Устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i>1 462l87

Союз Советских

Социалистических

Республик.(61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.11.73 (21) 1973328/18-24 (51) М. Кл. 6 06g 7/48 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (32) Приоритет

Опубликовано 28.02.75. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 23.07.75 (53) УДК 681.335(088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения (71) Заявитель

В. Е. Прокофьев

Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ

НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначается для использования на электрических моделях-аналогах с непрерывным во времени процессом решения задач теории поля.

Известно устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее дифференциальные усилители, входы первого из которых соединены с выходами первого функционального преобразователя и первого управляемого стабилизатора тока, а его выход подключен к управляющему входу управляемого сопротивления, например, полевого транзистора, зажимы которого соединены с выходом второго функционального преобразователя и первым входом первой сеточной модели, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого стабилизатора тока.

При задании в качестве исходных данных температур внутренних точек тела в замкнутом контуре устройства для решения обратных задач появляется часть модели объекта управления с распределенными параметрами, характеризующегося временным запаздыванием и инерционностью. Поскольку при этом увеличение К приводит к неустойчивости системы, то точность получаемого решения оказывается невысокой и существенно зависящей от удаленности внутренней точки от поверхности тела.

Точность работы таких устпойств определяется величиной петлевого коэффициента К

5 усиления контура обратной связи, зависящего в основном от величины коэффициента усиления усилителя, минимизирующего ошибку системы.

Цель изобретения — повышение точности

10 решения обратных задач нестационарной теплопроводности на сеточных моделях.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит второй управляемый стабилизатор тока и вторую сеточную модель, вход

15 которой соединен с выходом второго управляемого стабилизатора тока и первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход последнего соединен с выходом первого функционального преобразователя, а

20 выход подключен к входам первого и второго управляемых стабилизаторов тока.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

25 Устройство содержит сеточные модели 1 и

2, которые могут представлять собой две части общей сеточной модели объекта исследования, функциональные преобразователи 3 и

4, дифференциальные усилители 5 и 6, управ30 ляемое сопротивление 7, например полевой

25

45 транзистор, и управляемые стабилизаторы тока8и9.

Предлагаемое устройство работаст следующим образом.

Сеточные модели 1 и 2 представляют собой отдельные части сеточной модели, моделирующей объект управления. При этом модель

1 соответствует области объекта от поверхности до внутренней точки А, температура которой Т,(т) задана в качестве исходных данных. Сеточная модель 2 моделирует оставшуюся часть объекта. ьлоки 3 — 6 .предназначены для определения граничных условий на поверхности исследуемого тела, т. е. непосредственного решения обратной задачи, При этом функциональные преобразователи 3 и 4 представлены для формирования напряжений U,(ò) и U,(ò), моделирующих соответственно заданные температуры среды Т,Я и внутренней точки тела в(т) °

Дифференциальный усилитель 5 минимизирует разность напряжений, одно из которых

U,(ò) вырабатывается функциональным преобразователем 4, а второе U, (ò) измеряется в соответствующей границе раздела — поверхностной точке модели 1. Эта точка моделирует температуру T,(т) внутренней точки А объекта.

Выходное напряжение усилителя 5 поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 7. Оно предназначено для моделирования исходного коэффициента теплообмена а в граничных условиях третьего рода, которые рассматриваются как наиболее общие.

В качестве сопротивления 7 может быть использован любой управляемый электронный прибор, например полевой или биполярный транзистор, времяимпульсное или диодноуправляемое сопротивление.

Работа указанной части предлагаемого устройства в основном не отличается от работы известных устройств, однако точность его работы оказывается выше. Это достигается тем, что в узловую точку А модели 1, включенной в замкнутый контур управления, дополнительно вводится ток, который является аналогом внутреннего теплового потока, имеющего место в объекте исследования. Таким образом, для модели заданными считаются не один (как в известных устройствах) а два параметра: напряжение U и ток 4. За счет стабилизирующего действия тока 1, коэффициент усиления системы можно значительно увеличить без .потери устойчивости, вследствие чего точность решения обратной задачи существенно повышается.

Для определения тока 1, в устройстве используются блоки б и 8 вместе с моделью 2, При рассмотрении этой модели необходимо отметить следующее: поверхностная точка этой модели соответствует поверхности раздела объекта относительно точки А, температура Т,(т) задана по условию задачи. Поэтому для модели 2 известными считаются граничные условия первого рода, вследствие чего ток l„, âòåêàþùèé в эту модель, может быть определен с высокой точностью. Для задания этого же тока в модель 1 в устройстве используется управляемый стабилизатор тока 9.

Предмет изобретения

Устройство для решения обратных задач нестационар ной теплопроводности, содержажее дифференциальные усилители, входы первого из которых соединены с выходами первого функционального преобразователя и первого управляемого стабилизатора тока, а его выход подключен к управляющему входу управляемого сопротивления, выходы которого соединены с выходом второго функционального преобразователя и первым входом первой сеточной модели, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого стабилизатора тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит второй управляемый стабилизатор тока и вторую сеточную модель, вход которой соединен с выходом второго управляемого стабилизатора тока и первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, а выход подключен к входам .первого и второго управляемых стабилизаторов тока.

462187

Составитель О. Сахаров

Техред А. Камышникова

Редактор E. Караулова

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1719/6 Изд. М 1206 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5