Устройство для определения положения светового пятна на экране осциллоскопа при решении дифференциальныхуравнений в частных производных методом монте-карло

 

1, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалмстнмеских

Уесвублик а (11) 433501

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 12.07.72(21) 1814764/18-24 с присоединением заявки %(23) Приоритет

Опубликоваио25 06.74.Бюллетень №23

Дата опубликования описания 19.О9 7 (53) М. Кл.

006 g 7/40

Гасударственный нвмнтет

Свввтв Мнннвтрвв СССР вв делам нзебрвтеннв и втнрытнй (N) УДК681.aa5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. Я. Любарский и П. А. Мороз (71) З Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной

Заявители автоматизации нефтяной и газовой промышленности (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СВЕТОВОГО ПЯТНА

НА ЭКРАНЕ ОСЦИЛЛОСКОПА ПРИ РЕШЕНИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

УРАВНЯНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ МЕТОДОМ МОНТЕ КАРЛО

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны устройства для определения положения светового пятна на экране осциллоскопа при решении дифференпиаш ных уравнений в частных производных ме; тодом Монте-Карло, содержащие маску, установленную между экраном осциллоскона и фотоформирователем, выходы кого рого подключены ко входам управшпошего триггера, и запоминаюший блок.

Предложенное устройство отличается от известных ..ем, что в него введены два компаратора, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, две группы схем ",И", подключенные первыми входами к соответствуюшим выходам дешифратора, а вторыми входами - к вы» ходу управляюшего триггера, два реверсивных счетчика, входы которык соединены, с выходами соответствуюшей группы схем

"И, а выходы подключены ко входам запоминаюшего блока, и двумерный анало го-цифровой интерполятор, иифровые входы.

М которого соединены с выходами запоми1 наюшего блока, а два аналоговых входа связаны со входами устройства, подключенными также ко входам осциллоскопа, причем аналоговые выходы интерполятора попарно соединены со входами компара- 1 торов, а пнфровые выходы подкшачены к выходам устройства.

Кроме того, маска может быть выполнена в виде ряда подобластей, плот ность каждой из которых имеет одну из трцх градаций уровня прозрачности.

Это иозволяет расширить область приме-нения устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - иссле", дуемая часть плоскости переменных х,у.

Устройство содержит маску 1, осциллоскоп 2, фотоформирователь Д, управляющий триггер 4, компараторы 5,6,дешифратор 7, схемы "И" 8, реверсивные счетчики 9,10, запоминаюший блок 11 и дву мерный аналого-цифровой ннтерполятор 1 2.

433501

Процедура подготовки и ввода исход» ных данных B уотройотао (CM,ôèã.1} cw стоит в следующем.

Исследуемую часть плоскости перемен ных х,у разделяют на подобласти, грани- : 5

::иы которых могут быть криволинейны. При

,этом необходимо, чтобы все границы за

/ данных областей совпадали с границами

;.йодобластей (или с частью этих границ).

; 10

На границе каждой подобласти выби1

;раются четыре точки А,В,C,3Р (см.фиг. !.2а}, которые являются узлами интерпоI .ляции аналого-цифрового интерполятора 12,; Соединение этих узлов прямыми дает вы!

1 пуклый четырехугольник. На взаимное расположение сторон этого четырехуголь! ника и границ подобласти накладываются некоторые ограничения; каждый из четырех участков границы подобласти АВ, ВС, Cg, 33A должен быть . расположен в пределах угла, образован ного полупрямыми, проведенными из сред ней точки с координатами, равными

25, средним арифметическим значениям коорди» .

:,нат узлов A,B,С,D и (Хд X6+ хам <в -(д в с+ Jy

3 30

,и через узлы, ограничивающие этот учао»

l ., ток; ! для обеспечения достаточной точности

I, аналого-.цифрового интерполятора 12 жела

35 тельно, чтобы для любого луча, проведен ного из средней точки Е до точки гра ницы подобласти Х, лежащей вне четырехугольника ABC D выполнялось условие:

1 О,2-:О,S, . где 9 -точка пересечения четырехугольника ABCD к каждой подобласти прилегают четыре, соседних подобласти, причем узлы данной подобласти являются узлами и этих сосед, них подобластей (по два узла данной подобласти на каждую иэ четырех соседних . с ней); кроме того, еще четыре подобласти соприкасаются с данной подобластью (каждая только в одной точке - узле интер оляции).

Таким образом, исследуемая часть 55 плоскости переменных х,у разбивается на элементарные подобласти так, как это ( показано на фиг. 3, где жирными линиями изображены границы заданных областей, а пунктирными - границы четырехугольников, @> образованных соединением узлов интерполяции (а также границы подобластей, не

1* совпадающие с границами заданных областей. ).

Координаты узлов интерполяции вводят ся в запоминающий блок 11.

В одной ячейке запоминающего блока .11 хранятся координаты одного узла интер поляции. Узлы интерполяции нумеруются по

1 двум координатам (см.фиг.3) соответственно .адресам ячеек в запоминающем блоке 11.

Предварительно изготавливается маска 1, изображающая исследуемую часть плоскости

1переменных x,ó, разделенную на подобласти. .Число цветов (например белый цвет, серый и черный) маски 1 (уровней прозрачности ) равно трем. В белый и серый цвета по шахматному, принципу раскрашиваются подобласти, в черный - узлы. Цель такой раскраски — обеспечить изменение цвета цри переходе из одной подобласти в другую.

Раскраска маски 1 показана на фиг.2в ! (пунктирные линии и черные линии границ областей на маске не изображаются).

Из описанной процедуры подготовки дан» ных следует, что воз ложность иметь подобласти с криволинейными границами резк( уменьшает необходимое число узлов (и, . следовательно, необходимый объем заломи» нающего блока 11) по сравнению с чисто электронным устройством, основанным на ,функциональном преобразователе. С другой стороны, только три необходимых цвета маски при систематизированном расположении подобластей не накладывают ограничений на число изображаемых областей.

Ограничения, накладываемые на выбор ,подобластей и узлов, практически не вызы вают трудностей при подготовке данных.

Устройство работает следующим обра! зом.

Напряжения, изображающие координаты светового пятна в плоскости переменных х,у, поступают одноВременно на отклоняющие пластины осциллоскопа 2 и на входы аналог -цифрового интерполятора 12. Про-! ходя через маску 1, луч поступает в фото формирователь 3, который осуществляет, следующие функции: при переходе луча в

: область или точку маски 1, отлича-! ююуаюд дантом от прадыдушай, фото.т-н;; ливающий в состояние "1" управляющий триггер 4; после этого через промежуток временй, определяющийся быстродействием

: схем "И" 8 и реверсивных счетчиков 9,10, 433501 фотюформирователь 3 устанавливает триггер .

4 в нулевое положение.

Аналого-цифровой интерполятор 1 2 раI ботает аналогично интерполятору аналогоцифрового функционального преобразователя 5 двух переменных с произвольным расположением узлов интерполяции. Интерполирую-, шие части входных координат в плоскости переменных х, Р используются для определения одного из четырех секторов подобласти, в котором может находиться изображающая точка (АЕВ, ВЕС, Е9, ))ЕА).

Определение сектора подобласти производится следуюшим образом. Аналого-цифровой интерполятор 1 2 обеспечивает такое преобразование координат плоскости переменных х,у в координаты плоскости переменных х, и у, что в плоскости этих новых координат отображение четырех20 угольника АВСЭ подобласти, в которой находится световое пятно, является квад . ратом А В СЯ Д (см.фиг.2б), длина сторон которого равна единице. Тогда определение сектора может быть осушест25 влено проверкой выполнения условий: .(. М вЂ” Х > О (1a) (1б)

Х+ У-1)0

На фиг.2б область А С Я4 квадрата

+ % %

А В С 9, где несправедливо неравенство lа, обозначена горизонтальной штриМ Ф % ховкой, а область A В О, где неспра- 55 ведливо неравенство lб — вертикальной штриховкой.

Проверка неравенств реализована в схеме (см.фиг.l) с помошью двух комцараторов 6 (проверка lб) и 5 (проверка 40

lа).

Выходы компараторов 6 и 5 присоединены ко входам дешифратора 7, причем единичный уровень напряжения на одной из четырех выходных шин этого дешифра- 45 тора соответствует одному из четырех секторов подобласти, в которой находится световое пятно, и;подготавливает цепь прохождения единичного сигнала от управляюшего триггера 4 через соответствую- 50 шую схему И" 8.

Единичный сигнал от управляюшего триггера 4 поступает на входы схем «И»

8 при переходе луча в другую подобцасть маски 1, 55

Пройдя через схему И" 8, единичный сигнал поступает на один из реверсивных счетчиков 9,10, вызывая изменение на единицу храняшегося там, кода адреса запоминаюшего блока 11. Реверсивный 60

6 счетчик 10 хранит код адреса по переменной х, а реверсивный счетчик 9 — по переменной у .

Изменение содержимого реверсивных счетчиков 9,10 производится в следуюшем порядке: если световое пятно находится в секф Ф торе А Е В, содержимое реверсивного счетчика 10 уменьшается; если световое пятно находится в сек3E % % торе С E Q, содержимое реверсивного счетчика 10 увеличивается; еслп световое пятно находится в сек торе А Е Э, содержимое реверсивного

Мг Ф )Г счетчика 9 уменьшается; если световое пятно находится в сек% 3«ф торе В Е С, содержимое реверсивного счетчика 9 увеличивается.

Код адреса, хранящийся в реверсивных счетчиках 9,10, является номером подобласти, в которой находится световое пятно. В специальной ячейке запоминаюшего блока 11 хранится информация о заданной области, которой принадлежит данная подобласть (количественные номера области). Число таких ячеек равно числу подобластеи.

Кроме того, в запоминаюшем блоке 11 хранятся координаты узлов интерполяции.

Число ячеек запоминаюшего блока 11,необходимое для этого, равно N+Pgqg где — число подобластей. Предполагается, что в одной ячейке запоминаюшего блока

11 хранятся обе координаты узла интер полиции.

Из запоминаюшего блока 11 в соответ, ствии с кодом адреса подобласти выбираются координаты узлов интерполяции, принадлежашие подобласти, номер которой, хранится в реверсивиых счетчиках 9 и 10,, Выборка из соответствуюших ячеек запо, минающего блока 11 обеспечивается дополнительным дешифратором адреса, входяшим в состав этого блока.

Все узлы интерполяции можно разделить . на четыре группы в зависимости от чет ности их покоординатного номера (см.фиг.

2в). Координатам присваиваются индексы ., групп 00, 01, 10, 11. Каждой подобласти принадлежит по одному узлу из группы.

Выбранные из запоминаюшего блока 11 координаты узтюв х, у, х ., у оо оо х10* у10 х11, у11 подаются на цифровые входы аналого-цифрового интерполятора 12, а на аналоговые входы этого интерполя- тора подаются интерполируюшие функции

433501 з а, а, а, образованные из оо, 01 10 1 1 ф % переменных х, у.

Предмет изобретения

1. Устройство для определения положения светового пятна на экране оспилло- ) скопа при решении дифференциальных уравнений в частных производных методом

Мои ге-Карло, содержащее маску, установ ленную между экраном осциллоскопа и фотоформирователем, выходы которого подипочены ко входам управляющего триггера я запом""аюш"и блок о т "«a 1б щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены два компаратора, дешифратор, соединенный входами с выходами компараторов, две группы схем "И", подключен ные первыми входами к соответствующим выходам дешифратора," а вторыми Й?одами- к выходу управляющего триггера, два реверсивных счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующей груп пы схем "И, а выходы подключены ко входам запоминающего блока, и двумерный аналого-цифровой интерполятор, пифровые входы которого соединеиЫ с выходами запоминающего блока, а два аналоговых входа связаны со входами устройства, подключенными также ко входам осциллоскопа, причем аналоговые выходы интерполятора попарно соединены со входами компараторов, а пифровые выходы интер» полятора подключены. к выходам устрой с шваб

2. Устройство по.п.1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что маска выполнена в виде ряда подобластей, плотность каждой из которых имеет одну иэ трех градаций уровня прозрачности.

433 5О 1

Составитель р козлов. - Загребельнал

Редактор Техред Г

Г.Васильева

КоРРектоР Д -Гк, и-, а

Заказ

Ц?ШИПИ Государственного комнтета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, 1 l3035, Раушская наб., 4

Предпркятне «Иатент», Иссква, Г-59, Бережковская наб.; 24

gg)P и*, и $/5

Тираж 624 Подписное;