Устройство для решения нелинейных задач теории поля

 

Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике. С целью повьшения точности в устройство дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство, регистры, блок памяти, токозадающие резисторы таким образом, что к входу схемы сравнения и к узловой точке сеточной модели подключены вход блока памяти и один из выводов резистора, второй вьгоод которого соединен с выходом блока памяти, вход синхронизации которого и выход переноса счетчика подключены к входу синхронизации первого регистра, выходы которого соединены с управляющими входами ключей цифроуправляемых проводимостей, а его информационные входы - с выходами второго регистра, информационные входы которого подключены к выходам запоминающего устройства, а вход синхронизации - соединен с выходом схемы сравнения, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены шинами с информационными выходами счетчика и адресными входами запоминающего устройства, информационные входы которого, входы сброса и счетный вход счетчика являются входами устройства. Устройство может быть использовано при исследовании и моделировании объектов с распределенными параметрами. При этом развертьгаающее напряжение, форма которого определяет характер моделируемой нелинейности, может задаваться возрастающей, убывающей и неоднозначной функциями, 3 ил. i (Л ts9 Ю СО оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 06 С 7/46.,/ r,.), 3 фт т т.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ) ИЙ (21) 3726245/24-24 (22) 10.04.84 (46) 07.05.86. Бюл. У 17 (71) Одесский ордена Трудового Крас- ного Знамени политехнический институт (72) В.Е. Прокофьев, С.А. Положаенко, А.N. Казачинский и Я. Лясковский (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ð 991446, кл. G 06 G 7/46, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9 1043660, кл. G 06 F 15/20, 1981.: (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙHbK ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ

)57« Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике. С целью повышения точности в устройство дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, saпоминающее устройство, регистры, блок памяти, токозадающие резисторы таким образом, что к входу схемы сравнения и к узловой точке сеточной модели подключены вход блока памяти и один из выводов резистора, второй вывод которого соединен с выходом блока памяти, вход синхронизации которого и выход переноса счетчика подключены к входу синхронизации первого регистра, выходы которого соединены с управляющими входами ключей цифроуправляемых проводимостей, а его информационные входы — с выходами второго регистра, информационные входы которого подключены к выходам запоминающего устройства, а вход синхронизации — соединен с выходом схемы сравнения, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены шинами с информационными выходами счетчика и адресными входами запоминающего устройства, информационные входы которого, входы сброса и счетный вход счетчика являются входами устройства. Устройство может быть использовано при исследовании и моделировании объектов с распределенными параметрами. При этом развертывающее напряжение, форма которого определяет характер моделируемой нелинейности, может задаваться возрастающей, убывающей и неоднозначной функциями. 3 ил.

Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для решения нелинейных уравнений в частных производньгх.

Цель изобретения — повышение точ1229781

Моделируемая нелинейность g(0 ) квантуется по времени числом шагов, равным максимальному числу тактовых импульсов, которое может быть просчитано счетчиком 12 (т.е. число шагов квантования по времени моделиности

На фиг. 1 изображена функцио нальная схема устройства для решения нелинейных задач (схема представлена для одного узла); на фиг. 2 — временные диаграммы его работы; на фиг. 3 задаваемые нелинейные зависимости.

2О

31)

46

Устройство содержит сеточную модель 1 иэ а ууззллоовв, состоящуЮ из цифроуправляемых проводимостей 2 (ЦУП), схему 3 формирования величины узловой проводимости, состоящую из цифрового генератора 4 развертывающего напряжения и,запоминающего устройст- . . ва 5 (ЗУ), 4 схем 6 сравнения, вторую группу из регистров 7, первую группу иэ регистров 8, причем схема 6 сравнения, регистр 7 второй группы и регистр 8 первой группы образуют блок 9 управления параметрами сеточной модели 1. Устройство также включает блок 10 памяти и токозадающий резистор 11.

Генератор 4 предназначен для формирования развертывающего напряжения

11 (), которое поступает на инвертирующий вход схемы 6 сржнения. Это позволяет зафиксировать момент времени, в который происходит совпадение развертывающего напряжения с потенциалом узла. В этот момент формируется значение узловой проводи\ мости. В качестве генератора 4 используются последовательно включенные счетчик 12 и цифроаналоговый преобразователь 13 (ЦАП). Они образуют кусочно-ступенчатый аппроксиматор, формирующий линейно-возрастающее напряжение с периодом Т.

Емкость счетчика 12 равна числу ячеек памяти запоминающего устройства

5 и разрядности ЦАП 13. Емкость счетчика 12 выражается числом 2 где q — число разрядов счетчика 12.

Назначение блока 10 памяти состоит в запоминании узлового потенциала на время решения задачи на одном временном шаге и перезапись в узел этого запомненного узлового потенциала на следующем временном шаге через проводимость g (резистор 11).

l руемой нелинейности равно емкости счетчика 12) . Значения моделируемой функции в эти квантованные моменты времени служат априорной информацией о форме моделируемой нелинейности

8(Б ) и, в виде цифрового кода, записываются предварительно (до начала работы устройства) в ячейки памяти запоминающего устройства 5. Запись информации в последнее происходит в строгой последовательности, т.е. по нулевому адресу (при равенстве нулю сигналов на всех адресных шинах) записывается информация о начальном значении g моделируемой.

НаЧ нелинейности, по первому адресу (т. е. в сл учае, если только в младшем разряде адреса сигнал равен единице) записывается информация о значении моделируемой нелинейности для первого шага квантования и т.д.

Таким образом, код, записанный в

ЗУ 5, хранит информацию о форме моделируемой нелинейности и определяет значения узловых проводимостей сеточной модели для различных шагов квантования, в зависимости от потенциалов узловых точек.

Рассмотрим работу устройства для решения нелинейных задач теории поля. Временные диаграммы (фиг. 2) даны для случая, когда моделируемая нелинейность g(U,) задана возрастающей функцией (общность рассуждений по описанию работы устройства сохраняется независимо от того, какой из функций, приведенньи на фиг. 3, описывается моделируемая нелинейность) .

Перед началом работы устройства счетчик 12< сбрасывается в нуль путем подачи на его вход R импульса сброса. После установки счетчика

12 в исходное состояние на его счетный вход подаются тактовые импульсы с частотой и . Код, получаемый на выходе счетчика 12, используется для двух целей; поступает на адресные входы ЗУ 5 и, тем самым, из последнего считывается число, соответствующее значению узловых проводимостей для данного шага квантования (зна1229 чения кода на выходе ЗУ 5, соответствующие значениям узловых проводимостей для разных шагов кванто ения, обозначены условно точками на :ременных диаграммах фиг. 2), и выхо— да счетчика 12 поступает на входы

ЦАП 13 и служит для формирования напряжения развертки.

Схема 6 сравнения позволяет зафиксировать момент времени, когда раз- 10 вертывающее напряжение U (t) получаемое на выходе .ЦАП 13, совпадает по амплитуде с узловым напряжением

U . В этот момент времени число, считанное иэ ЗУ 5 (соответствующее 15 значению узловой проводимости для шага квантования, на котором происходит совпадение напряжений U (t) и

U, ) и установленное на информационных входах регистра 8, записывается в 2и последний.

При заполнении счетчика 12 на его выходе переноса > 2 сформируется

1 импульс, который управляет работой регистра 8 и блока 10 памяти. В этом 25 случае регистр 8 передает на управляющие входы ключей (не показано)

ЦУП 2 число, определяющее значение этих проводимостей для текущего временного шага, а блок 1О памяти осуществляет перезапись в узел запомненного узлового потенциала с предыдущего временного шага на текущий временной шаг через проводимость (резистор 11). Счетчик 12 переводит35 ся в исходное состояние первым тактовым импульсом, приходящим после переполнения счетчика 12.

В первый период работы устройства (совпадающий с первым периодом раэ- 40 вертывающего напряжения Т) производится установка начального значения узловой проводимости g>. Происходит это следующим образом.

До прихода первого тактового им- 45 пульса на вход счетчика 12 его выходной код равен нулю. Так как выходы счетчика 12 связаны шинами с адресными входами ЗУ 5, то из последнего по нулевому адресу считывается код, 50 определяющий начальное значение ysловых проводимостей g . Передним нач фронтом импульса с выхода схемы 6 сравнения этот код переписывается в регистр 8 (так как U, в первый 55 период решения равно О, то импульс на выходе схемы 6 сравнения появляется в начале периода развертывающе781 4 го напряжения Т) . В конце периода развертывающего напряжения импульсом с выхода переноса счетчика 12, начальное значение узловых проводимостей р переписывается в регистр 8 Ha и устанавливается на управляющих входах ключей ЦУП 2.

Во второй период задача решается при заданных значениях g Результат

Нам решения в этот период в виде потенциала узла сравнивается с развертывающим напряжением схемой 6 сравнения. К моменту сравнения t; этих 1 напряжений на выходах ЗУ 5 устанавливается новое значение узловых проводимостей g . Оно записывается в

l1 регистр 8 и поступает на управляющие входы ключей ЦУП 2 с приходом импульса переноса от счетчика 12.

В последующие периоды описанные циклы работы повторяются, в результате чего параметры сетки изменяются в каждом периоде развертывающего напряжения. Таким образом, в предлагаемом устройстве изменение параметров сеточной модели происходит автоматически, непосредственно в процессе решения задачи и параллельно во всей области моделирования. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для решения нелинейных . задач теории поля, содержащее сеточную модель из и узлов, выполненную на цифроуправляемых проводимостях, и схем сравнения и счетчик, счетный вход которого подключен к тактовому входу устройства, а каждый иэ и узлов сеточной модели соединен с первым входом соответствующей схемы сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее уст-, ройство, и блоков памяти, первая группа из и регистров и вторая группа из и регистров и и токозадающих резисторов, причем j-й узел сеточной модели соединен с одним из выводов

j-го токозадающего резистора и с информационным входом j-го блока памяти (где j=1,... и), выход которого подключен к другому выводу

j-го токозадающего резистора, вход сброса устройства подключен к входу сброса в нуль счетчика, выход пере1229781 носа которого соединен с выходами синхронизации п блоков памяти и и регистров первой группы, выход каждого из которых подключен к управляющим входам соответствующих цифроуправляемых проводимостей сеточной модели, информационные выходы счетчика соединены с адресными входами запоминающего устройства и с входами цифроаналогового преобразователя, - 10 выход которого подключен к второму входу j-é схемы сравнения, выход которой соедийеи с входом синхронизации j-го регистра второй группы, выход которого подключен к информационному входу j-го регистра первой группы, информационные входы запоминающего устройства являются информационными входами устройства, выходы запоминающего устройства соединены с информационными входами j-га регистра второй группы.

1229781 и, J«avr

4йИ Ф

««!рмтк *ЮЮ

Ф

/we

Составитель И. Дубинина

Редактор И. Дербак Техред Л.Олейник Корректор М. Самборская

Заказ 2452/50 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проект а оектная 4