Устройство для задания конфигурации области

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалюстичесникРеспублик(22) Заявлено 30,03.78 (2 ) 259672 9/18-24с присоединением заявки РЙ(51) М. Кл, Ц 06 ( 7/40 Госудерстеенный комитет до делам изобретений н открытий(7) Заявитель Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДА НИЯ КОНФИГУРАЦИИ ОБЛАСТИ Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике, в частности кэлектрическому моделированию, и предназначено для задания конфигурации многомерной области в специализированных вычислительных устройствах, решающих урав 5нения математической физики методомМонте-Карло,Известно устройство для определениясветового пятна на экране осциллоскопапри решении уравнений в частных производных, решающее задачу задания конфигурации области и определения местоположения произвольно блуждающей по экрану точки, состоящее из маски, осциллоско-па, фотоформирователя, двух компараторов,двух реверсивных счетчиков, запоминающего блока и двумерного аналого-цифрового интерпопятора 11 .Недостатком устройства является не овозможность задания границы трехмернойобласти, так как за основу его беретсяпроекция маски на поверхность экранаэлектроннолучевой трубки. Другими недостатками являются низкая точность, определяемая разрешающей способностью и ис, кажениями изображения электроннолучевойтрубки, размером ячеек, а также точностью изготовления маски, ограниченное быстродействие, определяемое постояннойвремени системы отклонения луча осциллоскопа, временем срабатывания фотоформирователя и временем обращения в запоминающий блок,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство длязадания конфигурации области, которое характеризуется наличием нелинейных функциональных преобразователей, блоков определения модулей разностей значений входных напряжений, суммирующего усилителяи схемы контроля и управления 21,Устройство имеет следующие недостатки: техническая сложность задания границы трехмерной области, обусловленная наличием в его составе сложных универсальных нелинейных функциональных преобразователей, причем воэможность валяния та7523 силителей 8 устрой бласти,На вторые вход 2, подключеннь ы суммирующих у е к входам 6, 7, ия конфигурации ох у ъ жения Ц ,Ор,ОРя и координат Х,р,Ър ы (т,е. центра сферы ва для зв ан впяю 5 подаются нап ря щиеся аналогам дающей" частиц иусом лителе соответс нвдлежаш 2 выравуюшиеперемешх оординатам точюшейся сфере риСО 5 Ы 1 Ь(П сов ),С сов- (цУ=О Б(п я,1,5С учетом того, что центр сферы перемешается координаты точек, лежащих иа сфере, определяются уравнениями Х Хрфб сов юьр соСг У,;- =Ур+бсоб сд 1 соб1 2 )Ер фа б Ы.Если "блуждающая частица, т.е, центр сферы, приближается к границе нв расстояние ( с 3, то сфера пересекает или, хотя бы касается одной из плоскостей, состав-. ляющих границу. При этом найдется, по крайней мере, один вектор (Х 5,15, Е 5 ) координат точек, принадлежащих сфере, ко торый будет удовлетворять уравнению (3), т,е,а Х +Ь У 4 С;Е,.+1=0(б (5 4 ь (6)В противном случае эта сумма дает некоторую навязку-;а;Х +Ь У +с Х (7)Уравнения (4) моделируются в блоке1, Этот блок имеет 3 выхода Х,У,Е, накоторых вырабатываются напряжения, соответствующие в определенном масштабекоординатам Х зо У 5 О,Х точкиу скользЯшей по сфере радиуса 8 с центром в30начале координат,Выражение (7) реализуется суммируюше-вычитвюшим усилителем, выполненнымна основе дифференциального операционного усилителя. Коэффициенты передачи устанавливаются равными коэффициентамо(,Ь;,с; и 1 уравнения (7). Слагаемые,имеющие положительные коэффициенты, подаются на неинвертирующий вход, а слагаемые с отрицательным коэффшиентом -40на инвертируюший.Коэффициент передачи определяются поформуламК =-й /йэ - по инвертируюшемуосвходу, (8)45К,(р /р )( (Спо неинвертируюшемуос 3 .э +входу, (9)где Йо - сопротивление обратной связиоперационного усилителя;- сопротивления, нв которые поэ 50даются входные напряжения;- суммарные проводимости внеш-эФэних цепей, присоединенных, соответственно, к инвертирующему и неинвертируюшему входам55операционного усилителя,Изменяя коэффициенты передачи суммируюше-вычитвюших усилителей по величине и по знаку (путем подключения сопро 14 тивлений Я либо на инвертируюший, либо на неинвертируюший входы), можно, тем самым, задавать различные положения плоскостей в пространстве Х Ч Е, т.е, задавать различные конфигурации области, образованной плоскими поверхностями,Устройство для задания конфигурации области работает следующим образом.На первые входы суммирующих усилителей 2 с единичными коэффициентами передачи по обоим входам подаются напряжения Ц Ц Цс соответствующих501 5050 выходов блока задания координат 1, являющиеся аналогами координат точек сферы радиусом 8 с центром в начале координат: О, О соб э, 5 и гС(10) иУ = иаСОб и,1 собЫгбо В ).ыходах суммирующих у атываются напряжения,Эти напряжения подаются на входы Х, , Е суммирующе-вычитаюших усилителей 3, по которым устанавливаются коэффициенты передачи, определяющиеся по формуле (8) для отрицательных коэффициентов уравнения (6) и по формуле (9) для положительных коэффициентов, Например, для а; ОЗнаки коэффициентов передачи задаются установкой переключателей нв входах суммируюше-вычитвюших усилителей 3 в соответствующие положения; в верхнем положении - отрицательные коэффициенты, в нижнем - положительные.По четвертому входу устанавливается положительный единичный коэффициент передачи и подается постоянное положительное напряжение смешения Ос учетом масштабирования переменных.На выходах суммирующе-вычитаюшихусилителей 3 вырабатываются напряженияневязокБб ъпоступающие на первые входы компараторов 4, вторые входы которых занулены.Б тот момент, когда напряжение невяз.ки Ц на выходе К -го суммируюше-вы 8 кчитаицего усилителя 3 становится равнымнулю К -й компаратор 4 вырабатываетна своем выходе логическую "1", которая через элемент 5 ИЛИ поступает навыход 9 устройства для задания конфигурации области, сигнализируя о выходефблуждаюшей" частицы на границу области,Частота, с которой могут изменятьсядискретные значения напряжений, соответствующих координатам "блуждающей частицы, подаваемых на входы.6, 7 и 8 устройства, определяются временем воспроизведении сферы с радиусом 8 в блоке 1,Число суммируюше-вычитаюших усилителей 3 и компараторов 4 равно числуплоских поверхностей, образующих конфи 1 урацию области,Предлагаемое устройство задания конфигурации области выгодно отличается отизвестного простотой технической реализации для трехмерного случая и большимибыстродействием и точностью,Увеличение быстродействия достигается как за счет распараллеливания операций - невчзки ; определяются одновременно несколькими суммируюше-вычитаюшими усилителями, так и за счет принципиально нового подхода к заданию границы,суть которого состоит в том, что точка недолжна покрывать плотной сеткой поверхнесть всей области, затрачивая на это значительное время, Нужно лищь воспрс- извести сферу малого радиуса, имеющую плошадь много меньшую плошади поверхности задаваемой области.Точность повышается, за счет отсутствия блоков, выполняющих операции нелинейного функционального преобразования,0 Формула изобретенияУстройство для задания конфигурацииобласти, содержащее суммирующие усили тели, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия и точности, оно содержит суммируюше-вычитающие усилители, компараторы, многовходовой элемент ИЛИ и блок задания коор динат, выходы которого подключены к первым входам суммирующих усилителей, выход каждого из которых соединен со входами суммируюше-вычитаюших усилителей, выходы которых через компараторы подключены ко входам многовходового элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства, вторые входы суммирующих усилителей являются входами устройства.30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР% 433501, кл, 6 06 6 7/40 1972,ы 2. Дашевский М. МКобалевский А. Н. Один способ решения задачи Дирихле для управления Лапласа методом Монте-Карло на АБМ."Автоиатика и телемеханикаф, М 9, 1967, с, 158-162(прототип).Составитель И. Йубинина Редактор А. Йолинич Техред И. Асталош Корректор Г, Решетник Заказ 47 5 1/1 О Тираж 7 5 1 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4