Устройство для решения обратных задач теории поля

112Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для отыскания постоянных на каждой иэ частей границы области, но различных между собой, краевых условий (перебор сочетаний, размещений и перестановок краевых условий на участках границы области), обеспечивающих минимизацию максимального среди контролируемых точек значения физического поля.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.Рассматриваемый класс задач состоит в следующем, Имеется многосвязная область с границей Г, причем граница состоит из 1 частей Г,(т. = 1,1), При этом на каждом участке границы может задаваться свое (постоянное по всему участку) краевое условие. Имеются также точки Р; Ц = 1,ш) контроля физического поля. Необходимо определить (восстановить) такую комбинацию краевых условий, чтобы максимальное среди контролируемых точек значение поля было минимальным, т. е. если ставится задача отыскания допустимых комбина-. ций краевых условий, например, для первой (второй) краевой задачи, то диапазон возможного изменения напряжения (тока) разбивается на и частей и тогда для 1 участков границ необходимо проанализаровать К (при к = и)4612 О2 20 гистрации организован дополнительный выход: связь от триггера 17 к счетчи 25 30 51 О15 устройство содержит коммутатор 1, В-сетку 2, регистр 3, блок 4 цифроаналоговых преобразователей, блок 5 выбора максимума, регистр б, блок сравнения, источник 8 тока, блок 9 регистрации, аналого-цифровой преобразова гель 10, счетчик 11.Блок 4 содержит цифроаналоговые преобразователи 12Коммутатор 1 (фиг.2) содержит запоминающую матрицу 13, регистр 14 сдвига, элементы И 15 и 16, триггеры 17 и 18, генератор 19 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 20, блок 21 формирователей, выходной регистр 22, переключатель 23, коммутатор 24, блок 25 деления, блок 26 управления, кнопку"Пуск" 27, Кроме того, для включенияв предлагаемом устройстве блока 9 реку 11 (фиг.2), Коммутатор 1 предназначен для перебора сочетаний, размещений и перестановок.К-сетка 2 является обычной сеточной моделью области, в которой моделируется поле,Регистры 3 и 6 предназначены для запоминания информации. Регистр 3 для хранения комбинации задания краевых условий, а регистр 6 - для хранения соответствующего этой комбинации максимального значения поля. За(при 1и) вариантов антов для случая размещений краевыхусловий, Таким образом, необходимо1 решить задачумин макс Ц (Р МсМ Р(3=1 ш)где П - поле,Р,(3=1,ш) - заданные точки контроля поля,элемент дискретного множества,М - множество перестановок илисочетаний, или размещений(зависит от решаемой задачи),На фиг,1 представлена блок-схемаустройства для решения обратных задачтеории поля на фиг,2 - блок-схемакоммутатора. 35 40 45 50 55 лись в эти регистры осуществляется только в том случае, когда полученное значение поля для очередной комбинации краевых условий меньше значения поля, полученного на предыдущей итерации. Команда для записи (импульс) подается с блока 7 сравнения. Регистры такого типа называютсярегистрами для приема информации без предварительного гашения.Блок; 4 цифроаналоговых преобразователей состоит из стандартных идентичных преобразователей 12.Блок 7 сравнения предназначен для сравнения двух максимальных значений поля, шолученных для комбинаций краевьгх условий на предыдущей итерации и последующей. С выхода блока 7 сравнения поступает сигнал только .в том случае, когда для предыдущей комбинации мак;симальное значение поля боль-. ше, чем для последующей. Источник 8 тока является стандартным блском, предназначенным для задания источников физического поля.1246Блок 9 регистрации является стандартным алфавитно-цифровым печатающимустройством,Счетчик 11 предназначен для подсчета импульсов, характеризующих в ,роцесс перебора. С выхода счетчика 11подают сигнал на включение блока 9регистрации после прихода на негодвух Импульсов.Устройстве работает следующим образом.Диапазон возможного изменения краевых условий, например первых (вторых)краевых условий, которые моделируютсянапряжениями (токами), разбивается на 15и частей. Таким образом, входной информацией для коммутатора 1 явятся пкодов с( Ы ,, с , соответствующих дискретно представленным напряжениям (токам). 20Для перебора перестановок этих величин .все контакты коммутатора 24 .,блока 1 замкнуты. Для случая перебора .К Кразмещений А или сочетаний С размыкаются и - К контактов коммутатора 2524, начиная с правого разряда. В зависимости от типа решаемой задачи,т, е, перебора перестановок, размещений или сочетаний, в блок 25 делениязаносится соответственно одно из чи- ЗОсел 1, (и - 1)или 1 (и - 1) .Рассмотрим работу устройства на примере генерирования перестановок.В зависимости от размерности генерируемой устройством последовательно 35сти переключатель 23 устанавливаетсяв положение Ю /2, а в коммутаторе 24командой с блока 26 управления отключаются разряды с номерами больше1, При подаче пускового сигнала в40коммутатор 1 (на шину 27) перебрасывается триггер 17, сигнал с его выхода подается на вход счетчика 11, который зафиксирует приход первого импульса. Кроме того, этот же сигналпосту,.ит на элемент И 15 и чер,:з элемент ИЛИ 20 запускает генератор 19импульсов, импульсы которого через элемент И 15 подаются на прямой вход ре 50 гистра 14 сдвига, вызывая тем самым поочередное срабатывание егоразрядов и появление на горизонтальных шинах запоминающей матрицы 13 сигналов, которые поступают через соединения в 55 узлах матрицы 13 и ее вертикальные шины на соответствующие формирователиблока 21 формирователей. 12 С 4При срабатывании первого разряда Р, регистра 14 сдвига сигнал с выхода этого разряда подтверждает состояние триггера 17, Одновременно этот же сигнал через первую вертикальную шину запоминающей матрицы 13 поступит на формирователь Ы, блока 21 формирователей и через коммутатор 24, соответствующий элементу Ы код подается в блок 25 деления. Так как в режиме генерирования перестановок в блоке 25 деления записана "1", то код о проходит на вход выходного регистра 22. При переключении второго, а затем третьего разрядов регистра 14 сдвига, аналогичным образом на вход выходного регистра 22 поступают коды элементови Ы . Таким образом, коммутатор сформировал первую комбинацию краевых условий.Выходы коммутатора 1 соединены с цифроаналоговыми преобразователями 12, которые преобразуют комбинацию кодов, соответствующую величинам краев.х условий на соответствующих участках границы области, в аналогичные величины напряжения для случая первой краевой задачи или токи для второй краевой задачи. С выходов аналогоцифровых преобразователей 12 информация о краевых условиях подается на соответствующие каждому цифроаналоговому преобразователю участки границы области, что формирует совместно с источником 8 тока, задающего источники поля, физическое поле С выхода К-сетки 2 (с контролируемых узлов К- сетки) потенциалы подаются на входы блока 5, который осуществляет выделение максимального значения поля (максимального потенциала). С выхода блока 5 сигнал поступает на вход анало= го-цифрового преобразователя 10, который преобразует потенциал в соответствующий ему код. Этот код подается на вход регистра 6 и на вход блока 7 сравнения на "меньше". Поскольку на регистр 6 еще не подан управляющий сигнал с выхода блока 7 сравнения, разрешающий запись кода, то регистр 6 останется в нулевом состоянии. Таким образом, в блок 7 сравнения подаются два кода, один с выхода блока 10, а другой с выхода регистра 6Поскольку код, поданный с блока 10 меньше, чем код поданный с выхода регистра 6 (в нем хранится "О"), то блок 7 сравнения,выдаст на выходе управляющий5 1246сигнал, который поступит одновременно на управляющие входы регистров 6и 3. Этот сигнал разрешит запись врегистр 6 кода, соответствующего максимальному среди контролируемых точек5значения поля, а в регистр 3 - соответствующую комбинацию краевых условий.Поскольку на фиг.2 показаны замкнутыми только те контакты коммутато Ора 24, которые соответствуют формирователям с, с(, сГ , то на выходномрегистре 22 за девять тактов зафиксируются члены Ы Ы 1 ЫЫооЫ Ыо . Т, е, далее с приходомочередной комбинации о., М Мз краевыхусловий на цифроаналоговые преобразователи 12 повторится очередное моделирование Физического поля. Если полученное в этом случае максимальноезначение поля больше, хранящегося врегистре 6, то блок 7 сравнения невыдаст управляющего импульса, разрешающего запись очереДной информации,и в регистрах 6 и 3 останется прежняяинформация. В противном случае, т, е,гесли максимальное значение поля меньше, чем полученное на предыдущейитерации, то произойдет перезаписьинформации в регистрах б и 3,После анализа комбинаций Ы,оЫ, М,с(; о, о, о, т, е. после девяти тактов произойдет срабатывание девятого разряда регистра 14сдвига, сигнал через переключатель 23перебросит триггер 17 в исходное сос Фтояние, снимая тем самым разрешающийсигнал с элемента И 15 и прекращаяподачу импульсов на прямой вход ре -гистра 14 сдвига. Одновременно сигналс переключателя 23 перебросит триггер18, с выхода которого поступит разрешающий сигнал на элемент И 16, и через элемент ИЛИ 20 подтвердится запуск генератора 19 импульсов. Следовательно, импульсы с выхода генератора 19 через элемент И 16 начнут поступать на реверсивный вход регистра14 сдвига, Переключение разрядов регистра 14.сдвига осуществляется приэтом в обратном порядке и согласноинформации, записанной в матрице 13,на выходном регистре зафиксируютсячлены Ы,Ы,Ы; о, оо; оС оо 1Аналогичным образом происходит анализэтих комбинаций краевых условий.При, срабатывании первого Р, разряда регистра 14 сдвига триггер 17перебрасывается и перебрасывает своим 120 6выходом триггер 18, в результате чегс снимается разрешающий сигнал с элемента И 16 и прекращается поступление импул.ьсов с выхода генератора 19 на реверсивный вход регистра 14 сдвига.При этом тот же импульс с выхода триг ера 17 поступит на информационный вход счетчика 11, который зафиксируетприход второго импульса, который обеспечит переполнение счетчика 11,расчитанного на прием всего лишь двух импульсов: первого, связанного с пуском коммутатора 1, и второго - с окончанием перебора комбинаций краевых условий. С выхода счетчика 11 на вход блока 9 регистрации поступит управляющий сигнал, обеспечивающий включение блока 9 регистрации, который зафиксирует информацию, хранящуюся в регистрах 6 и 3, минимизированное по всевозможным комбинациям краевых условий значение поля и соответствующую ему комбинацию краевых условий. Это и . явится: окончанием работы устройства,Аналогично устройство работает для случая: генерирования и анализа размещений и сочетаний кодов о о ц, соответствующих комбинациям краевых условий,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить решение комбинаторных задач теории поля для случая восстановления краевых условий с целью минимизации максимального среди контролируемых точек значения поля.Формула изобретенияУстройство для решения обратных задач теории поля, содержащее коммутатор, первая группа выходов которого соединена с группой входов блока цифроаналоговых преобразователей, группа выходов которого подключена к граничным узлам К-сетки, контролируемые узлы которой соединены с группой входов блока выбора максимума, и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены первыйи второй регистры, счетчик, источниктока, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которогоподключен к выходу блока выбора максимума, выход аналого-циФрового преобразователя соединен с информационными входами первого регистра и первым входом блока сравнения, выход коl 12 ч 6 торого подключен к входу разрешения записи первого и второго регистров, разрядные выходы первого и второго регистров соединены с информационными входами блока регистрации, второй вход блока сравнения подключен к разрядным выходам первого регистра, вторая группа выходов коммутатора соеди 120цена с информационпьпш входами второго регистра, выход коммутатора черезсчетчик подключен к входу запускаблока регистрации, выход источникатока соединен с внутренними узламиК-сетки, группа входов коммутатораявляется группой информационных входов устройства.1246120 Составитель И,Дубининаедактор В,Иванова Техред О.Гортвай Корректор Г.Решетник а оизводственно-полиграфическое предприятие г. Ужгород, ул. Проектная,4003(43 ВНИИП по 113035, Тираж 6 Государственного делам изобретений Москва, Ж, Рау1 Подписнокомитета СССРи открытийская наб., д, 4/5