Устройство для задания конфигурации области

 

Союз Советскик

Соцнапистическик

Ресйублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

881774

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. «вид-ву М 752382 (22) Заявлено 030479 (21) 2761338/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 1511,81. Бкзллетеиь Н9 42 (51)М. Кл З

6 06 8 7/40

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 333 (088 8) Дата опубликования описания 15,1181 (72) Автор изобретения

К.А ° Бабордин

Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ КОНФИГУРАЦИИ

ОБЛАСТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к электронному моделированию, и предназначено для задания границы трехмерной области сложной конфигурации. Одновременно устройство решает задачу определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки области до ее границы. Изобретение может быть применено, например, в . специализированных вычислительных устройствах, решающих уравнения математическои физики методом Монте-Карло с использованием "плавающего блуждания". 15

lIo основному авт. св. 9 752382 известно устройство для задания конфигурации области, содержащее суммирующие усилители, суммирующе-вычитающий усилитель, компараторы, много- . 20 входовой элемент ИЛИ и блок задания координат, выходы которого подключены к первым входам суммирующих усилителей, выход каждого из которых соединен со входами суммирун ще-.вычитающих усилителей, выходы которых через компараторы подключены к входам мно- . .говходового элемента ИЛИ, вторые входы суммирующих усилителей являются входами устройства (1) .

Однако в устройстве низкая точность задания конфигурации области обусловлена тем, что граница области может быть приближена лишь набором плоских поверхностей. Кроме того, устройство не может быть использовано в устройствах, решающих краевые задачи по методу "плавающего блуждания", так как оно не позволяет определять минимальное расстояние от произвольной внутренней точки области до ее границы.

Цель изобретения - повьааение точности устройства за счет приближения границы поверхностями второго порядка при одновременном обеспечении возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки до ее границы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для задания конфигурации области введены умножители, выход каждого из которых подключен к входам соответствующих суммирующевычитающих усилителей, выход каждого суммирующего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу блока. задания координат.

881774

60 м

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для задания границы области сложной конфигурации, на фиг.2 схема блока задания координат.

Устройство (фиг. 1) содержит блок

1 задания координат, суммирующие усилители 2, умножители 3, суммирующевычитающие усилители 4, компараторы

5, многовходовой элемент ИЛИ 6, входы 7"9 суммирующих усилителей 2 являются входами устройства, выход 10 блока 1 задания координат является выходом устройства, входы 11, вход прерывания 12 и управляющий вход

13 являются входами блока 1, выход

14 является выходом компаратора 5.

Блок 1 задания координат (фиг. 2) содержит интеграторы 15, инверторы

1б, умножители 17, цифро-аналоговые преобразователи 18, ключ 19 и двоичный счетчик 20.

Работа устройства основана на том, что граница области сложной конфигурации разбивается на и участков, которые аппроксимируются поверхностями второго порядка, задаваемыми уравнениями вида

+ay i ia„ g+a1> 2+a>yZ+a S л 6 4Ул

g 2

11 (1) пи 2+ +F4 0

При решении уравнений математической физики методом Монте-Карло с использованием "пЛавающего блужда" ния" внутри заданной таким образом области нужно строить случайные траектории. Для этого необходимо определять минимальные расстояния от характерных точек, образующих траекторию, .до границы области.

Это выполняется следующим обраЗОМ. B ТОЧКУ PO (КO ° yO Ze) ДЛЯ КО торой должнО быть ОПРеделено мниимальное расстояние до границы области, помещается центр сферы, радиус о которой увеличивается с нуля до такого значения, .при котором поверхность сферы касается границы области в одной, а может быть и нескольких точках. В этот момент радиус сферы равен минимальному .расстоянию от точ1 о (" о, уо z g) до границы.

В дайном устройстве сфера заменяется кривой, образуемой скользящей по ее поверхности точкой, координаты которой задаются уравнениями

Изменением соотношения между угловыми частотами ы„и ш устанавливает" ся требуемая по соображениям точности плотность навивания кривой на поверхность сферы.

Устройство для задания конфигурации области работает следующим образо

На подготовительном этапе перед иачалом решения краевой задачи с помощью УстРойства задается информация о конфигурации области. Для этого каждому из и участков границы отводится по одному суммирующе-вычитающему усилителю 4, по входам которого устанавливаются такие значения коэффициентов передачи, которые соответствуют коэффициентам уравнения (1) аппроксимирующей поверхности участка границы, отнесенного к данному сумми10 рующе-вычитающему усилителю.

В процессе решения задачи на входы

7-9 устройства подаются напряжения х0, у,г соответствующие координатам той точки случайной траектории, для

15 которой нужно определить минимальное расстояние до границы области. Одновременно на управляющий вход 13 подается импульс, переводящий двоичный счетчик 20 в начальное состояние.

Щ СО входа 11 блока 1 задания координат через ключ 19 на счетчик 20 начинают поступать тактовые импульсы с периодом следования Х 1 определяемым временем полного навивания кривой д (2) на поверхность сферы, радиус о" которой изменяется дискретно с шагом в моменты изменения состояния счетчика 20 с помощью цифро-аналоговых преобразователей 18. Напряжения х0, у, z 0 поступают на первые, а напряжения х, у „ zS - на вторые входы суммирующих усилителей 2, напряжения х, у, z на выходах которых представляют координаты кривой, навиваемой на сферу с дискретно изменяющимся радиусом <, центр которой находится в точке Ра. Эти напряжения поступают на соответствующие входы суммирующевычитающих усилителей 4, а также на умножители 3, напряжения с выходов

40 которых поступают на другие входы этих усилителей, так что для каждого из них имеет место полный набор сла,гаемых чоавнений (1). До тех пор,пока радиус а воспроизводимой в блоке 1

4$ задания кооРдинат сферы меньше минимального расстояния от точки области до границы, на выходах всех суммирующевычитающих усилителей 4 присутствуют напряжения невязок. Обращение невязки в нуль на выходе одного или нескольких иэ них произойдет при 0" большем или равном минимальному расстоянию от тОЧКи до ГРаницы. При этом на выходе соответствующего компаратора 5 появляется логическая 1, которая через многовходовой элемент ИЛИ б поступает на выход 14, сигнализируя об окончании определения минимального Расстояния, и на вход прерывания

12 блока 1 задания координат, прекращая поступление тактовых импульсов в двоичный счетчик 20. Двоичный код яа выходе 10 соответствует в этот момент величине минимального расстояния от заданной точки случайной траектории до границы области.

881774

Устройство для задания конфигурации области выгодно отличается от известного более высокой точностью за счет введения умножителей, которые позволили приблизить границу поверхности второго порядка, а также достижением возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки области до ее границы за счет введения цепи обратной связи, соединяющей выход многовходового элемента ИЛИ с входом прерывания блока задания координат.

Формула изобретения

Устройство для задания конфигурации области по авт. св. Р 752382, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены умножнтели, выход каждого из которых подключен к сбответствующим входам соответствующих суммирующе-вычитающих усилителей, выход каждого суммирующего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходовога элемента ИЛИ подключен к входу блока задания координат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 752382, кл. 6 06 6 7/40, 1978 (прототип).

881774

t0

Составитель И.Дубинина

Редактор Н. Ромжа Техред И.Гайду Корректор И. Коста

Закаэ 9976/75 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4