Устройство для решения дифференциальных уравнений в частных производных

 

(72} Автор изобретем ия

А.Ф. Лавренюк

Томский ордена Октябрьской Ре

Трудового Красного Знамени по институт им. С.М. Кирова (7!) Заявитель (Ь) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

УРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ

Изобретение относится к решающим устройствам аналоговой вычислительной техники, использующим слоистопленочную структуру, содержащие комбинации слоев из непрерывных решающих сред и других материалов и предназначенных для решения широкого класса задач математической физики, описываемых дифференциальными урав" нениями в частных производных.

Известно устройство слоисто-пленочной структуры для решения дифференциальных уравнений в частных производных, содержащее фоторезисторный слой, используемый в качестве решающего элемента, прозрачные электропроводящие и диэлектрические .слои и светоизлучающий слой для изменения характеристик решающего слоя 1 .

Однако это устройство не позволяет решать сложные задачи (например уравнение Пуассона).

Наиболее близким к предлагаемому

По технической сущности является уст2 ройство -для решения задач матема" тической физики, содержащее фоторезисторные и светоизлучающие слои, а также прозрачные секционированные электропроводящие слои CL3.

s Однако известное устройство име" ет низкую точность при решении дйф- .

Ференциальных уравнений, описывающих перенос:энергии.

Цель изобретения - повышение точности и расширение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности решения более сложных уравнений с дополнительными операторами.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее . первый корпус, выполненный из ди»; электрического. материала на оСнование которого нанесен первый светоизлучающий слой, параллельно которо" му в корпусе размещены первая стеклянная пластина,, первый прозрачный секционированный электрогроводящйй слой и вторая стеклянная пластина, 3 10 . и второй корпус, выполненный из диэлектрического материала, на основание которого нанесен второй светоизлучающий слой, параллельно которому во втором корпусе размещенатретья стеклянная пластина, на которую нанесены последовательно первый и второй фоторезисторные слои, второй прозрачный секционированный электропроводящий слой и четвертая стеклянная пластина, введены группа регистрирующих блоков, блок питания, первая группа контактных выводов, расположенных на первом фоторезисторном слое, третий фоторезисторный слой с закрепленной на нем второй группой контактных выводов и третий светоизлучающий слой, причем первый прозрачный секционированный электропроводящий слой, третий светоизлучающий и третий фоторезисторные слои нанесены последовательно на первую стеклянную пластину, первая группа контактных выводов через группу регистрирующих блоков соединена с второй группой контактных выводов, первый и второй выходы блока питания соединены соответственно с первым и вторым прозрачными секционированными электропроводящими слоями.

На чертеже, изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит фоторезисторные слои 1-3, светоизлучающие слои

4-6, прозрачные секционированные электропроводящие слои 7 и 8, первую и вторую группы контактных выводов 9, первую, вторую, третью и четвертую стеклянные пластины 10, первый и второй корпусы 11 и 12, блок 13 питания и регистрирующие блоки 14

Устройство работает следующим образом.

К электропроводящим слоям 7 и 8 подкйючается типовой блок 13 питания с помощью которого задается опорное напряжение для задания функций источников. Посредством задания определенной степени излучения слоев

5 и 6 или .применяя оптические экраны, задают в соответствии с условиями решаемой задачи границы и паралетры фоторезисторных слоев 1 и 3.

Композиция слоев 3 и 4 подобрана ..таким образом, что локальная степень излучения слоя 4 пропорциональна величине тока, протекающего между электропроводящим слоем 8 и контакт01120 ф ными выводами 9. При этом подбором величины потенциала, подключенного к электропроводящему слою 7, и подбором характеристик слоя 2 добиваются соответствия локальной степени излучения слоя 4 величине локального значения тока, протекающего через слой 2 между элекропроводящим слоем

7 и слоем 1. При этом в решающем

1О слое распределение потенциалов Ч;, соответствующих узловым значениям решаемых функций, описывается следующим дифференциальным уравнением:

lS

„ = „ Ч,,+ 2 Ч,-V,.)-, „.,(y удельные проводимос

1 2 ти слоев 1-3;

С„- электрическая емкость в линиях свя зи между слоями 1 и 3;

Ч вЂ” значение потенциа1

25 ла, подключенного к электропроводящему слою 7.

K электропроводящему слою 8 подключен нулевой потенциал.

30 Изменяя соответствующим образом проводимость слоев 2 и 3 и подбирая значение потенциала V, можно решать дифференциальные уравнения вида:

8 первом случае, т.е. при решении уравнений (2), изменением проводимости слоя 3 и подбором параметров слоя 4 в слое 2 создаются локальные каналы проводимости, через которые к слою 1 течет ток, пропорциональный потенциалу в соответствующем пространственном узле слоя 1. Эти токи измеряются в регистрирующих блоках 14. При решении же уравнений (3) параметры слоев 2 и 3, а также параметры светоизлучающего слоя 4 подбираются таким образом, чтобы локальному значению тока в слое. 3 соответствовало бы точно такое же значение тока в соответствующем узловой точке слое 2, т.е. добиваются равенства соответствующих локальных значений функций источников и

5 10011 стоков. Затем смещаем слой 2 относительно слоя 4 на один шаг межузло" вого расстояния в направлении индуцированного переноса энергии. Подобный результат можно получить, уста- S навливая между слоями 2 и 4 оптическую среду, которая позволяет изменять направление оптических сигналов из слоя 4 в слой 2, например, систему призм, преломляющих управляющие сигналы в соседние узловые точки, либо систему световодов. 8 этом случае уравнение, описывающее. распределение узловых потенциалов

Ч в решающем слое 1, принимает вид:

Со «-,у — = gÄ V -я Ч;+яф;+1 (4)

УЧ; q

Два последних члена этого уравнения фактически представляют разность моделирующих потенциалов в соседних узловых точках решающей среды и реализуют градиент функции

Ч в уравнении (3). Изменением направления управляющих сигналов моделируется изменение направления внешнего воздействия. формула изобретения

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспретизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 475628, кл. G 06 G 7/38, 1975

2. Авторское свидетельство СССР .1 584315, кл. G 06 G 7/38, 1976 (прототип).

Устройство для решения дифференциальных уравнений в частных производных, содержащее первый корпус, выполненный из диэлектрического материала, на основание которого нанесен первый светоизлучающий слой, параллельно которому в корпусе размещены первая стеклянная пластина, первый прозрачный секционированный электропроводящий слой и вторая стеклянная пластина, и второй кор20 С пус, выполненный из диэлектрического материала, на основание которого нанесен второй светоизлучающий слой, параллельно которому во втором корпусе размещена третья стеклянная . пластина,на которую нанесены после-. довательно первый и второй фоторезисторные слои, второй. прозрачный секционированный электропроводящий слой и четвертая стеклянная пластина, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены группа регистрирующих .блоков, блок питания, первая группа контактных выводов, расположенных на первом фоторезисторном слое, третий фоторезисторный слой с закрепленной на нем второй группой контактных выводов и третий светоизлучающий слой, причем первый прозрачный секционированный электропроводящий слой, третий светоизлучающий и третий фоторезисторный слои нанесены последовательно на первую стеклян" ную пластину, первая группа контактных выводов через группу регистри-. рующих блоков соединена с второй группой контактных выводов, первый и второй выходы блока. питания соеди" нены соответственно с первым и "вторым прозрачными секционированными электропровсдящими слоями.

1ОО11гО

Составитель В. Рыбин

Редактор Н. Стащишина TexÐ Ж.Кастелевич Коцоектоц О. Билак

Заказ 1396/57 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1ЦОЦ Иосква Ж-Я Раушская наб. g. 4/g

Филиал iTltl "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,