Устройство для решения инверсных задач нестационарной теплопроводности

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ , содержащее RC -сетку, компаратор, RS -триггер, Т -триггер , счетчик, элемент ИЛИ, причем выход R5 -триггера подключен к входам КС-сетки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения задач, в него введены . управляемый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивный счетчик напряжения, элемент И-ПЕ, первый, второй и третий элементы И, инвертор, оперативное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь , который содержит элемент ИПИ, счетчик, оперативное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь , вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которого подключен к выходу счетчика функционального преобразователя,первый ьход которого соединен с входом тактовых импульсов устройства, а второй вход счетчика функционального преобразователя подключен к выходу элемента tUUl функционального преобразователя , входы которого соединены с входом записи температур в узло вых точках устройства, выход цифроаналогового преобразователя функционального преобразователя подключен к первым входам компаратора и дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом RC-сетки, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу I первого элемента И и через инвертор (Л . к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному входу Т -триггера, соединенному с первым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммирования импульсов устройства , выход первого элемента И ;о эо эо подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, к обратному счетному входу которого подключен выход второго элемента И, вход записи реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, информационный вход которого подключен к вькоду реверсивного счетчика, стробирующий вход записи логического нуля оперативного запоминающего устройства подключен к шине нулевого потенциала, вход считывания оператив-.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)4 G 06 G 7 48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643570/24-24 (22) 22.06.83 (46) 15.09.85. Бюл. ¹ 34 (72) В.F..ÏðîêîôüåB и Б.Бенбузид (р ) (71) Одесский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 681.333(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 754446, кл. G 06 С 7/48, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 983722, кл. G 06 G 7/46, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО gmI РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗЗ ЦАЧ НЕСТАПИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОЛНОСТИ, содержащее RC -сетку, компаратор, 013 -триггер, Т -триггер, счетчик, элемент I1JIH, причем выход R5 -триггера подключен к входам

RC-сетки, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повышения точности решения задач, в него введены управляемый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивный счетчик напряжения, элемент И-НЕ, первый, второй и третий элементы И, инвертор, оперативное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь, который содержит элемент ИЛИ, счетчик, оперативное запоминаюцее устройство и цифроаналоговый пре- . образователь, вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которого подключен к выходу счетчика функционального преобразователя, первый ход которого соединен с входом

„„SU„„1179388 А тактовых импульсов устройства, а второй вход счетчика функционального преобразователя подключен к выходу элемента Ш1И функционального преобразователя, входы которого соединены с входом записи температур в узло вых точках устройства, выход цифроаналогового преобразователя функционального преобразователя подключен к первым входам компаратора и дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом

КС-сетки, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу первого элемента И и через инвертор к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному входу Т -триггера, соединенному с первым входом цифрового делителя .напряжения управляемого генератора функции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход первого элемента И подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, к обратному счетному входу которого подключен выход второго элемента И, вход записи реверсивного счетчика подключен к . выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, информа-. ционный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, стро— бируюций вход записи логического нуля оперативного запоминаюцего устройства поцключен к шине нулевого потенциала, вход считывания оператив..

179388

1 ного запоминающего устройства соединен с выходом элеме нта ИЛИ, первый вход которого объединен с первым вхо . дом элемента И-НЕ и подключен к выходу реверсивного счетчика управляемого генератора функции, а второй вход элемента ИЛИ объединен со вторым входом элемента И-НЕ и подключен к прямому выходу Т -триггера, вход которого подключен к синхровходу разделения времени устройства, третий вход элемента И-НЕ сое-. динен с синхровходом вычитания импульсов устройства и подключен к обратному входу счетчика и обратному входу реверсивного управляемого генератора функции, прямой вход которого соединен с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход реверсивного счетчика управляемого генератора функции подключен к первому входу цифроаналогового преобразователя управляемого генератора функции, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, выход цифроаналогового преобразователя которого соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключен к информационному входу счетчика, инверсный выход счетчика подключен к R -входу RG -триггера, прямой выход счетчика соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу Т -триггера, выход третьего элемента И подключен к 6 -входу

Вб-триггера, выход оперативного за-. поминающего устройства соединен с вторым входом цифрового делителя нап. ряжения управляемого генератора функции

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения инверсной нелинейной задачи нестационарной теплопроводности, т.е. определения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры по известному закону из менения температуры в некоторых точках исследуемого объекта.

Цель изобретения — повышение точности решения задач.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство для моделирования инверсных задач нестационарной теплопроводности содержит 1 С -сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсно-управляемых резисторов 2 и накопительных конденсаторов 3, R5— триггер.4, счетчик 5, работающий в фазоимпульсном режиме, Т, -триггер 6, компаратор 7, управляемый генератор

8 функции, состоящий из реверсивного счетчика 9, цифроаналогового преобразователя 10 и цифрового делителя (напряжения) 11, функциональный преобразователь 12, содержащий элемент

ИЛИ 13, счетчик 14, оперативное за5

25 поминающее устройство 15, цифроанало. говый преобразователь 16, дифференциальный усилитель 17, элемент

И-НЕ 18, элемент ИЛИ 19, инвертор

20, первый, второй и третий элементы И 21-23, реверсивный счетчик 24, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25.

Блок 8 построен по принципу цифро. ступенчатого аппроксиматора. Наклон развертывающей функции регулируется цифровым делителем (напряжением)- 11, сигнал управления на который в виде кодов чисел поступает с ОЗУ 25.

Работа устройства сводится к определению на модели инерационным путем формы развертывающего напряжения

u<(1), воспроизводимого блоком 8, которое .моделирует искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры.

Устройство работает следующим образом.

Время решения задачи разделяется на m периодов длительности Т. Из указанных m периодов нечетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные — останову решения для корректировки параметров модели и измерения результатов решения. На1179388 4

10 !

20 чалу решения задачи предшествует подготовительный период, когда в элемент памяти каждой узловой точки записывается произвольное начальное значение узловой проводимости. Для этого в подготовительный период из

ОЗУ 25 считывается код начального значения наклона развертывающего напряжения U (e) . Этот сигнал изменяет коэффициент деления блока 11 таким образом, что на выходе блока

8 формируется развертывающее напряжение U< с начальным наклоном (см. фиг. 2). Это напряжение сравнивается с напряжением Uo, формируемым функциональным преобразователем 12 так, что на выходе компаратора формируется прямоугольный импульс U<, длительность которого несет информацию о потенциале узловой точки U в 1-й период решения задачи, Срез импульса U осуществляет сброс счетчика 5 в ноль, тем самым записывая и запоминая в нем предварительное начальное значение узловой проводимости. На счетные входы счетчика 5 с синхровходов суммирования и вычитания импульсов устройства подаются тактовые импульсы с частотой f таким образом, что в первой половине периода они подаются на его прямой вход, а во второй — на вычитаю— щий вход. Счетчик 5 выполняет в устройстве функцию элемента памяти с фазоимпульсным способом представления информации и формирует симметрич но расположенные относительно центра периода квантования управляющие сигналы, подаваемые на управляющие входы узловых проводимостей сетки.

Решение задачи на устройстве начин ется с момента подачи на синхровход разделения времени устройства

fò 1 частоты f = — = —. Каждый нечетп T ный импульс переводит T -триггер в состояние "1", а каждый четный — в состояние "О", что необходимо для организации работы сетки в режимах

"Решениен и Останов".

В период решения задачи для формирования управляющих импульсов, определяющих среднее значение проводимости, используется RG -триггер 4 (U< на фиг. 2). B нерабочие периоды результат решения запоминается на конденсаторах 3, во вто25

55 рой половине нерабочего периода в компараторе 7 сравнивается напряжение развертки U» формируемое управляемым генератором функции, с напряжением, формируемым функциональным преобразователем 12 U . В момент сравнения на выходе компаратора

7 формируется импульс, срез которого сбрасывает в ноль счетчик 5, та-: ким образом запоминается момент времени сброса, несущий информацию о потенциале узловой точки У в конце

j-го периода решения задачи, а следо- вательно, и о величине узловой проводимости g(U - ), которая будет воспроизведена в модели в следующий (j + 1)-й период.

Процесс решения инверсной задачи на устройстве сводится к поиску итерационным путем формы развертывающего напряжения U+(t), которая модели, рует.искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры.

Перед началом решения задачи в

ОЗУ 15 функционального преобразовате ля 12, построенного по принципу цифро-ступенчатого аппроксиматора, для каждого временного интервала записываются коды известной температуры в некоторой точке исследуемого тела.

В процессе решения задачи эти коды в соответствующие временные интервалы цифроаналоговым преобразователем 16 преобразуются в напряжение, которые сравниваются в дифференциальном усилителе 17 с потенциалом узловой точки сетки в первой половине периода останова и с развертывающим напряжением U (t), формируемым RC -сет кой 1 во второй половине периода останова. В зависимости от знака разности положительный сигнал появляется на выходе только одного из элементов И (21 или 22). В момент начала сравнения на остальные входы элемента И поступают импульсы с инвертирую. щего выхода Т -триггера 6 и тактовая, частота с синхровхода суммирования импульсов устройства. Выходной сигнал одной из элементов И (21 или 22) в ви" де тактовых импульсов поступает на прямой или обратный счетный вход счетчика 24, увеличивая или уменьшая значение управляющего сигнала, записанное в него параллельно в конце периода решения. Код с выхода счетчика 24 в конце первой половины периода останова запоминается в ОЗУ 25

ll79388 при подаче на стробирующий вход записи логического "0", на вход строба выборки постоянно подается логический

"0" ° Таким образом, первая итерация задачи в первом интервале времени считается законченной, и переходим к решению задачи на втором интервале.

При этом из ОЗУ 25 считывается код, формирующий развертыващцее напряжение на выходе генератора функции блока

8 для второго интервала времени, который сравнивается с образцовым напряжением Uo, соответствующим второму интервалу времени. После этого пов1 торяются все операции, рассмотренны6. выше для первого интервала времени.

Так как процесс решения на Ссетке многократно повторяется, то корректировка решения на каждом временном шаге будет осуществляться автоматически. Процесс корректировки будет продолжаться до тех пор, пока напряжения, выдаваемые блоком

12 для всех временных интервалов, не совпадут с соответствующим напряжением, получаемым на ЯС -сетке.

1О Только после этого решение считается законченным, а коды чисел, записанных в ОЗУ 25, определяют форму развертывающего напряжения, формируемого генератором функции 8 и ко15 торая соответствует искомой развертывающей функции U+(t), моделирующей искомую нелинейную характеристику g(u ). Таким образом, благодаря введению новых элементов, 20 повышается точность решения задач.

1179388

Ут 7 о о 0þ 8

Риа.2

Составитель В.Коткин

Редактор И.Ковальчук Техред Т.Фанта Корректор М.Демчик

Заказ 6845.

I о,Ц п аЦм

ЮЩЯ/

Рддр

Стра

Запись

Л

Тираж 709 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открьггий

113035, IfocKBa, )!l-35, Раунская наб., д. 4/5

Филиал П11П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4