Устройство для решения нелинейных задач теории поля

(511 4 С 06 С 7/4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ГИЙ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Одесский ордена Трудового Крас- ного Знамени политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР Р 991446, кл. О 06 6 7/46, 1981.Авторское свидетельство СССР 9 1043660, кл. С 06 Р 15/20, 1981.: (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЬИ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ157 Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике. С целью повышения точности в устройство дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство, регистры, блок памяти, токозадающие резисторы таким образом, что к входу схемы сравнения и к узловой точке сеточной модели подключены вход блока памяти и один из выводов резистора, второй вывод которого соединен с выходом блока памяти, вход синхронизации которого и выход переноса счетчика подключены к входу синхронизации первого регистра, выходы которого соединены с управляющими входами ключейцифроуправляемых проводимостей, аего информационные входы - с выходами второго регистра, информационныевходы которого подключены к выходамзапоминающего устройства, а входсинхронизации - соединен с выходомсхемы сравнения, вход которого подключен к выходу цифроаналоговогопреобразователя, входы которогосоединены шинами с информационнымивыходами счетчика и адресными входами запоминающего устройства, информационные входы которого, входысброса и счетный вход счетчика являются входами устройства. Устройство может быть использовано при исследовании и моделировании объектовс распределенными параметрами. Приэтом развертывающее напряжение,форма которого определяет характермоделируемой нелинейности, можетзадаваться возрастающей, убывающейи неоднозначной функциями. 3 ил.Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных уравнений в частных производных.Цель изобретения - повьппение точ 1229781Моделируемая нелинейность 8(,)квантуется по времени числом шагов, равным максимальному числу тактовых импульсов, которое может быть просчитано счетчиком 12 (т,е. число шагов квантования по времени моделиности На фиг, 1 изображена Функциональная схема устройства для решения нелинейных задач (схема представлена для одного узла); на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на Фиг. 3 задаваемые нелинейные зависимости. 2 О 25 31) 35 4 О 45 Устройство содержит сеточную модель 1 иэузлов, состоящуЮ из цифроуправляемых проводимостей 2 (ЦУП),схему 3 Формирования величины узловой проводимости, состоящую из цифрового генератора 4 развертывающегонапряжения и.запоминающего устройст. ва 5 (ЗУ),схем 6 сравнения, вторую группу изрегистров 7, первуюгруппу иэрегистров 8, причем схе"ма 6 сравнения, регистр 7 второйгруппы и регистр 8 первой группыобразуют блок 9 управления параметрами сеточной модели 1, Устройствотакже включает блок 10 памяти итокозадающий резистор 11.Генератор 4 предназначен для формирования развертывающего напряжения, которое поступает на инвертирующий вход схемы 6 сравнения. Этопозволяет зафиксировать момент времени, в который происходит совпадение развертывающего напряжения с по-,тенциалом узла. В этот момент формируется значение узловой проводиЪ,мости. В качестве генератора 4используются последовательно включенные счетчик 12 и цифроаналоговыйпреобразователь 13 (ЦАП). Они образуют кусочно-ступенчатый аппроксиматор, формирующий линейно-возрастающее напряжение с периодом Т.Емкость счетчика 12 равна числуячеек памяти запоминающего устройства5 и разрядности ЦАП 13. Емкостьсчетчика 12 выражается числом 2где ц - число разрядов счетчика 12,Назначение блока 1 О памяти состоит в запоминании узлового потенциала на время решения задачи на одном временном шаге и перезапись вузел этого запомненного узлового потенциала на следующем временном шагечерез проводимость 8 (резистор 11). руемой нелинейности равно емкостисчетчика 2) . Значения моделируемойфункции в эти квантованные моментывремени служат априорной информациейо форме моделируемой нелинейности8 Щ, ) и, в виде цифрового кода, записываются предварительно (до начала работы устройства) в ячейки памяти запоминающего устройства 5. Запись информации в последнее происходит:в строгой последовательности, т.е. по нулевому адресу (при равенстве нулю сигналов на всех адресных шинах) записывается информация о начапьном значении 8 моделируемой.НаЧнелинейности, по первому адресу (т.е. в случае, если только в младшем разряде адреса сигнал равен единице) записывается информация о значении моделируемой нелинейности для первого шага квантования и т.д.Таким образом, код, записанный в ЗУ 5, хранит информацию о форме моделируемой нелинейности и определяет значения узловых проводимостей сеточной модели для различных шагов квантования, в зависимости от потенциалов узловых точек.Рассмотрим работу устройства для решения нелинейных задач теории поля. Временные диаграммы (фиг. 2) даны для случая, когда моделируемая нелинейность 8(Б,) задана возрастающей Функцией (общность рассуждений по описанию работы устройства сохраняется независимо от того, какой из функций, приведенньи на фиг, 3, описывается моделируемая нелинейнос ть) а Перед началом работы устройства счетчик 12 ф сбрасывается в нуль путем подачи на его вход К, импульса сброса. После установки счетчика 12 в исходное состояние на его счетный входподаются тактовые импульсы с частотой й , Код, получаемый на выходе счетчика 12, используется для двух целей; поступает на адресные входы ЗУ 5 и, тем самым, из последнего считывается число, соответствующее значению узловых проводимостей для данного шага квантования (зна чения кода на выходе ЗУ 5, соответствующие значениям узловых проводимостей для разных шагов кванто ения,обозначены условно точками на временных диаграммах фиг. 2), и выхода счетчика 12 поступает на входыЦАП 13 и служит для формированиянапряжения развертки.Схема 6 сравнения позволяет зафиксировать момент времени, когда развертывающее напряжение Б (й), получаемое на выходе ЦАП 13, совпадаетпо амплитуде с узловым напряжениемП . В этот момент времени число,считанное иэ ЗУ 5 (соответствующее 15значению узловой проводимости дляшага квантования, на котором происходит совпадение напряжений Б (1) иП, ) и установленное на информационныхвходах регистра 8, записывается в 20последний.При заполнении счетчика 12 на еговыходе переноса ) 2 сформируется1импульс, который управляет работойрегистра 8 и блока 10 памяти. В этом 25случае регистр 8 передает на управляющие входы ключей (не показано)ЦУП 2 число, определяющее значениеэтих проводимостей для текущего временного шага, а блок 1 О памяти осуществляет перезапись в узел запомненного узлового потенциала с предыдущего временного шага на текущий временной шаг через проводимость(резистор 11). Счетчик 12 переводит 35ся в исходное состояние первым тактовым импульсом, приходящим послепереполнения счетчика 12,В первый период работы устройства (совпадающий с первым периодом раэ вертывающего напряжения Т) производится установка начального значения узловой проводимости 8. Происходит это следующим образом.До прихода первого тактового им пульса на вход счетчика 12 его выходной код равен нулю. Так как выходы счетчика 12 связаны шинами с адресными входами ЗУ 5, то из последнего по нулевому адресу считывается код, 50 определяющий начальное значение узловых проводимостей я . Переднимначфронтом импульса с выхода схемы 6 сравнения этот код переписывается в регистр 8 (так как Ц, в первый 55 период решения равно О, то импульс на выходе схемы 6 сравнения появляется в начале периода развертывающе 781 4го напряжения Т). В конце периода развертывающего напряжения импульсом с выхода переноса счетчика 12, начальное значение узловых проводимостей р переписывается в регистр 8Наои устанавливается на управляющих входах ключей ЦУП 2.Во второй период задача решается при заданных значенияхРезультатНацрешения в этот период в виде потенциала узла сравнивается с развертывающим напряжением схемой 6 сравнения. К моменту сравнения й, этих напряжений на выходах ЗУ 5 устанавливается новое значение узловых проводимостей д . Оно записывается в регистр 8 и поступает на управляющие входы ключей ЦУП 2 с приходом импульса переноса от счетчика 12.В последующие периоды описанные циклы работы повторяются, в результате чего параметры сетки изменяются в каждом периоде развертывающего напряжения. Таким образом, в предлагаемом устройстве изменение параметров сеточной модели происходит автоматически, непосредственно в процессе решения задачи и параллельно во всей области моделирования.Формула изобретенияУстройство для решения нелинейных, задач теории поля, содержащее сеточную модель из и узлов, выполненную на цифроуправляемых проводимостях, и схем сравнения и счетчик, счетный вход которого подключен к тактовому входу устройства, а каждый иэ и узлов сеточной модели соединен с первым входом соответствующей схемы сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее уст-, ройство, и блоков памяти, первая группа из и регистров и вторая группа из и регистров и и токозадающих резисторов, причем 1-й узел сеточной модели соединен с одним из выводов 3-го токозадающего резистора и с информационным входом 1-го блока памяти (где 1=1 и), выход которого подключен к другому выводу 1-го токозадающего резистора, вход сброса устройства подключен к входу сброса в нуль счетчика, выход пере 1229781носа которого соединен с выходамисинхронизации п блоков памяти и ирегистров первой группы, выход каждого из которых подключен к управляющим входам соответствующих цифроуправляемых проводимостей сеточноймодели, информационные выходы счетчика соединены с адресными входами запоминающего устройства и с входамицифроаналогового преобразователя, . 10выход которого подключен к второму входу 1-й схемы сравнения, выход которой соедийеи с входом синхронизации -го регистра второй группы, выход которого подключен к информационному входу -го регистра первойгруппы, информационные входы запоминающего устройства являются информационными входами устройства, выходы запоминающего устройства соединены с информационными входами -гарегистра второй группы.исное ака д 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная ЬаюЮЮ 452/50ВНИИПИ Гопо дел13035, М Тир сударст ам изоб осква,бинина Корректор М. Самборска 671нного комитета тений и открыт -35, Раушская н