Устройство для моделирования стационарных физических полей
Союз Советск их
Социалистических
Республик
О П И С А Н И Е < >942062
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5t ) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 12.11.80 (2! ) 300304б/18-24 с присоединением заявки М (28) П риоритет— (53)М. Кл.
6 06 6 7/48
9кударстаеаимй кеивтет
CC CO в0 аеаан взабретеака и вткрытвв
Опубликовано .07.07.82. Бюллетень М 25
Дата опубликования описания 07.07.82 (53) УДК 681..333 (088 8) г
А.П. Арсеньева и М. М. Вайнер ,,<
i ,(,, I г ---,, 1Д
Ленинградское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектноизыскательского и научно-исследовательекого института, Тидропроект" им, С. Я. Жука (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ
ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для моделирования физических полей и может быть использовано при решении краевых задач математической физики
Известно устройство для моделирования фшических полей, содержащее R-сетку, m стабилизаторов тока и m потенциометров (1).
Недостатком известного устройства является грсЬюздкость и сложность конструкции при решении многомерных задач.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для моделирования стационарных физических полей, содержащее R-сетку, источник опорного
15 напряжения, делитель напряжения, рептстрирующий блок и добавочные резисторы (2).
Однако известное устройство имеет низкую точность моделирования за счет шунти- рующего действия добавочных резисторов. gp
Цель изобретения — повышение точности моделирования.
Поставленная цель достигается тем, что s устройство, содержащее R-сетку, источник опорного напряжения, подключенный к одному выводу делителя напряжения, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, и регистрирующий блок, введены масштабные резисторы, интегратор и дифференцирующие конденсаторы, причем первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены соответственно с первыми выводами первого, второго и третьего дифференцирующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к соответствующим граничным узлам R-сетки и к первым выводам масштабных резисторов, вторые выводы которых;соединены с шиной нулевого потенциала, выход: В-сетки подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего, блока.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
Устройство содержит Я-сетку 1, содержащую резисторы 2, граничные узлы 3 первого рода, граничные узлы 4 второго рода и граничные узлы 5 третьего рода, диф3 ференцирующие конденсаторы 6, делитель
7 напряжения, источник 8 опорного напряжения, масштабные. резисторы 9 и 10, интегратор 11 и .регистрйрующий блок 12.
Устройство работает следующим образом.
В момент пуска модели напряжение источника 8 опорного напряжения скачкообразно возрастает от нуля до своего номинального значения и с выходов делителя 7 напряжения сигналы соответствующих значений 10 .поступают через дифференцирующие конденсаторы 6 в граничные узлы модели.
Уравнение дпя граничного узла имеет при этом вид
942062 где F (}- скачкообразное напряжение на выходе делителя напряжения;
V — напряжение в граничном узле
О сетки; напряжение в i-ом внутреннем
1 узле сетки;
С вЂ” емкость конденсатора 6; сопротивление резисторов Й-сет l ки 1;
Я вЂ” величина сопротивлений соответственно для граничных узлов первого и третьего рода;
g -„ — для граничного узла второго
30 рода.
Уравнение (1) является обыкновенным дифференциальным уравнением первого порядка относительно Vp в котором чпен аБ7 .
3S б можно рассматривать как возмущаю В . щее воздействие, с чо
В установившемся режиме (при аЙ
= О) решение этого уравнения совпадает с исковым, если возмущающее воздействие
- (граничное условие) равно заданному.
Из теории дифференциальных уравнений известно, что реакция линейной системы на заданное воздействие равна интегралу от
45 этой реакции по времени на производную от заданного воздействия.
Поэтому если величина емкости конденсаторов. 6 и скачка напряжения Е7 подобраны .так, что оо
С ) Е1(е) Йт=Э, И1
О где 3 — заданное значение тока на гра1 нице, то, проинтегрировав получающуюся в узлах сетки переходную функцию, получим искомое решение, последнее реализуется с
4 помощью интегратора 11, Так как в общем случае имеют место граничные условия первого, второго и третьего рода, то при использовании устройства следует предварительно преобразовать граничные условия первого и третьего рода в граничные условия второго рода, что осуществлено известным иэ электротехники способом, Следует отметить, что граничные условия первого и третьего рода реализуются аналогично, ибо различие этих видов граничных условий заключается лишь в различной величине резисторов
9 и 10, имеющих неодинаковый физический смысл, . Таким образом, способ, реализуемый в устройстве,,свободен от методической ошибки„присущей прототипу, и, следовательно, при надлежащем выборе параметров моде- ° пирования достигается поставленная цель— повышение точности моделирования.
Формула изобретения
Устройство для моделирования стационарных физических . нолей, содержащее Я— сетку, источник опорного напряжения, подключенный к одному выводу делителя напряженин, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены масштабные резисторы, интегратор и дифференцирующие конденсаторы, причем первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены соответственно с первыми выводами первого, второго, и третьего дифференцирующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к соответствующим граничным узлам й»сетки и к первым выводам масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, выход R-сетки подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего блока.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Николаев Н, С. и др. Аналоговая кинематическая машина УСМ вЂ” 1, М., "Машгиэ", 1962, с. 4S — 49.
2, Николаев Н. С. и др. Аналоговая математическая машина УСМ вЂ” 1. Для решения краевых задач математической физики, М., "Машгиз", 1962, с. 42 (прототип).
942062
Составитель В. Рыбин
Редактор Н.Гришанова Техред Е.Харитончик Корректор Е.Рошко
Заказ 4843/41 Тираж 731 - Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4
