей Функции Б(й), моделирующей искомую нелинейную характеристику 8(У ). Таким образом, благодаря введению новых элементов, 20 повышается точность решения задач.