Устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности Советский патент 1983 года по МПК G06G7/46 

:о эо :о сд

00 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известно устройство для решения обратной задачи нестационарной тепл проводности, содержащее RC-сетку, вход которой соединен с мдходом бло ка задания начальных условий, первы вход которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход RC -сетки соед нен с первым входом блока сравнения второй вход которого подключен к первому выходу втррйго функционального преобразователя, элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генерато тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, входы которого подключе,ны к выходам блока сравнения и блока управления, второй и тр тий входы которого соединены соотве ственно с вторыми входами первого и второго функциональных преобразователей, 1йыход первого элемента И соединен Со счетным входом счетчика, первый млход которого подключен к второму входу блока задания начальных условий, второй нлход счетчика соединен с первым входом второго элемента и) выход которого подключен к выходу устройства 1 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для решения обратных задач теории поля, содержащее RC-сетк которая через последовательно включенные резисторы подключена к выход первого функционального преобразова теля, и блок сравнения, входы которого подключены соответственно к вы ходу второго функционального преобр зователя и RC-сетке, а выход соединен с управляющим входом ключа, присоединенного параллельно одному из последовательно включенных резис торов Г . Недостатком известных устройств яЕляется то, что они не могут быть использованы для определения коэффициента теплообмена между средой и телом в случае, если в процессе решения меняется направление гранич ного теплового потока. Такая ситуация возникает, - когда действие внутренних источников тепла и/или изменение температуры окружающей среды в какой-то момент времени приводит к изменению знака разности между температурой поверхности тела и окружающей среды. В моделирующих устройствах этой ситуации соответствуе изменение направления протекания то ка через граничное сопротивление в процессе решения. В известных устройствах поиск коэффициента теплообмена организуется автоматически путем изменения граничного сопротивления пропорци онально сигналу рассогласования на выходе блока сравнения эталонного функционального напряжения с напряжением в контрольной узловой точке ({С-сетки. При этом направление изменения величины граничного сопротивления выбирается только в зависимости от знака сигнала рассогласования . Взаимосвязь между знаком сигнаша рассогласования и направлением изменения величины граничного сопротивления фиксируется в устройстве до начала ранения. Такая организация процедуры поиска нестационарного коэф(1ициента теплообмена позволяет решать задачи только при постоянном и заранее известном направлении граничного теплового потока. В других случаях устройство не обеспечивает решения. Ограниченность возможностей известных устройств в решении широкого класса обратных задач нестационарной теплопроводности со сложным взаимодействием тела и окружающей среды, когда в процессе решения меняется направление граничного теплового потока, связано с тем, что изменение величины граничного сопротивления неоднозначно влияет на сигнал рассогласования при различных направлениях протекания граничного тока. Действительно, если при втекающем в RC -сетку токе эталонное функциональное напряжение больше напряжения внутренней точки RC-сетки, то уменьшение величины граничного сопротивления приводит к более быстрому повышению напряжения во внутренней контрольной точке RC -сетки, уменьшая тем самым сигнал рассогласования . Однако при изменении направления протекания тока через граничное сопротивление и прежнем знаке сигнала рассогласования уменьшение величины граничного сопротивления будет способствовать более быстрому понижению, а не повышению напряжения во внутренней точке. Сигнал рассогласования при этом начинает возрастать, а регулирующее воздействие приобретает характер положительной обратной связи, чтр приводит к неустойчивости процесса решения. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ранения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее RC-сетку, )-й внутренний узел которой соединен с первым BXOfnoM блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя , выход блока1 сравнения соединен с информационным входом переключающего элемента/ второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу управля- емого резистора выход которого соёдинен с } -м граничным узлом КС -сетки, введены дифференциальный усилитель и инвертор, выход которого подключен к первому выходу переключающего элемента и управляющему входу управляемого резистора, выход второго функционального преобразователя и j-и граничный узел RC -сетки соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к управлякицему входу переключающего элемента, второй шлход которого соединен с входом инвертора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для решения обратных задач нестационарной теплопроводности} на фиг. 2 - схема функционального преобразователя.

Устройство состоит из второго функционального преобразователя 1, управляемого резистора 2, RC -сетки 3, дифференциального усилителя 4, инвертора 5, переключающего элемента 6, блока 7 сравнения и первого функционсшьного преобразователя 8. Функциональные преобразователи 1 и включают генератор 9 импульсов, счетчик 10 импульсов, дешифратор 11, комутатор 12, входные резисторы 13 и суммирующий усилитель 14.

Нсшряжение с выхода преобразователя 1 - аналог температуры среды, через управляемый резистор 2 подается на вход RC-сетки 3. На входы блока 7 сравнения поступают напряжение внутренней точки RC -сетки 3 и напряжение с выхода преобразователя 8, которое пропорционально температуре в контрольной точке тела. Если ток аналог граничного теплового потока, втекает в RC-сетку 3, то сигнал сшибки с выхода блока 7 сравнения через переключающий элемент 6 поступает на управляющий вход управляемого резистора 2. При изменении направления протекания тока через управляемый резистор 2 сигнал на выходе дифференциального усилителя

4 меняет свой знак. В результате происходит переключение элемента б. Теперь, проходя через инвертор 5, сигнал ошибки (в случае, если напряжение на выходе преобразователя 8

0 больше напряжения внутренней точки КС-сетки 3 вызовет увеличение величины управляемого резистора 2,, что приведет к более медленному понижению напряжения во внутренней

5 точкеRC -сетки 3. Таким образом, НсШряжение во внутренней точке КС-сетки 3 будет стремиться совпасть с напряжением на выходе преобразователя 8 во всех режимах работы.

Q Функционалыолй преобразователь работает следующим образом.

Генератор 9 и счетчик 10. образуют периодизатор. Выходшле импульсы генератора 9 частотой fff

5 I/At пересчитываются счетчиком 10. На выходных шинах дешифратс а 11 образуются импульсы, кгикдый из которых сдвинут относительно предыдущего на время &t. Выходы дешифратора через коммутатор 12 и входные резисторы 13 подключаются к су фшрующему усилителю 14. Амплитуд л значений генерируемой функции устанавливаются путем изменения соответствующего входных резисторов 13 суммирующего усилителя 14. Выходное напряжение последнего подается на вход блока 7 сравнения или граничное сопротивление 2.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом организует автоматический поиск.неизвестного коэффициента теплообмена по алгоритму с более развитой логикой принятия решений, что обеспечивает работоспособность устройства во всех режимах работы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее RС-сетку, -и внутренний узел которого соединен с первым входом блока сравнения/ второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, выход блока сравнения соединен с информационным входом переключающего элемента, второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу управляемого резистора, выход которого соединен с j -м граничным узлом RC -сетки, отличающее ся тем, что, с целью расширения класса решаекых задач, в него введены дифференциальный у,склитель и инвертор, выход которого, подключен к первому выходу переключакяаего элемента и управляющему вхо- ду управляемого- резистора, выход второго функционального преобразователя и j-и граничный узел RC -сетки соединены соотве±ственно с первым и вторым входами дифференциального уси-g лителя, выход которого подключен к (Я управляющему входу переключающего элемента, второй выход которого соединен с входом инвертора.

9

10