Устройство для решения нелинейных задач теории поля Советский патент 1985 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения инверсной нелинейной задачи нестационарной теплопроводности, т.е определения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры по известному закону изменения температуры в некоторых внутренних точках исследуемого объекта. Известно устройство для решения инверсной задачи стационарной теплопроводности, содержащее RС-сетку, делитель .напряжения5 блок сравнения инвертор, функциональный преобрааователь, блок задания нелинейности и стабилизатор тока . Однако указанное устройство не позволяет решать нестационарные и ин версные задачи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащее RС-сетку, каждая узловая точка которой подключена к блоку сравнения, второй вход которого соединен с генератором напряжения, выход блока сравнения соединен с элементом ИЛИ, выход которого подключен к счетчику, выход которого соединен с R-входом RS-триггера 5-вход которого подключен к выходу Т-триггера, выход R5-триггера соединен с входом R -сетки с Недостатком устройства является то, что оно не может решать инверсные задачи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет решения инверсной задачи нестационар ной теплопроводности, Указанная цель достигается тем, что устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащее RC-сетку, которая содержит ключи, причем каждая узловая точка 1 С-сетки соединена с информационными входами первого и второго ключей RС-сет ки и подключена к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого является входом задания проводимости устройст ва, выход элемента ИЛИ соединен с ин формационным входом счетчика, счетны :вход которого со«динен с первым тактовым входом устройства, выход счетчи ка подключен к R-входу Rё тpиггepa, выход которого соединен с управляющи ми входами ключей КС-сетки, второй тактовый вход устройства соединен со счетным входом Т-триггера, содержит первый, второй и третий элементы И, инвертор, второй блок сравнения, реверсивный счетчик, генератор пилообразного напряжения, диодно-функциональный преобразователь и управляемьй генератор функционального напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения, цифроуправляемую пррводимость и операционный усилитель, причем выход генератора пилообразного напряжения управляемого генератора функционального напряжения подключен к одному выводу цифроуправляемой проводимости, другой вывод которой соединен с входом операционного усилителя, выход генератора пилообразного напряжения подключен к входу диодно-функциональных преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с узловой точкой fC-сетки, выход второго блока сравне-. ния подключен к первому входу первого элемента И и входу инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному выходу Т-триггера, выход первого элемента И подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, выход второго элемента И подключен к обратному счетному входу реверсивного счетчика, выход которого подключен к подвижному контакту цифроуправляемой проводимости управляемого генератора функционального напряжения, вход запуска генератора пилообразного напряжения управляемого генератора функционального напряжения подключен к инверсному выходу Т-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым тактовым входом устройства, выход третьего элемента И подключен к 5-входу R5-триггера. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; На фиг.2 - временная диаграмма его работы. Устройство для решения нелинейных .задач теории поля содержит сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсноуправляемых резисторов 2, узловых конденсаторов 3 и ключей 4, К5 триг1ер 5, Т-триггер 6, элемент ИЛИ 7, счетчик 8, первый блок 9 срав нения, управляемый генератор 10 функ ционального напряжения, который, в свою очередь, состоит из усилителя 11, цифроуправляемой проводимости 12 и генератора 13 пилообразного напряжения , Устройство также содержит диодно-функциональный преобразователь 14, второй блок 15 сравнения, инвертор 16, первый, второй и третий элементы И 17-19, реверсивный счетчи 20, генератор 21 пилообразного напря жения . Устройство работает следующим образом. Время решения задачи включает w периодов длительностью Т, каждый из которых заполняется п-импульсами ча . тоты fy , Из указанных т-периодов не чётные соответствуют непосредственн му решению задачи, а четные - корре тировке параметров.RC-сетки и опре.делению результатов решения. Началу решения задачи предшествует подготовительный период, во время которого в счетчик 8 записывается известное по условию задачи начальное значение узловой проводимости. Для этого на вход устройства подается импульс, смещенный относительно начала отсчета на время Тц , пропорциональное начальному значени проводимости (фиг.2). Этот импульс через элемент ИЛИ поступает на информационный вход счетчика 8 емкост In и сбрасывает его в О. На счетчи ке записывается начальное значение узловой проводимости. На счетный вход блока 8 с первого тактового вх да устройства подаются тактовые импульсы с частотой i . Следовательно счетчик 8 выполняет в устройстве функцию элемента памяти и через йб триггер управляет проводимостью RC-сетки, замыкая и размыкая ключи Решение задачи на устройстве нач нается с момента подачи на второй тактовьй вход устройства тактовых импульсов частотой ip - . Кажд нечетньй импульс переводит Т-тригге в состояние 1, а каждый четный в состояние О, которые управляют работой RC-сетки, переводя ее в режимы Решение и Корректировка. В режиме решения задачи среднее значение проводимости резисторов 2 определяется относительной длительUj, - прямоугольных нмпуль,ностью сов I) , подаваемых соответственно на управляюпрге входы элемента 1ШИ 7 и Т-триггера 6. Для формирования этих управляющих сигналов в устройстве используется RS-триггер 5. Перевод триггера 5 в состояние 1 в нечетные периоды осуществляется путем подачи на его 5 -вход импульсов с выхода элемента И 19. Сброс R5 -триггера в состояние О осуществляется подачей на егоR -вход импульса, смещенного относительно начала отсчета на время Т, с выхода счетчика 8. За период решения следует период корректировки. При этом на 5-вход триггера 5 сигнал с блока 19 (фиг.2) не поступает, сигнал на выходе триггера 5 в это время отсутствует и ключи 4, управляющие проводимостью )С-сетки оказываются разомкнутыми. На емкостях сетки сохраняются потенциалы Ц, , соответствуюш 1е решению задачи в конце предшествующего периода. Во время корректировки потенциал Up сравнивается с развертьшаюш им напряжением Иф , формируемым управляемым генератором 10. В момент их равенства на выходе первого блока 9 сравнения формируется импульс, которьш через элемент ИЛИ 7 сбрасывает в О счетчик 8. Б счетчике записьшается новое значение узловой проводимости, соответствующее текущему значению потенциала узловой точки LI . Таким образом, в интервал времени решение задачи начинается с нового значения узловой проводимости RC-сетки. Гененатор 21 и диодно-функциональный преобразователь 14 формируют напряжение 0, , являющееся аналогом известной по условию задачи температуры в некоторой точке тела. Сравнение напряжения узловой ТОМКИ и(5 RC-сетки н функционального преобразователя U., осуществляется во втором блоке 15 сравнения. С учетом инвертора 16 в зависимости от знака разностиUg и И положительный сигнал придет на первый вход только одного из элементов И 17 или 18. На вторые входы элементов И 17 и 18 поступает импульс с инвертирующего выхода Т-триггера 6. Выходной сигнал появится только на одном из элементов И 17 или 18 в зависимости от знака разности напряжений (J и ,(Jp . Приходящий на один из входов реверсивного счетчика 20 импульс на единицу умень- шит или увеличит значение записанного в него числа. Код числа, записанного в реверсивном счетчике 20, определяет значение цифровой управляемой проводимости 12 управляемого функционального генератора 10. С изменением значения упра 5 яемой проводимости меняется наклон развертьгоающей функции У 03 формируемой генератором 13 пилообразного напряжения. После каждого решения на RC-сетке устройство автоматически осуществляет корректировку развертьшающего напряжения. Интеграционный процесс корректировки продолжается до тех пор, пока разность напряжения И и Уд после 1 -и .итернации не станет равной нулю. Поскольку при этом потенциалы Ujj и lj|j совпадают, то решение задачи считается законченным. При линейной зависимости коэффициента теплопроводности от температуры Х1т1 Л„(). Кодовый эквивалент коэффициента наклона об в конце решения задачи записан в счетчике 20. Если зависимость Л(Т) отлична от линейной, то она кусочно-линейно аппроксимируется и решение находится по частям. Таким образом, благодаря введению новых элементов устройство позволяет решать инверсные задачи нестационарной теплопроводности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее RC-сетку, которая содержит ключи, причем каждая узловая точка ЦС-сетки соединена с информационными входами первого и второго ключей RC-сетки и подключена к первому входу первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу рлемента ИЛИ, второй вход которого является входом задания проводимости устройства, выход элемента ИЛИ соединен с информационным входом счетчика, счетный вход . которого соединен с первым тактовым входом устройства, выход счетчика подключен к Я-входу ЯS-триггера, выход которого соединен с управляющими входами ключей RС-сетки, второй тактовый вход устройства соединен со счетным входом Т-триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет решения инверсной задачи нестационарной теплопроводности, оно содержит первый, второй и третий элементы И, инвертор, второй блок сравнения, реверсивный счетчик, генератор пилообразного напряжения, диоднофункциональный преобразователь к управляемый генератор функционального напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения, цифроуправляемую проводимость и операционный усилитель, причем выход генератора пилообразного напряжения управляемого генератора функционального напряжения подключен к одному выводу цмфроуправляемой проводимости, другой вывод которой соединен с входом операционного усилителя, выход генератора пилообразного напряжения подключен к входу диодно-функциональнсго преобразователя, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнеi ния, второй вход которого соедикен с узловой точкой RC-сетки, выход втоW рого блока сравнения подключен к первому входу первого элеме нта И и входу инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к янверсному выходу Т-триггера, выход первого элемента И подключен к прямому счет00 со ному входу реверсивного счетчийаз выход второго элемента И подключен к О) обратному счетному входу реверсивного счетчика, выход которого подключен к подвижному контакту цифроуправляемой проводимости управляемого генератора функционального напряжения, вход запуска генератора пилообразного напряжения управляемого генератора функционального напряжения подключен к инверсному выходу Т-триггера, прямой вход которого подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым тактовым входом устройства,выход третьего элемента И подключен к 5-входу И - триггерам.