Устройство для решения инверсных задач нестационарной теплопроводности Советский патент 1985 года по МПК G06G7/48 

ного запоминающего устройства соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с первым вхдом элемента И-НЕ и подключен к выходу реверсивного счетчика управляемого генератора функции, а второй вход элемента ИЛИ объединен со вторым входом элемента И-НЕ и подключен к прямому выходу Т -триггера, вход которого подключен к синхровходу разделения времени устройства, третий вход элемента И-НЕ сое-г динен с синхровходом вычитания импульсов устройства и подключен к обратному входу счетчика и обратно.му входу реверсивного управляемого генератора функции, прямой вход которого соединен с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход реверсивного счетчика управляемого генератора функции подклю79388

чен к первому входу цифроаналогового преобразователя управляемого генератора функции, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, выход цифроаналогового преобразователя которого соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключен к информационному входу счетчика, инверсньм выход счетчика подключен к R -входу R5 -триггера, прямой выход счетчика соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу Т -триггера, выход третьего элемента И подключен к 5 -входу КЗ-триггера, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функций.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее RC -сетку, компаратор, RS -триггер, Т -триггер, счетчик, элемент ИЛИ, причем выход R5 -триггера подключен к входам КС-сетки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения задач, в него введены . управляемый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивный счетчик напряжения, элемент И-ПЕ, первый, второй и третий элементы И, инвертор, оперативное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь, который содержит элемент ИПИ, счетчик, оперативное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которого подключен к выходу счетчика функционального преобразователя,первый ьход которого соединен с входом тактовых импульсов устройства, а второй вход счетчика функционального преобразователя подключен к выходу элемента tUUl функционального преобразователя, входы которого соединены с входом записи температур в узло вых точках устройства, выход цифроаналогового преобразователя функционального преобразователя подключен к первым входам компаратора и дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом RC-сетки, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу I первого элемента И и через инвертор (Л .к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному входу Т -триггера, соединенному с первым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход первого элемента И ;о эо эо подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, к обратному счетному входу которого подключен выход второго элемента И, вход записи реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, информационный вход которого подключен к вькоду реверсивного счетчика, стро- бирующий вход записи логического нуля оперативного запоминающего устройства подключен к шине нулевого потенциала, вход считывания оператив-.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения инверсной нелинейной за дачи нестационарной теплопроводности, т.е. определения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры по известному закону из менения температуры в некоторых точ ках исследуемого объекта. Цель изобретения - повьшение точ ности решения задач. На фиг;. 1 представлена функцио.нальная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - временная диаграм ма работы устройства. Устройство для моделирования инверсных задач нестационарной теплопроводности содержит RC-сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсно-управляемых резисторов 2 и накопительных конденсаторов 3,PS триггер.4, счетчик 5, работающий в фазоимпульсном режиме, Т -триггер 6 компаратор 7, управляемый генератор 8 функции, состоящий из реверсивНого счетчика 9, цифроаналогового пре образователя 10 и цифрового делител (напряжения) 11, функциональный пре образователь 12, содержащий элемент ИЛИ 13, счетчик 14, оперативное запоминают;ее устройство 15, цифроаналоговый преобразователь 16, дифференциальный усилитель 17, элемент И-НЕ 18, элемент ИЛИ 19, инвертор 20, первый, второй и третий элементы И 21-23, реверсивный счетчик 24, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25. Блок 8 построен по принципу цифроступенчатого аппроксиматора. Наклон развертывающей функции регулируется цифровым делителем (напряжением) 11, сигнал управления на который в виде кодов чисел поступает с ОЗУ 25. Работа устройства сводится к определению на модели инерационным путем формы развертывающего напряжения U(p(t), воспроизводимого блоком 8, которое моделирует искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Устройство работает следующим образом. Время решения задачи разделяется на m периодов длительности Т. Из указанных и периодов нечетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные - останову решения для корректировки параметров модели и измерения результатов решения. На3

чалу решения задачи npeflmecTByef подготовительный период, когда в элемент памяти каждой узловой точки записывается произвольное начальное значение узловой проводимости. Для этого в подготовительный период из ОЗУ 25 считывается код начального значения наклона развертывающего напряжения U (t) . Этот сигнал изменяет коэффиц11ент деления блока 11 таким образом, что на выходе блока 8 формируется развертывающее напряжение Ug с начальным наклоном (см. фиг. 2). Это напряжение сравнивается с напряжением U, формируемым функциональным преобразователем 12 так, что на выходе компаратора формируется прямоугольный импульс и, длительность которого несет информацию о потенциале узловой точки U в 1-й период решения задачи. Срез импульса и осуществляет сброс счетчика 5 в ноль, тем самым записывая и запоминая в нем предварительное начальное значение узловой проводимостио На счетные входы счетчика 5 с синхровходов суммирования и выхтитания импульсов устройства подаются тактовые импульсы с частотой f, таким образом, что в первой половине периода они подаются на его прямой вход, а во второй - на вычитающий вход. Счетчик 5 выполняет в устройстве функцию элемента памяти с фазоимпульсным способом представления информации и формирует симметрино расположенные относительно центра периода квантования управляющие сигналы, подаваемые на управляющие входы узловых проводимостей сетки. Решение задачи на устройстве начин иется с момента подачи на синхровход разделения времени устройства

частоты fо V Каждый нечетный импульс переводит Т -триггер в состояние 1, а каждый четный - в состояние О, что необходимо для организации работы сетки в режимах Решение и Останов.

В период решения задачи для формирования управляющих импульсов, определяющих среднее значение проводимости, используется RS -триггер 4 (и на фиг. 2). В нерабочие периоды результат решения запоминается на конденсаторах 3,- во вто93884

рой половине нерабочего периода в компараторе 7 сравнивается напряжение развертки Ug, формируемое управляемым генератором функции, с напряжением, формируемым функциональным преобразователем 12 U,. В момент сравнения на выходе компаратора

7формируется импульс, срез которого сбрасывает в ноль счетчик 5, та-/

О КИМ образом запоминается момент времени сброса, несущий информацию о потенциале узловой точки Uo в конце j-ro периода решения задачи, а следовательно, и о величине узловой проводимости g{Uoj ), которая будет воспроизведена в модели в следующий (J + 1)-й период.

Процесс решения инверсной задачи на устройстве сводится к поиску итерационным путем формы развертывающего напряжения ), которая модели V рует. искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры.

Перед началом решения задачи в ОЗУ 15 функционального преобразовате1 ля 12, построенного по принципу цифро-ступенчатого аппроксиматора, для каждого временного интервала записываются коды известной температуры

0 в некоторой точке исследуемого тела.

8процессе решения задачи эти коды в соответствующие временные интервалы цифроаналоговым преобразователем 16 преобразуются в напряжение,

5 которые сравниваются в дифференциальном усилителе 17 с. потенциалом узловой точки сетки в первой половине периода останова и с развертывающим напряжением U (t), формируемым RC-сет0 кой1 во второй половине периода

останова. В зависимости от знака разности положительный сигнал появляется на выходе только одного из элементов И (21 или 22). В момент начала

5 сравнения на остальные входы элемента И поступают импульсы с инвертирующего выхода Т -триггера 6 и тактовая , частота с синхровхода суммирования импульсов устройства. Выходной сигнал

0 одной из элементов И (21 или 22) в виде тактовых импульсов поступает на прямой или обратньш счетный вход счетчика 24, увеличивая или уменьшая значение управляющего сигнала, записанное в него параллельно в конце периода решения. Код с выхода счетчика 24 в конце первой половины периода останова запоминается в ОЗУ 25 при подаче на стробирующий вход записи логического О, на вход строба выборки постоянно подается логический О. Таким образом, первая итерация задачи в первом интервале времени считается законченной, и переходим к решению задачи на втором интервале При этом из ОЗУ 25 считывается код, формирующий развертывающее напряжение на выходе генератора функции блока 8 для второго интервала времени, который сравнивается с образцовым напряжением U{j, соответствующим второму Интервалу времени. После этого повторяются все операции, рассмотренные, вьше для первого интервала времени. Так как процесс решения на RC сетке многократно повторяется, то корректировка решения на каждом временном шаге будет осуществляться автоматически. Процесс корректировки будет продолжаться до тех пор, пока напряжения, вьщаваемые блоком 12 для всех временных интервалов, не совпадут с соответствуклдим напряжением, получаемым на RC -сетке. Только после этого решение считается законченным, а коды чисел, записанных в ОЗУ 25, определяют форму развертывакщего напряжения, формируемого генератором функции 8 и которая соответствует искомой развертывающей функции Urt,(t), моделирующей искомую нелинейную характеристику gCUp). Таким образом, благодаря введению новых элементов, повьш1ается точность решения задач. -UlliiiMii lirriniiiiJiniii ynpai flWUftfi/ i Ixoff2 CmpoS Запись . fr 77fpu..2 1 7 iiiiiii