Аналого-цифровая система для решения задач теории поля

 

ОП ИСАНтИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<.ц 543002

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.74 (21) 2087895/24 с присоединением заявки ЛЪ (51) М. Кл."- G 06.1 3/00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень Хв 2

Дата опубликования описания 07.02.77 (53) УДК 681.323(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Мацевитый, Ю. А. Машкин и В. Л. Рвачев

Институт проблем машиностроения

АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ТЕОРИИ ПОЛЯ

AU=F с однородным краевым условием Дприхле

U=0 (на границе области) (1) приближенно может быть представлено в виде

U а(x, g) 5„гафт.(x, g), (2)

fj где функции в и ф, могут быть представлены в том плп ином виде, причем, функция сз отлична от нуля внутри рассматриваемой области и равна нулю на ее границе, а функция ф;; равна единице в i,!-м узле некоторой сетки, покрывающеи область, и равны нулю во всех остальных точках (узлах) . Функции

15 о(х, у) и тр;; могут быть представлены в виде формул, построенных с помощью R-операций

20 х= — х!

1 других плп с помощью нх композиций.

Тогда величина zi> может быть определена по формуле

U (х;,уу)

> (х;,у) где U(x;, у,) — значение искомой функции во внутренней точке (х;, у„-);

Ç0 о(х;,у,) — значение функции тл в той же точке.

ГосУдаРственный комитет (23) Г1риоритет

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения координатных функций при решении задач теории поля структурными методами для тел сложной геометрической формы.

Известна аналого-цифровая система, содержащая набор аналоговых блоков выполнения операций, соединяемых между собой по заданной программе с помощью устройства коммутации, которое управляется цифровой вычислительной машиной 11). Для этого в памяти ЦВМ хранится список, в который занесены все аналоговые блоки. Известна также аналого-цифровая система, выполняющая операции по моделированию процессов, содержащая аналоговые блоки, процессор, запоминающее устройство и многоканальное устройство сопряжения аналоговой и цифровой части системы (2). Эта система позволяет для решения задач теории поля использовать сеточные методы и получать решение лишь в отдельных точках исследуемой области, что в ряде случаев является недостаточным. Из известных систем наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система, содержащая аналоговую и цифровую вычислительные машины, блок коммутации, аналогоцифровой преобразователь и блоки выполнения R-операций (3).

Решение дифференциального уравнения второго порядка в частных производных типа хЛ,у = х+у — х + у (3) х k,ó = x+ у + х + у (3) 543002

Зо

Подставляя найденные значения z, в выражение (2) получаем аналитическое выражение для приближенного решения задачи U<(x,у).

Тогда координатная последовательность для того или иного вариационного метода (Ритца, Галеркина, наименьших квадратов и т. д.) может быть представлена в виде где (p„, ф, (i, j= 0, 1...) — некоторые полные последовательности полиномов (Чебышева, Фурье и т. п.).

Таким образом, вопрос о построении координатных последовательностей в свою очередь сводится к получению упомянутых выше величин.

Система, описанная в (2), позволяет получать величины, используя аналоговую модель исследуемой области из электропроводной бумаги, механический координатник и блоки выполнения R-операций, построенные на операционных усилителях. Однако эта система характеризуется малым быстродействием (снятие поля модели производится вручную), а также ограниченными возможностями в части реализации R-операций. С усложнением конфигурации исследуемого объекта и граничных условий сложность координатных функций возрастает и их формирование на аналоговом принципе может превратиться в трудно реализуемую проблему.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования оборудования и увеличение быстродействия. В описываемой системе это достигается тем, что в нее для решения задач теории поля введены блок сопряжения и индикатор координат, выходы которого подключены к соответствующим входам блоков выполнения R-операций, вход соединен с выходом блока коммутации, выход аналогоцифровой вычислительной машины через последовательно соединенные блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блок сопряжения соединен со входом цифровой вычислительной машины, выход которой через блок сопряжения соединен со входом блока коммутации, выходы блоков выполнения

R-операций подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема описываемой аналого-цифровой системы для решения задач теории поля.

Она состоит из аналоговой вычислительной машины 1, цифровой вычислительной машины

2, блока коммутации 3, аналого-цифрового преобразователя 4, блока сопряжения 5, индикатора координат 6, связанного с блоками выполнения Я-операций 7ь 7 ... 7 .

Конструктивно система может быть выполнена на базе простейших аналоговых машин, 35

50 дд

60 например на базе интеграторов, с соответствующим коммутационным полем. В качестве аналого-цифрового преобразователя могут быть использованы серийно выпускаемые блоки, блоки выполнения R-операций могут быть собраны на базе усилителей серийных аналоговых машин типа МН-10 или на базе усилителей, выполненных на интегральных схемах.

Напряжение, снятое в узле модели, образованной на машине 1, при помощи блока коммутации 3 поступает через аналого-цифровой преобразователь 4 и блок сопряжения 5 в цифровую вычислительную машину 2. Одновременно с этим индикатором соординат б фиксируются координаты вышеуказанного узла, информация о которых передается на блоки выполнения R-операций 7. ЦВМ через блок сопряжения запрашивает выходную информацию с соответствующих блоков выполнения

R-операций, которая через аналого-цифровой преобразователь 4 и блок сопряжения 5, поступает в ЦВМ, где формируются величины

z;;, участвующие в построении Up(x,у), к чему, в конечном счете, сводится построение координатных последовательностей.

Дальнейшее решение задачи производится также цифровой вычислительной машиной.

Формула изобретения

Аналого-цифровая система для решения задач теории поля, содержащая аналоговую и цифровую вычислительные машины, блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блоки выполнения R-операций, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования оборудования и увеличения быстродействия, она содержит блок сопряжения и индикатор координат, выходы которого подключены к соответствующим входам блоков выполнения R-операций, вход соединен с выходом блока коммутации, выход аналого-цифровой вычислительной машины через последовательно сосдппенные блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блок сопряжения соединен со входом цифровой вычислительной машины, выход которой через блок сопряжения соединен со входом блока коммутации, выходы блоков выполнения R-операций подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3795798, кл. 235 — 150.5, опубликован 1974.

2. Патент США № 3493731, кл. 235 †1.5, опубликован 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 43039F

М. Кл. G 06G 7/48, 1973.

543002

Составитель А. Жеренов

Техред Е. Петрова

Редактор Л. Тюрина

Заказ 103i11 Изд. ¹ 101 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2