Устройство для определения положения светового пятна на экране осциллоскопа при решении дифференциальныхуравнений в частных производных методом монте-карло

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия дФ%В Еа Союз Советских Социалмстнцеских еееспублик(5 Ц М, Кл. 0067/40 присоединением заявки3) Приоритет Гасударственный нвмнтет Фвввта Мнннвтрвв СССР вв делам нзебрвтеннв и втнрытнй) Заивит ли и Всесоюзный научно-исследовательский институт комплекснойЗаявителиавтоматизации нефтяной и газовой промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНАНА ЭКРАНЕ ОСЦИЛЛОСКОПА ПРИ РЕШЕНИИ ДИффЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТОДОМ МОНТЕ КАРЛО Эт Устройство содержит маску лоскоп 2, фотоформирователь ший триггер 4, компараторы тор 7, схемы "Иф 8, реверсив чики 9,10, запоминающий бло мерный аналого-цифровой инте1, осциа 3, управляю,6, дешифраные счетк 11 пдву рполятор 12. Изобретение относится к области вычислительной техники,Известны устройства для определенияположения светового пятна на экранеосциллоскопа при решении дифференпиаль. аных уравнений в частных производных ме;тодом Монте-Карло, содержащие маску,установленную между экраном осциллоскона и фотоформирователем, выходы когорого подключены ко входам управщпошего 1 Етриггера, и запоминаюший блок.Предложенное устройство отличаетсяот известных ем, что в него введеныдва компаратора, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, фдве группы схем ",И", подключенные первыми входами к соответствующим выходамдешифратора, а вторыми входами - к выходу управляющего триггера, два реверсивных счетчика, входы которых соеринены,с выходами соответствуюшей группы схем"Иф, а выходы подключены ко входамзапоминающего блока, и двумерный анало го-цифровой интерполятор, цифровые входы,М которого соединены с выходами запоминаюшего блока, а два аналоговых входасвязаны со входами устройства, подключенными также ко входам осциллоскопа,причем аналоговые выходы интерполяторапопарно соединены со входами компараторов, а пифровые выходы подкшачены квыходам устройства,Кроме того, маска может быть выполнена в виде ряда подобластей, плотность каждой из которых имеет одну изтрцх градаций уровня прозрачности,о позволяет расширить область приме нения устройства,На фиг, 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - иссле",дуемая часть плоскости переменных х,у.Процедура подготовки и ввода исходных данных н уатройатно (ам.фнг,1) аостоит в следующем,Исследуемую часть плоскости переменных х,у разделяют на подобласти, грани-5цы которых могут быть криволинейны, При,этом необходимо, чтобы все границы за, 10На границе каждой подобласти выби;раются четыре точки АуИ,СузР (см.фиг,2 а), которые являются узлами интерпо 1.ляпин аналого-цифрового интерполятора 12,;Соединение этих узлов прямыми дает выпуклый четырехугольник, На взаимноерасположение сторон этого четырехугольника и границ подобласти накладываютсянекоторые ограничении;каждый из четырех участков границыподобласти АВ, ВС, СЭ у ЭА должен быть. расположен в пределах угла, образован ного полупрямыми, проведенными из сред ней точки ,у с координатами, равными2 б, средним арифметическим значениям коорди ..30 , и через узлы, ограничивающие этот учао , ток;для обеспечения достаточной точности, аналого-.цифрового интерполятора 12 желаЗб тельно, чтобы для любого луча, проведен ного из средней точки Е до точки гра ницы подобласти 1, лежащей вне четырехугольника АБСИД , выполнялось условие:0,2-:О,в,Таким образом, исследуемая часть плоскости переменных х,у разбивается на элементарные подобласти так, как это показано на фиг. 3, где жирными линиями изображены границы заданных областей, а пунктирными - границы четырехугольников, где 9 -точка пересечения четырехугольника АВСО;к каждой подобласти прилегают четыре,45 , соседних подобласти, причем узлы данной подобласти являются узлами и этих сосед, них подобластей (по два узла данной подобласти на каждую иэ четырех соседних. с ней); кроме того, еще четыре подобласти соприкасаются с данной подобластьюобразованных соединением узлов интерполяции (а также границы подобластей, не 1 совпадающие с границами заданных облаотей,).Координаты узлов интерполяции вводят ся в запоминающий блок 11.В одной ячейке запоминающего блока .11 хранятся координаты одного узла интерполяции, Узлы интерполяции нумеруются по двум координатам (см.фиг.3) соответственно адресам ячеек в запоминающем блоке 11, Предварительно изготавливается маска 1, изображающая исследуемую часть плоскости 1 переменных х,у, разделенную на подобласти. ,Число цветов (например белый цвет, серыйи черный) маски 1 (уровней прозрачнрсти )равно трем. В белый и серый цвета по шахматному, принципу раскрашиваются подобласти, в черный - узлы. Цель такой раскраски - обеспечить изменение цвета при переходе из одной подобласти в другую.Раскраска маски 1 показана на фиг.2 в(пунктирные линии и черные линии границ областей на маске не изображаются).Из описанной процедуры подготовки дан ных следует, что возложность иметь подобласти с криволинейными границами резк( уменьшает необходимое число узлов (и, следовательно, необходимый объем заломи нающего блока 11) по сравнению с чисто электронным устройством, основанным на ,функциональном преобразователе. С другойстороны, только три необходимых цвета маски при систематизированном расположении подобластей не накладывают ограничений на число изображаемых областей.Ограничения, накладываемые на выбор ,подобластей и узлов, практически не вызы" вают трудностей при подготовке данных.Устройство работает следующим обра зом.Напряжения, изображающие координаты светового пятна в плоскости переменных х,у, поступают одноВременно наотклоняющие пластины осциллоскопа 2 и на входы аналого-цифрового интерполятора 12, Про ходя через маску 1, луч поступает в фото-формирователь 3, который осуществляет , следующие функции; при переходе луча вобласть или точку маски 1, отлича-ююунюд дантом от предыдущей, фотор.тыйнм, - , ливающий в состояние "1" управляющий триггер 4; после этого через промежуток временйу определяющийся быстродействием , схем "И" 8 и реверсивных счетчиков 9,10,433501 фотюформирователь 3 устанавливает триггер 4 в нулевое положение.Аналого-цифровой интерполятор 1 2 работает аналогично интерполятору аналогоцифрового функционального преобразователядвух переменных с произвольным расположением узлов интерполяции. Интерполирую-, шие части входных координат в плоскости переменных хя у" используются для определения одного из четырех секторов подобласти, в котором может находиться изображающая точка (АЕВ, ВЕС, СЕВЭЕА)Определение сектора подобласти производится следующим образом. Аналого-цифровой интерполятор 1 2 обеспечивает такое преобразование координат плоскости переменных х,у в координаты плоскостипеременных хи у, что в плоскости этих новых координат отображение четырехугольника АВСЭ подобласти, в которой находится световое пятно, является квадратом А Вф СЯ Д (см.фиг.2 б), длинасторон которого равна единице. Тогда определение сектора может быть осуществлено проверкой выполнения условий:(. М- ХО (1 а) 10если световое пятно находится в сек % %торе С Е П содержимое реверсивногосчетчика 10 увеличивается; еслп световое пятно находится в секМг Ф %15 торе А Е Э содержимое реверсивногосчетчика 9 уменьшается; если световое пятно находится в сек%фторе В Е С, содержимое реверсивногосчетчика 9 увеличиваетря,20 Код адреса, хранящийся в реверсивныхсчетчиках 9,10, является номером подобласти, в которой находится световоепятно. В специальной ячейке запоминаю 25 щего блока 11 хранится информация о заданной области, которой принадлежит данная подобласть (количественные номераобласти), Число таких ячеек равно числуподобластеи.30 Кроме того, в запоминающем блоке 11хранятся координаты узлов интерполяции.Число ячеек запоминающего блока 11 необходимое для этого, равно Й 2 Яс 1где М - число подобластей. ПредполагаетсяЗб что в одной ячейке запоминающего блока11 хранятся обе координаты узла интерпоиции.Из запоминающего блока 11 в соответ 1 ствии с кодом адреса подобласти выбира 40 ются координаты узлов интерполяции, принадлежащие подобласти, номер которой, Выборка из соответствующих ячеек запо. минающего блока 11 обеспечивается дополнительным дешифратором адреса, входящимв состав этого блока,Все узлы интерполяции можно разделить. на четыре группы в зависимости от четности их покоординатного номера (см,фиг.50 2 в). Координатам присваиваются индексы., групп 00, 01, 10, 11. Каждой подобластипринадлежит по одному узлу из группы.Выбранные из запоминающего блока 11координаты узюв х, у, х у55(1 б) х, у, х, у подаются на цифровые входы аналого-цифрового интерполятора 12, а на аналоговые входы этого интерполя 60 тора подаются интерполирующие функции)(+ М"-1) ОНа фиг.2 б область А С 9 ф квадратаФ%А В С О, где несправедливо неравенство 1 а, обозначена горизонтальной штриМ Фховкой, а область А В 0 где несправедливо неравенство 1 б - вертикальнойштриховкой,Проверка неравенств реализована всхеме (см фиг.1) с помощью двух комцараторов 6 (проверка 1 б) и 5 (проверка1 а).Выходы компараторов 6 и 5 присоединены ко входам дешифратора 7, причемединичный уровень напряжения на однойиз четырех выходных шин этого дешифратора соответствует одному из четырехсекторов подобласти, в которой находитсясветовое пятно, и подготавливает цепьпрохождения единичного сигнала от управляющего триггера 4 через соответствующую схему "И" 8.Единичный сигнал от управляющеготриггера 4 поступает на входы схем И"8 при переходе луча в другую подобцастьмаски 1,Пройдя через схему "И" 8, единичныйсигнал поступает на один из реверсивныхсчетчиков 9,10, вызывая изменение наединицу хранящегося там, кода адресазапоминающего блока 11, Реверсивный 6счетчик 10 хранит код адреса по переменной х, а реверсивный счетчик 9 - по переменной у .Изменение содержимого реверсивных счетчиков 9,10 производится в следующем порядке;если световое пятно находится в секф%торе А Е В, содержимое реверсивного счетчика 10 уменьшается;%переменных х у. Предмет изобретения1. Устройство для определения полоения светового пятна на экране осцилложеав скопа при решении дифференциальных ура пений в частных производных методом Монте-Карло, содержащее маску, установ ленную между экраном осциллоскопа и фотоформирователем, выходы которого под- - каочены ко входам управляющего триггера я запоминающий блок о т лЛ "ю" 1 б щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены два компаратора, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, две группы схем "И", подключен р ные первыми входами к соответствующим выходам дешифратора, "а вторыми щодами- к выходу управляющего триггера, два реверсивных счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующей группы схем "И, а выходы подключены ко входам запоминающего блока, и двумерный аналого-цифровой интерполятор, цифровые входы которого соединенЫ с выходами запоминающего блока, а два аналоговых входа связаны со входами устройства, подключенными также ко входам осциллоскопа, причем аналоговые выходы интерполятора попарно соединены со входами компараторов, а цифровые выходы интер полятора подключены. к выходам устрой ства а2, Устройство по,п.1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что маска выполнена в виде ряда подобластей, плотность каждой из которых имеет одну из трех градаций уровня прозрачности.., Загребельнаядактор Техред Г КорректГ.Васильева юрина Иза, И а/1 Твраи 624 акая пнси 9, Бережковская наб:, 24 Предпркятие Иатект,сква,1 ИИПИ Государственного комнтета Совета Министров СССРпо делам изобретений н открытийМосква, 113035, Раушская наб., 4