Устройство для решения дифференциальных уравнений в частных производных Советский патент 1984 года по МПК G06G7/40 

Изобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике и предназначено для решения дифференциальных уравнений в частных производных. Известно устройство для решения дифференциальных уравнений в частны производных, содержащее блок памяти подключенный к преобразователю, соединенному с блоком запоминающих источников, выхрды которых подключе ны к узловым точкам R-сетки, блок памяти связан с блоком управления lj Однако устройство не позволяет получить оптимальное распределение потенциалов на сеточной модели, что может привести к потере информации из-за перенапряжений или из-за низких потенциалов, которые ниже уровня помех. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для решения дифференциальных уравнений в частных .производ ных, содержащее R-сетку, преобразователь код - напряжение, выход кото рого непосредственно подключен к первому граничному узлу R-сетки, а через преобразователь напряжение ток соединен с вторьм граничньм узлом R-сетки, блок памяти, выход которого подключен к входу задания кода преобразователя код напряжение, вход задания эталонного напряжения которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, информационный вход устройства подключен к входу блока памяти. Кроме того, устройство содержит счетчик, дешифратор, управляемый источник напряжения, блок стабилизаторов ток и блок управления, который управляе работой всех блоков устройства |27. Однако в известном устройстве пр задании токов в узловые точки сеточ ной модели неизвестен момент оконча ния переходного процесса и неизвест необходимый масштаб вводимых токов. Начало работы устройства масштабиро вания определяют программным путем, а масштабный коэффициент выбирают методом последовательного приближени Это увеличивает время решения задачи на сеточной модели, что снижает быст родействие устройства. Цельюизобретения является повыше ние быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содеожащее R-сетку, преобразователь код - напряжение, выход которого непосредственно подключен к первому граничному узлу R-сетки, а через преобразователь напряжение ток соединен с вторым граничным узлом R-сетки, блок памяти, выход которого подключен к входу задания кода преобразователя код - напряжение, вход задания эталонного напряжения которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, информационный вход устройства подключен к входу блока памяти, введены блок сравнения, блок дифференцирования, пороговый блок, три элемента задержки, два элемента И, аналого-цифровой преобразователь, регистр, два шифратора, два формирователя прямоугольных импульсов и элемент ИЛИ, причем центральные узлы R-сетки подключены к группе входов блока сравнения, выход которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя и с входом блока дифференцирования, выход которого подключен к входу порогового блока, выход которого непосредственно соединен с первым входом первого элемента И, а через первый элемент задержки - с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу первого шифратора, первый выход которого является выходом готовности устройства, вход запуска которого соединен с входом первого формирователя прямоугольных импульсов и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и к входу третьего элемента задержки, выход кЬторого соединен со стробирующим входом второго шифратора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя и к второму входу первого шифратора, второй выход которого является информационным выходом устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с вTopwf входом второго элемента И, выход которого подключен к входу записи кода регистра и к трет1; ему входу первого вшфратора, третий выход которого соединен с входом второго формирователя прямоугольных импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнуления регистра, вьйсод первого ф.6рмирователя прямоугольных импульсов подключен к второ му входу элемента ИЛИ. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит R-сетку 1, преобразователь 2 напряжение - ток, преобразователь 3 код - напряжение, блок 4 памяти, цифреаналоговый преобразователь 5, блок 6 сравнения, аналого-цифровой преобразователь 7, элемент И 8, регистр 9, блок 10 дифференцирования, пороговый блок 11, элемент И 12, элемент 13 задержки, шифратор 14, элемент 15 задержки, элемент 16 задержки, формирователь прямоугольных импульсов, элемент ИЛИ 18, шифратор 19, формирователь 20 прямоугольных импульсов. Устройство работает следующим образом. В блок 4 памяти заносится массив исходных данных для блока 3; Сеточная электромодель R-сетка 1 настраивается согласно решаемой задаче. Для запуска устройства на вход элемента 15 задержки и формирователя 1 подается уровень напряжения, который поддерживается до съема решения с R-сетки 1. Уровень напряжения через первый формирователь 17 и элемент ИЛИ 18 устанавливает регистр 9 в нулевое состояние, через первый 15 и второй 16 элементы задержки на бло элементов И 8 и шифратор 14 поступают разрешающие уровни, после чего шифратор 14 вьщает код управления цифроаналоговому преобразователю 5, которому соответствует минимальное выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 5, которое является опорным напряжением преобразователя 3 к8д - напряжение. На выходах преобразователя 3 код - напряжение и преобразователя 2 напряжение - ток устанавливаются минимальные напряжения и токи, пропорциональные кодам исходных данных, записанных в блоке памяти, и опорному напряжению. На R-сетке 1 формируется распределение потенциалов, блок 6 сравнения непрерывно вьщает максимальный по абсолют ному значению потенциал узловых точек R-сетки 1. Аналого-цифровой преобразователь 7 непрерывно преобразовывает выходное напряжение блока 6 сравнения в код, который через элемент И 8 поступает на кодовый вход регистра 9. Выходное напряжение блока 6 сравнения поступает также на вход элемента 13, который выдает высокий уровень на время нарастания напряжения на выходе. По окончании переходного процесса прекращается нарастание или спадение напряжение на входе элемента 13, готорый выдает уровень на выходе,близкий к нулю. После этого пороговый блок 11, сравнивая выходное напряжение элемента 13 с опорным напряжением, вьфабатывает уровень окончания переходного процесса. Для исключения появления ложного уровня окончания переходного процесса от неравномерного изменения выходного напряжения блока 6 сравнения устройство содержит элемент 13 задержки и элемент И 12, задерживающие уровень окончания переходного процесса. Уровень окончания переходного процесса от элемента И 12 поступает на третий вход шифратора 19. Если выходное напряжение блока 6 после окончания переходного процесса находится в пределах0,5 и, V и, где - максимально возможное напряжение сеточной электромодели, то при поступлении уровня окончания переходного процесса шифратор 19 на первый выход выдает уровень Сеточная электромодель готова. Если выходное напряжение блока 6 после окончания переходного процесса больше максимально допустимого, шифратор 19 на второй выход вьвдает уровень Перенапряжение сеточной электромодели, после чего необходимо снять уровень Пуск сеточной электромодели, произвести повторный расчет и перезанесение исходных данных и повторить процесс сначала. Если выходное напряжение блока 6 после окончания переходного процесса меньше половины максимально допустимого и на выходе цифроаналогового преобразователя установлено мини aльное опорное напряжение, то на третий выход шифратора поступает уровень, который формирователем 20 формируется в импульс, разрешающий через элемент ИЛИ 18 запись выходного крда элемента И 8 в регистр 9. Выходной код регистра 9 поступает на вход шифратора 14, который управляет цифроаналоговым преобразователем 5 таким образом, чтобы добиться максимального абсолютного значения напряжения R-сетки 1 в пределах тах мох и 4 и. гчрх где и - максимальное абсолютное значение напряжения сеточ ной модели; fViax максимально допустимое зн чение сеточной модехш; и,а максимальное абсолютное значение напряжения сеточ ной модели при U«T« gj Ы НОЙ МОпеяи НПО 11-- П После окончания переходного про, цесса при оптимальном напряжении на первом выходе 1Ю14фатора 19 появляется уровень Сеточная электромодель готова. После этого можно приступить к съему решения с сеточной электромодели. Использование изобретения позволяет получить оптимальное распределение потенциалов на R-сетке за минимальное время, практически за одно время переходного процесса что не менее чем в раза повьавает не менее чем в Т,5 раза повьавает быстродействиеустройства по сравне-, нию с Омега-2, Применение изобретения а одном экземпляре даст эконоч.аи«- в{чecкий эффект приблизительно 25р тыс.руб. в год. Кроме того, предложенное устройство выполняет функции контроля работы сеточной электромодели.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ, содержащее R-сетку, преобразователь код - напряжение, выхоД которого непосредстве нно подкхвочен к первому граничному узлу R-сетки, а через преобразователь напряжение ток соединен с вторым граничньм уз- ; лом R-сетки, блок памяти, выход которого подключен к входу задания кода преобразователя код-напряжение, вход задания эталонного напряжения которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, информационный вход устройства подключен к входу блока памяти, отличающеёс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок сравнения, блок дифференцирования, пороговый блок, три элемента задержки, два элемента И, аналого-цифровой преобразователь, регистр, два ши атора, два формирователя прямоугольных импульсов и элемент ИЛИ, причем центральные узлы R-сетки подключены 8УЙ1,1096663 А a v«jwai) 3