Устройство для решения обратных задач теплопроводности Советский патент 1986 года по МПК G06G7/46 

к обратному выходу Т-триггера, первый тактовый вход устройства, соединен с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика и с вторым стробирующим входом второго элемента И-НЕ, группа информационных входов которого подключена к группам информационных входов элемента ИЛИ и первого элемента И-НЕ и к группе выходов первого реверсивного счетчика, выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом счетчика и с входом преобразователя частоты

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для, определения коэффициента теплообмена, входящего в граничные условия третьего рода, при решении обрат ных задач нестационарной теплопроводности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности решения обрат ных задач, а также повышение точности его работы за счет более точного задания граничных условий и цифрового способа формирования управляющего сигнала.

На фиг. представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит R-сетку 1, блок 2 формирования коэффициента теплообмена, состоящий из токозадаю- щего резистора3 и ключа 4, источник 5 постоянного напряжения, D-триггер 6, элемент 2И 7, элементы ЗИ 8 и 9, элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 11, счетчик 12, реверсивный счетчик 13, реверсивный счетчик 14, Т-триг- гер 15, блок моделирования изменения температуры среды, выполненный в виде преобразователя 16 частоты в напряжение, дифференциальный усилитель 17, инвертор 18, элемеЛ И-НЕ 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, блок 21 памяти и элемент ШМ-НЕ 22.

Работа устройства сводится к определению временной завис;имости коэфв напряжение, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к стробирующе- му входу третьего реверсивного счетчика, выход которого соединен с информационным входом элемента 2И, выход которого подключен к синхронизирующему входу D-триггера, центральный узел R-сетки подключен к второму входу дифференциального усилителя, выход первого элемента ЗИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика.

фициента теплообмена с (t) в граничных условиях Ш рода «(tlCTc Ct)-Tn(.

д Т| известному изменению зависимости температуры в некоторых точках исследуемого объекта, моделируемого R-сеткой 1. Коэффициент теплообмена oL (t) в устройстве моделируется блоком 2, а температура

среды T(t) - блоком 5. Таким образом, в процессе решения задачи на предлагаемом устройстве определяется закон изменения во времени величины проводимости резистора 2о(Х{-Ь)

(Ct) Чс7 которая задается относительной длительностью Tc(.(t)-y прямоугольных импульсов, подаваемых на управляющий вход ключа 3 с выхода D-триггера 6, где Т,- период следования импульсов; Т - длительность импульсов .

Устройство работает следующим образом.

Время решения задачи разделяется

на m периодов длительностью Т, Из указанных m периодов нечетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные - останову решения для корректировки параметров модели

и измерения результатов решения.

Работа устройства начинается с момента подачи на вход запуска устройства тактовых импульсов частоты

fo - . Каждый нечетный импульс ml

переводит Т-триггер 15 в состояние 1, а каждый четный - в состояние

о, что необходимо для организации работы сетки в режимах Решение и Останов. На счетные входы q-раз- рядного счетчика 1I ) с первого и второго тактовых входов устройства поочередно подается по 2 импульсов с тактовой частотой ft таким образом, что в первой половине периода они подаются на его обратный вход, а во второй на прямой. В подготовительный период, предшествующий началу решения задачи, считываются предварительно записанные в нем коды чисел, соответствующие начальному значению искомого коэффициента о( . Эти коды в блоке 20 сравниваются d последовательностью кодовых комбинаций, поступающих со счетчика 14, выполняющего в устройстве функцию цифрового генератора функции треугольной формы, который и формирует на выходе то убывающие, то возрастающие коды чисел от 111, ..., 1 До 000, ..., О и наоборот. В момент сравнения этих кодов на выходе блока 11 дважды в периоде появляются симметрично расположенные относительно его центра импульсы, подаваемые через элемент 7 на С-входы D-триггера 6, D-ВХОД которого соединен с первым тактовым входом устройства. D-триг- гер формирует прямоугольный импульс относительная длительность - которого определяется кодом числа, записанного в блоке 21, пропорциональном начальному значению коэффициента теплообмена . Этот импульс поступает на управляющий вход ключа 3 блока 2.

В результате решения задачи с заданным начальным значением oCj на выходе модели появляется напряжение, пропорциональное температуре во внутренних узловых точках объекта. Это напряжение в блоке 17 сравнивается с напряжением блока 16, моделирующего заданную по условию задачи зависимость изменения температуры в соответствующей точке исследуемого объекта. В зависимости от знака разности положительный сигнал появляется на выходе только одного из элементов ЗИ 8 или 9. В первую половину периода останова решения, когда осуществляется сравнение указанных напряжений, на остальные входы элементов 8 и 9 поступают импульсы с

06821

инвертирующего выхода Т-триггера 15 и тактовая частота f с первого тактового входа устройства. Выходной сигнал одного из элементов 8 5 или 9 в виде некоторого числа тактовых импульсов, пропорционального сигналу ошибки, поступает на прямой или обратный счетный вход блока 13, увеличивая или уменьшая значение

to записанного в нем параллельным путем из блока 2 в конце периода решения кода. В конце первой половины периода останова с выхода блока 13 скорректированное значение кода пере 5 писывается в блок 21. Для этого на его стробирующий вход записи в конце первой половины периода останова с блока 10 подается логический О.

Таким образом, закончилась первая итерация подбора коэффициента d в первом периоде решения задачи. Для перехода на следующий период решения к информационным выходам триггеров счетчика 14 подключен элемент ИПП- НЕ на q-входов, на выходе которого импульс появляется через каждый 4.2 тактовых импульсов, когда все триггеры счетчика 14 находятся в состоянии О в период останова. Импульсы с выхода элемента 22 с частотой

-о

fr дТт поступают на счет

М- - - 2т ный вход Р-разрядного счетчика 12, емкость которого определяется числом периодов решения задачи. Информационные выходы триггеров счетчика 12 соединены с адресными входами блока 21. Таким образом, с появлением каждого импульса на выходе блока 22 меняется адрес блока 21, из которого происходит считывание и перезапись информации и начинается подбор коэф- фициента at в следующем периоде решения задачи аналогичным образом. 1Тте- рационный процесс подбора - происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе блока 17 для каждого интервала времени не станет рав - ным нулю. Эto происходит благодаря периодизации процесса решения задачи, на RC-сеточных моделях.

По окончании решения задачи в каждой ячейке блока 21 записан кодо- вьш эквивалент искомого коэффициента ot ( для соответствующего момента времени.