Устройство для задания граничных условий

 

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ к втовскомю свидвтельствю

Союз Советских

Социалистических еееснублик (14 .446076 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.03.73 (21} 1894881/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опублнковано05. т 0.74, Бюллетень №37 (45) Дата опубликования описания 06.06.75 (51) М. Кл. (06 р 7«46

Государственный комитет

Совета Министров СССР оа делам изооретений и открытий (53) УДК 68Ь.333 (088. 8 ) (72) Автор изобретения

В. Е. Прокофьев (71) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ

Изобретение относится к аналоговой 1 и гибридной вычислительной технике и предназначено для использования íà gCсетках для задания перел1ецных во врел ени и нелинейных граничных условий. Устрой- б ство является универсальным, так как люжет производить операции над входными переменными, -заданными в аналоговой и дискретной форме. Это позволяет исполь .«овать его в гибридных вычислительных систел ах (ГВС ).

Известно устройство для задания граничных условий, содержашее последовательно соединенные усилитель, управляемый стабилизатор тока и (С-сетку, а также !5 генератор напряжения.

Недостаток его состоит в том, что оно производит олерации над входными переменными, заданными в аналоговой форл е, из-за чего оно не может быть использовано в

ГВС. Кроме того, при решении нелинейных задач оно требует применения большого числа нелинейных сопротивлений с идентичныл и вольт-амперными характеристиками. !

В то же врел.я отсутствие простых и наиде к- пых нелинейных сопротивлений с легко перестраиваемыuи в широких пределах характеристиками усложняет реализацию этого устройства и снижает точность решения задач.

Бель изобретения — упрощение устройства и повышение точности его работы.

Это достигается тем, что предлагаел ое устройство содержит импульсно -управляемый резистивный элемент в виде цепочки из последовательно соединенных реаистор « и ключа, параллельно которым подключен конденсатор, триггер Шмитта, входы кочорого связаны соответственно с выходом управляемого стабилизатора тока и с выходом генератора напряжения, и последовательно соединенные первый и второй ре:цц:тивный элементы, подключенные к выходу усилителя, причем выход триггера Шми1та подключен к управляюшему входу нлшульсн «управляемого резистивньчо элемента, связанного с входол усилителя и с обшей точкой соединения первогQ и вторлн о р»зистивных элел ентов.

$4607$

На чертеже изображена функциональная: схел а предлагаемого устройства. 1

Устройство для задания граничных ,условий включает операционный усилитедь

1, управляемый стабилизатор 2 тока; RC-) сетку 3, первый управляемый резистивный, 1 элемент 4, второй управляемый резистивI ный элемент 5, импульсно-управляела|й резистивный элемент 6, триггер 7 Шл)ич та, генератор 8 напряжения, резистор 9, ключевой элемент 10, емкостный эдел;ент

11 и входные зажимы 12-15.

Блок 1 с элементами 4,5,6 является основныл и предназначен для преобразования входных переменных, подаваемых на зажимы 14 и 15, соответственно в проводил)ость и сопротивление управляемых элел1ентов 4 и 5, для нелинейного преобразования потенциала граничной точ) ки В С-сетки в проводимость элемента 6 в соответствии с требуемой зависимостью)

I характер которой определяется видом гра-) ннчных условий, и для суммирования пер менных, входяших в граничное условие, с одновременныл) умножением получаемой суммы иа переменный коэффициент.

В зависимости от форл)ы представлениями входной информации (аналоговой или дис-,, кретной) в качестве элелiентов 4,5 л)огут)) быть использованы управляемые резистив-. иые эдел1енты, построенные на различных ) принципах:

) а ) лииеаризованные МОП-транзисторы при задании входных переменных в виде аналоговых сигналов — напряжение; б) ил.пульсно-управляемые сопротивления при задании входных переменных в виде относитедьной длительности прямоугольных ил)пульсов; в) цифровые управляемые сопротивления при задании входных переменных в виде цифрового кода.

Напряткение U y, действуюшее на выходе усилителя, поступает на блок 2, который пропорционально преобразует

pl 0 В ток j т . Ток 3 . является электрическим анадогол) теплового потока

Я и задается B граничнук- точку ЦСсетки 3.

l(л)цульсио-управляемый резистивный элемент 6 выполнен в виде цепочки последовательно соединенных резистора

9 и ключевого элемента 10, параллельно ))

l которым включен конденсатор 11, В качестве элемента 10 люгут быть исполь- (:1ованы подевой иди lOl l-транзистор, ), Ф, оптрон и т.д. Среднее значение проводи; лвости ф элемента 6 определяется относительной длительностью g прял)оуголь1

УФ

/ ных импульсов Цтш, поступаюших на в. управпыоывй вхоп вввыввта 10 о выхода (бпока 7, где Я вЂ” проводимость резистора 9;

Y т„

v= — — относительная длительность импуль =т сов . UT„) о

)О

- длительность импульсов;

- период следования ил1пудьсов.

Параметр зависит, с одной стороны, от величины потенциала граничной точки

ЯС-еетки, а с другой - от формыпрриоди» ческого напряжения Оф (ч ), вырабатываелюго блоком 8, единым для всей модели.

Переход от одного типа нелинейности в граничных условиях к другой осушествляется ( в устройстве путем изменения формы напряжения U ().! несушее информацию о температуре Tr)(+<ф

При этом выходное напряжение усилителя

1 равно

)re=)rs>r )bc«) тх(рп1, )) i

@ где К )= U Кц К- — коэффициент передачи блока 1;

Цо - опорное напряжение, подаваелюе с противоположными знаками на входные зажимы 12 и 13; а, К =, - коэффициент преобразования ф в сопротивление Р. элемента 5;

Предлагаел)ое устройство прил)енимо для задании перел)енных и нелинейных граничных условий при моделировании конвективного

А и лучистого теплообмена. Работа его рассматривается на примере моделирования ! преобразованных граниных условий треть-, : его рода: ,)=а р)(т,«)-т, в,о))=-), ф .

В процессе решения задачи информацие

) об исходных данных Т и 01 в аналоговой, 1 с или дискретной форме подается на входные зажимы 14 и 15. Одновременно на управ40 ляюший вход элемента 10 поступает напряжение

0„„-f (u„„„„U ) 44)5076, Т2

- коэффициент преобразования, А 9 а

1 т Tq Tc и. Т -в проводимости 9. и g впвмви. н тов 4 и 6. т

Напряжение Цу поступает на вход блока

2, в результате чего с выхода его в gC»» сетку задается ток, пропорционалыый левой части моделируемого нелинейного гранич/ ного условия.

Предмет изобретения

Устройство для задания граничных условий, содержашее последовательно соединенные усилитель, управляемый стабилизатор тока и ЦС-сетку, а также генера и тор напряжения, о т л и ч а ю ш е е с я ! тем, что, с целью упрошения устройства

/ l и повышения точности его работы, оно . содержит импульсно-управляемый резистив-. ный элемент в виде цепочки иэ последова-.

j тельно соединенных резистора и ключа, ! параллельно которой подключен конденсаО

I тор, триггер Шмитта, входы которого связаны соответственно с выходом управля1О емого стабилизатора тока и с выходом генератора напряжения, и последовательно t соединенные управляемые первый и второй резистивные элементы, подключенные к выходу усилителя, причем выход трипера

)5 Шмитта подкл:рчен к управляюшему входу

1 t

1 импульсно-управляемого резистивного, элемента, связанного с входом усилителя, и с обшей точкой соединения первого и

, второго резистицных элементов.