Устройство для решения дифференциальных уравнений

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для осуществления прямого и обратного дифференциальных преобразований функций, заданных реальными сигналами, а также для аналитической аппроксимации сигналов, построения экономичных аналоговых запоминающих устройств и т.п. Цель изобретения - повьпление точности и расширение функциональных возможностей устройства для решения дифференциальных уравнений с использованием операционных методов. Устройство содержит две группы интеграторов, две группы умноясителей, переключатели, блок формирования линейного преобразования матричного типа, блок регистрации и обратимый сумматор. Новым в предлагаемом устройстве является то, что оно содержит обратимый сумматор, связанный с перечисленными вьнпе элементами соответствующими связями,что позволяет за счет введения эффекта обратимости повысить производительность аналоговых и гибридных вычислительных систем при реализации функций запоминания аналоговых сигналов и реализации систем с запаздывакяцим аргументом . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

GOLDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÍÈÕ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„125?671

Al (51) 4 Г 06 С 7/38 е1""

I|1 ф ф .

1,1 t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3832750/24-24 (22) 25.12.84 (46) 15.09.86. Бюл. и 34 (7.1) Институт проблем моделирования в энергетике АН .УССР (72) Л.А. Симак (53) 681.333(088.8) (56) Пухов Г.Е. Дифференциальный анализ электрических чисел. Киев;

Наукова думка, 1982. . Авторское свидетельство СССР

У 1171815, кл. G 06 G 7/38, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для осуществления прямого и обратного дифференциальных преобразований функций, заданных реальными сигналами, а также для аналитической аппроксимации сигналов, построения экономичных аналоговых запоминающих устройств и т.п. Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства для решения дифференциальных уравнений с использованием операционных методов. Устройство содержит две группы интеграторов, две группы умножителей, переключатели, блок формирования линейного преобразования матричного типа, блок регистрации и обратимый сумматор. Новым в предлагаемом устройстве является то, что оно содержит обратимый сумматор, связанный с перечисленными выше элементами соответствующими связями,что

Ф позволяет за счет введения эффекта . обратимости повысить производительность аналоговых и гибридных вычислительных систем при реализации функцмй запоминания аналоговых сигналов и реализации систем с запаздывающим аргументом. 1 ил.

1257671

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для исследования нелинейных динамических объектов с использованием аппарата дифференциальных преобразований и может быть использовано также для запоминания функций, заданных реальными физическими сигналами, преобразования масштаба аргумента и введе10 ния регулируемого запаздывания.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных воэможностей устройства для решения дифференциальных уравнений в части обратимости его работы.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит интеграторы

1(1),. 1(2),..., 1(п) первой группы, интеграторы 2(1),2(2),...,2(n) второй 0 группы, умножйтели первой группы 3(1), 3(2),...,3(п), умножители второй группы 4(1) 4(2),...,4(п), блок 5 задания начальных условий, переключатели

6(1), 6(2).. .,6(п+2), 6(п+3), обратимый сумматор 7„ блок 8 формирования линейного преобразования, блок 9 регистрации, Устройство работает следующим образом.

Устройство предназначено для определения аппроксимирующего дифференциального спектра сигнала, действующего на (n+2)-м выводе обратимого сумматора 7, запоминания этого спектра 35 и формирования восстановленного сигнала с возможностью измерения временного масштаба и реализации функции запаздывающего аргумента.

В зависимости от положения переключателей 6(1), 6(2),...,6(п+2), 6(n+3) устройство может находиться в одном иэ трех следующих режимов.

Режим определения аппроксимирующего дифференциального спектра сигнала, 45

Этот же режим используется для записи аналогового сигнала как функции времени.

Режим хранения элементов аппроксимирующего дифференциального спектра 50 исследуемого сигнала. В этом же режиме осуществляется экономное хранение элементов спектра запоминаемой функции.

Режим восстановления аппроксими- 55 рованного сигнала. Этот же режим яв-. ляется режимом воспроизведения записанной функции, при котором возможно изменение масштаба аргумента и введение запаздывания.

В первом режиме переключатели 6(1), 6(2),...,6(n) находятся в положении, при котором выходы интеграторов 2(1)„

2(2),...,2(n) второй группы отключены от входов умножителей3(1),3(2), ...,3(п) первой группы, которые этими же переключателями соединены с шиной нулевого потенпиала. Тем самым на выходах умножителей 3(1), 3(2),...,3(п) первой группы, соединенных с соответствующими и выводами обратимого сумматора 7, находятся нулевые потенциалы. Обратимый сумматор 7 эквивалентен двухвходовому сумматору, на одном из выводов которого действует анализируемый или запоминаемый сигнал. В соответствии с уравнением обратимого сумматора в этом случае на оставшемся выводе появится этот анализируемый сигнап с противоположным знаком.

Переключатель 6(п+1) находится в разомкнутом состоянии и не препятствует поступлению инвертированного значения входного сигнала на объединенные входы умножителей 4(1), 4(2),,4(п) второй группы, На вторые входы этих умножителей поступают curk палы, пропорциональные (†„, ), с выходов каскадно соединенных интеграторов 1(!), 1(2),...,1(п) первой группы

Переключатель 6(n+2) находится в положении, при котором с выхода блока 5 задания начальных условий на вход интегратора 1(1) первой группы поступает напряжение положительной полярности, Инте.граторы обеих групп работают в теченье анализируемого отрезка времени О t Т одновременно с поступлением входного сигнала. к

Сигналы, пропорциональные (†)

Н проходя через умножители 4(1), 4(2), .-.,4(n) второй группы, умножаются на на инвертированное значение входного сигнала и поступают на входы блока 8 формирования линейного преобразова- - . ния таким образом, что на входы интеграторов 2(1), 2(2),...,2(п) второй группы поступают линейные комбинации упомянутых произве,ений, необходимые для образования компонент аппроксимирующего дифференциального спектра на выходах интеграторов 2(1), 2(2),..., 2(п) второй группы. Эти компоненты

1257671 -с к

Х() =;СХ(1 }(—,) . (1) к=о

Иасштабная постоянная Н, входяt щая в выражение (1), принципиально может иметь значения, отличающиеся от значений, которые она имела в первом режиме работы устройства, и

50 поступают также на входы блока 9 регистрации.

В режиме хранения переключатели

6(1), 6(2),...,6(n) остаются в прежнем состоянии, а переключатель 6(п+1) 5 переключается в противоположное состояние и подключает шину нулевого потенциала к объединенным входам умножителей 4(1), 4(2),..., 4(п) второй группы и соответствующему входу обратимого сумматора 7.

Это состояние может сохраняться неограниченно долго в зависимости от свойств интеграторов 2(1), 2(2),..., 2(п) второй группы, которые находятся 15 в режиме хранения напряжений конденсаторов, включенных в обратные связи операционных усилителей.

В последнем режиме работы устройства переключатели 6(1), 6(2).. ., 20

6(n) переключаются в противоположные положения, при которых входы умножителей 3(1), 3(2),...,3(n) первой группы подключаются к выходам интеграторов 2(1)» 2(2),...,2(n) второй группы. Переключатель 6(n+I) сохраняет свое положение, соответствующее режиму хранения, а переключатель

6(п+2) переключается в противоположное положение, обеспечивающее подачу 30 напряжения отрицательной полярности с нторого выхода блока 5 начальных условий на вход интегратора 1(1) первой группы. Переключение (n+3)-ro переключателя обеспечивает режим ввода З или вывода для (n+2)-го вывода обратимого сумматора 7.

Таким образом, обратимый сумматор

7 превращается н (и+2)-е входовое устройство, причем на выходе этого сумматора, где ранее действовал анализируемый сигнал, теперь с началом работы интеграторов 1(1), 1(2), ..., 1(n) первой группы появляется его аппроксимация в соответствии с формулой45 тем самым обеспечивается изменение масштаба аргумента.

Формула изобретения

Устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее блок задания начальных условий, п+1 переключателей, блок регистрации, блок формирования линейного преобразования, две группы из и умножителей, две группы из п интеграторов, выход каждого i-ro интегратора первой группы соединен с входом (n+1)-ro интегратора первой группы и с первыми входами соответствующих умножителей первой и второй групп, выходы умножителей второй группы соединены с группой входов блока формирования линейного преобразования, группа выходов которого подключена к соответствующим входам интеграторов второй группы, выходы которых соединены с группой входон блока регистрации и через и переключателей подключены к вторым входам соответствующих умножителей первой группы и соединены с шиной нулевого потенциала, вторые входы умножителей второй группы через (n+1)-й переключатель подключены к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения точности и расширения класса решаемых задач за счет учета запаздывания и возможности изменения масштаба времени, в него введены (и+2)-й и (n+3)-й переключатели и обратимый сумматор, первые и выводов которого соединены с соответствующими выходами умножителей первой группы, вход первого интегратора первой группы через (и+2)-.й переключатель подключен к выходам напряжения положительной и отрицательной полярности блока задания начальных условий, (n+1)-й вывод обратимого сумматора подключен к вторым входам умножителей второй группы, (и+2)-й вывод обратимого сумматора через (n+3)-й переключатель соединен с входом задания анализируемого дифференциального сигнала устройства и выходом аппроксимации- дифференциального спектра устройства.

l25767l

Ю1 УЮХ.

Составитель В. Рыбин

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор Е. Копча

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4959/49

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