Устройство для решения обратных задач теории поля

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач восстановления (определения допустимых комбинаций) краевых условий на частях границы области. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач. Устройство включает коммутатор, R-сетку, регистр, блок цифроаналэговых преобразователей, блок выбора максимума, регистр, блок сравнения, источник тока, блок регистрации, аналого-цифровой преобразователь, счетчик . Предложенное устройство позволяет осуществить решение комбинаторных задач теории поля для случая восстановления краевых условий, с целью минимизации максимального среди .онтролируемых точек значения поля. 2 ил. (Л |С 4 Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„,Я0„„124 120 (5в4G06G 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ быть использовано для решения задач восстановления (определения допустимых комбинаций) краевых условий на частях границы области. Цель изобрстения — расширение класса решаемых задач. Устройство включает коммутатор, R-сетку, регистр, блок цифроаналоговых преобразователей, блок выбора максимума, регистр, блок сравнения, источник тока, блок регистрации, аналого-цифровой преобразователь, счетчик. Предложенное устройство позволяет осуществить решение комбинаторных задач теории поля для случая восстановления краевых условий, с целью минимизации максимального среди,:онтро- у й2 лируемых точек значения поля. 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3832389/24-24 (22) 28. 12.84 (46) 23.07.86. Бюл. Ф 27 (71) Институт проблем машиностроения

АН УССР и Харьковский государственный университет им. А.М.Горького (72) Ю.M.Ìàöåâèòûé, Ю.Г.Стоян, В.П.Путятин и Б.С.Элькин (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

V 536496, кл. С 06 С 7/48, 1976.

Авторское свидетельство СССР

В 1059584, кл. G 06 G 7/56, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ

ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может

С.

Ф\

МФ

h4

4ь

CO

К)

1

12

Изобретение 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 k частей Г.(i = i,k). При этом на каждом участке границы может задаваться свое (постоянное по всему участку) краевое условие. Имеются также точки P; (j = 1,m) контроля физического поля. Необходимо определить (восстановить) такую комбинацию краевых условий, чтобы максимал:ьное среди контролируемых точек значение поля было минимальным, т. е. если ставится . задача отыскания допустимых комбина-. ций краевых условий, например, для первой !,íòîðîé) краевой задачи, то диапазон возможного изменения напряжения (тока) разбивается на и частей и тогда для k участков границ необходимо проанализаровать k! (при к = и) 461? 0

20 гистрации организован дополнительный выход: связь от триггера 17 к счетчи25

5

15 устройство содержит коммутатор 1, R-сетку 2, регистр 3, блок 4 цифроаналоговых преобразователей, блок 5 выбора максимума, регистр 6, блок 7 сравнения, источник 8 тока, блок 9 регистрации, аналого-цифровой преобразова гель 10, счетчик 11.

Блок 4 содержит цифроаналоговые преобразователи 12 °

Коммутатор 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 включения в предлагаемом устройстве блока 9 реку 11 (фиг.2). Коммутатор 1 предназначен для перебора сочетаний, размещений и перестановок.

R-сетка ? 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. 3аnl

k! (n — k) и! — — —; — вари(п — k)! к поля А ь (сочетаний),К вариантов (перестановок) поля, С (при k < n) вариантов антов для случая размещений краевых условий, Таким образом, необходимо

1решить задачу мин макс U (Р,, k)

kEM P„(j =1,m), где U — поле, Р,(j=1,m) — заданные точки контроля поля, элемент дискретного множества, М вЂ” множество перестановок или сочетаний, или размещений (зависит от решаемой задачи), На фиг.1 представлена блок-схема устройства для решения обратных задач теории поля на фиг.2 — блок-схема коммутатора.

55 лись в эти регистры осуществляется только в том случае, когда полученное значение поля для очередной комбинации краевых условий меньше значения

1поля, полученного на предыдущей итерации. Команда для записи (импульс) подается с блока 7 сравнения. Регистры такого типа называются регистрами для приема информации без предварительного гашения .

Блок; 4 цифроаналоговых преобразоt вателей 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.

1246

Блок 9 регистрации является стандартным алфавитно-цифровым печатающим устройством.

Счетчик 11 предназначен для подсчета импульсов, характеризующих . †.ро- g цесс перебора. С выхода счетчика 11 подают сигнал на включение блока 9 регистрации после прихода на него двух Импульсов.

Устройстве работает следующим об- .0 разом.

Диапазон возможного изменения краевых условий, например первых (вторых} краевых условий, которые моделируются напряжениями (токами), разбивается на 1 и частей. Таким образом, входной информацией для коммутатора 1 явятся п кодов c(,, ol, ...,с „, соответствующих дискретно представленным напряжениям (токам). 20

Для перебора перестановок этих величин .все контакты коммутатора 24 - .. блока замкнуты. Для случая перебора

К К .размещений А„ или сочетаний С„ размыкаются n — k контактов коммутатора 25

24, начиная с правого разряда. В зависимости от типа решаемой задачи, т. е. перебора перестановок, размещений или сочетаний, в блок 25 деления заносится соответственно одно из чи- ЗО

"1 (n — k)! mm "k! (n — k) > "г.

Рассмотрим работу устройства на примере генерирования перестановок.

В зависимости от размерности генерируемой устройством последовательно35 сти переключатель 23 устанавливается в положение kk!/2, а в коммутаторе 24 командой с блока 26 управления отключаются разряды с номерами больше

k. При подаче пускового сигнала в

40 коммутатор 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 сигнал посту,.ит на элемент И 15 и чер,:з элемент ИЛИ 20 запускает генератор 19 импульсов, импульсы которого через элемент И 15 подаются на прямой вход ре50 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 формирователи блока 21 формирователей.

12Ñ 4

При 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 d, блока 21 формирователей и через коммутатор 24, соответствующий элементу с,., код подается в блок 25 деления. Так как в режиме генерирования перестановок в блоке 25 деления записана "1", то код M 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 элементов

< и d.. Таким образом, коммутатор сформировал первую комбинацию краевых условий.

Выходы коммутатора 1 соединены с цифроаналоговыми преобразователями 12, которые преобразуют комбинацию кодов, соответствующую величинам краевi - 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 Rсетки) 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 б останется в нулевом состоянии. Таким образом, в блок 7 сравнения подаются два кода, один с выхода блока 10, а другой с выхода регистра 6 ° Поскольку код, поданный с блока 10 меньше, чем код поданный с выхода регистра 6 (в нем хранится- "0"), то блок 7 сравнения,выдаст на выходе управляющий

5 1246 сигнал, который поступит одновременно на управляющие входы регистров 6 и 3. Этот сигнал разрешит запись в регистр 6 кода, соответствующего максимальному среди контролируемых точек

5 значения поля, а в регистр 3 — соответствующую комбинацию краевых условий.

Поскольку на фиг.2 показаны замкнутыми только те контакты коммутато- 1О ра 24, которые соответствуют формирователям с „, с(, с, то на вьгходном регистре 22 за девять тактов зафиксируются члены Ы, ° Ы„ у Ы, ОЕ у Ы„ у Ыз,., Ы,,„,cx> . Т, е. далее с приходом

1 очередной комбинации о ., М,, Мз краевьгх условий на цифроаналоговые преобразователи 12 повторится очередное моделирование физического поля. Если полученное в этом случае максимальное значение поля больше, хранящегося в регистре 6, то блок 7 сравнения не выдаст управляющего импульса, разрешающего запись очереДной информации, и в регистрах 6 и 3 останется прежняя информация. В противном случае, т. е. г если максимальное значение поля меньme чем полученное на предыдущей итерации, то произойдет перезапись информации в регистрах 6 и 3, После анализа комбинаций Ы„,о с уЫ у 0,1 у Ы у о 1 у о у о в т ° ле девяти тактов произойдет срабатывание девятого разряда регистра 14 сдвига, сигнал через переключатель 23 перебросит триггер 17 в исходное сос- 5

Ф тояние, снимая тем самым разрешающий сигнал с элемента И t5 и прекращая подачу импульсов на прямой вход ре— гистра 14 сдвига. Одновременно сигнал с переключателя 23 перебросит триггер

18, с выхода которого поступит разрешающий сигнал на элемент И 16, и через элемент ИЛИ 20 подтвердится запуск генератора 19 импульсов. Следовательно, импульсы с вьгхода генератофЯ ра 19 через элемент И 16 начнут поступать на реверсивный вход регистра

14 сдвига. Переключение разрядов регистра 14.сдвига осуществляется при этом в обратном порядке и согласно информации, записанной в матрице 13, на выходном регистре зафиксируются члены Ы,Ы, о(„; о(, о „, о(; у, с, М„, Аналогичным образом происходит анализ этих комбинаций краевых условий.

При, срабатывании первого Р, разряда регистра 14 сдвига триггер 17 перебрасывается и перебрасывает своим

120 6 выходом триггер 18, в результате чегс снимается разрешающий cèãíàë 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 зафиксирует приход 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,, 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. формулаизобретения

Устройство 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 первый и второй регистры, счетчик, источник тока, блок сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к выходу блока выбора максимума, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационными входами первого регистра и первым входом блока сравнения, выход ко7 12ч6 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 соеди120 нена с информационньпш .входами второго регистра, выход коммутатора через счетчик подключен к входу запуска блока регистрации, выход источника тока соединен с внутренними узлами

R-сетки, -руппа входов коммутатора является группой информационных входов устройства.

Вход исмодкай индэормации

Фиг.1

1246120

Составитель И.Дубинина

Техред О.Гортвай Корректор Г.Решетник

Редактор В. Иванова

Заказ 4003(43 Тираж 671 Подписное

В ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4