Устройство для решения обратных задач теории поля Советский патент 1984 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для восстановления геометрической конфигурации тела по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела.

Известно устройство, содержащее Я -сетку, блок сравнения, делитель напряжения, блок управляемых резисторов, блок интеграторов. При этом вы.ходы R -сетки подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены .с первыми выходами делителя напряжения, вторые выходы делителя напряжения подключены к первым входам блока управляемых резисторов, второй вход которого соединен с выходами блока интеграторов, вход которого подключен к блоку сравнения, выход управляемьпс резисторов соединен с R -сеткой LllНаиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее R. -сетку, делитель напряжения, сумматор, усилитель сервопривод, блок управляемых резисторов. При этом выход R -сетки соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к делтелю напряжения, выход которого подключен к усилителю, выход которого соединен с сервоприводом, выход которого подключен к блоку управляемых резисторов, выходы которых соединены с р. -сеткой tZl.

Однако устройство имеет низкую тоность, не может быть использовано для восстановления геометрической конфигурации тела по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленнаяцель достигается тем что в устройство, содержащее R-сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде гругйт ключей, источник постоянного напряжения, вьгеод которого подключен к входу делителя, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сумматоров, вторая группа входов которого подключена к группе центральных узлов 1 -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электромеханичекого коммутатора, введены блок задания начапьных условий, блок задания граничных условий, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации

и блок сравнения, выход которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом бло-ка регистрации, выходы блока задания

начальных условий подключены соответственно к второй группе центральных узлов R -сетки и к информаци-. онному входу электромеханического коммутатора, выходы KOTojSoro соединены с

входами соответствующих пар групп

ключей, граничные узлы R -сетки подключены к выходу блока задания граничных условий, группа выхЬдов блока сумматоров подключена к группе

0 входов блока сравнения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит R -сетку 1, . блок 2 задания граничный условий,

5 блок 3 задания начальных условий, блок 4 сумматоров, делитель 5, блок 6 сравнения, усилитель 7, электромеханический коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10

0 регистрации, источник 11 постоянного напряжения. Кроме того, R -сетка содержит группы ключей 12 и масштабные резисторы 13.

Устройство работает следующим

образом.

В начальном состоянии движок электромеханического коммутатора 8 находится на клемме О, которая не связана с R. -сеткой. В этом случае на всю границу области (границу С, -сетки) подается граничное условие из блока 2, кроме того, по заданным интенсивностям источников поля, задаваемых блоком 3 задания начальных условий, R -сетка 1 формирует физическое поле, которое характеризуется изменением потенциала в пространстве (в узлах R. -сетки). При этом сигналы из центральных узлов R-сетки 1 поступают на первые входы блока 4 сумматбров, на вторые входы которого подаются заданные сигналы с выхода делителя 5 напряжения, который запитан от источника 11. Эти сигналы пропорциональные заданным допустимым значениям температуры в соответствующих точках области (в узлах R -сетки) . Сигналы рассогласования с выходов блока « пумматороп поступают в блок 6 сравнения (выделения максимального значения среди невязок между допустимыми и полученными по модели значениями физического поля). .Результирующий сигнал из блока 6 сравнения поступает на усилитель 7, откуда подается на электромеханический коммутатор 8, ротор которого механически связан с движком, который подключает клеммы от блока 3 через движок и соответствующую клемму подает ток на ключи 12 R -сетки 1, с помощью которых происходит отключе ние R.-сетки 1. Кроме того, сигнал из коммутатора 8 поступает на аналого-цифровой преобразователь 9 Уголкод, который формирует сигнал, соответствующий числу отключенных ря дов R -сетки. Поскольку шаг R -сет ки известен (также как и масштабы моделирования), то в случае необходи мости возможен пере:сод От числа отключенных рядов R -сетки к изме-. ненным линейным размерам области (тела). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить моделирование обратных задач теории поля для случая восстановления геометриче кой формы тела (изменения геометрических характеристик 1 .-сетки) по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела. 1 74 При решении на ЭЦбМ задач оптимизации формы талы (восстановления геометрической конфигурации тела) по ограничениям-на значения поля в контролируемых точках тела необходимо многократно решать краевую задачу математической физики, задавая каждый раз с некоторым шагом различные формы (или размеры) области. Таких итераций необходимо сделать около 100-200, а для решения краевой задачи (одна итерация) необходимо затратить 1 ч (БЭСМ-6), т.е. для решения всей задачи восстановления геометрической конфигурации тела необходимо затратить 100-200 ч машинного времени. Стоимость 1 ч машинного времени составляет 100 руб., кроме того, в течение года решается не менее 30 задач. Таким образом, применение ЭЦВМ для решения такого класса задач в течение, года только в одной организации требует затрат не менее 300000 руб. Использование предлагаемого устройства позволяет получить решение практически мгновенно. Отсюда следует эффективность использования устройства в практике проектирования. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет за счет проведенной оптими- зации сократить вес и габариты проектируемой конструкции, что Увеличивает сумму годового экономического эффекта.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРШ ПОЛЯ, содержащее R -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде групп ключей, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, группа выходов которого соединена с первой |группой входов блока сумматоров, вторая группа входов которого подключена к группе центральных узлов Я -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электромеханического коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок задания начальных условий, блок задания граничных условий, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации и блок сравнения, выход , которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока задания начальных условий подi ключены соответственно к второй груп пе центральных узлов . -сетки и к информационному входу электромехаС нического коммутатора, выходы которого, соединены с входами соответствующих пар групп ключей, граничные узлы И -сетки подключены к выходу блока задания граничных; УСЛОВИЙ, . группа выходов блока сумматоров под. клпочена к группе входов блока сраво со vj нения. О5