Устройство для решения уравнений эллиптического типа Советский патент 1986 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к аналоговой вьмислительной технике, предназнчено для решения уравнений эллиптичекого типа, содержащих частные производные первого порядка и смешанные производные, и может быть использовано для моделирования физических полей, описывае14ых такими уравнениями.

Цель изобретения - повышение точности, упрощение конструкции интег- ратора, повышение его надежности и снижение трудоемкости ввода токов правых частей в узлы сетки.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит R-сетку 1,

масштабный резистор 2, нуль-индика- тор 3, основные токозадающие резисто ры 4, блок моделирования правой части уравнения, состоявщй из ограни- чительного резистора 5, переменного резистора 6, источника 7 постоянного напряжения, амперметра 8 и переключателя 9 и дополнительные токозадающие резисторы 10, вход П задания про- йзводных уравнения устройства.

Устройство работает следующим образом.

В центральный внутренний узел R- сетки необходимо ввести корректирую- щий ток, пропорциональный производной потенциала по координате

IM «(Uj - и,),

(I)

и заранее заданный ток, пропорциональный правой части решаемого уравнения 1(,- т.е. суммарный ток

I «о(и„ - и,) + I,.,.

(2)

.Потенциалы узловых точек схемы, токи ветвей, сопротивления и проводимости элементов обозначены на схеме.

Ввод тока I осуществляют следующим образом. Масштабный резистор 2 с помощью телефонного штеккера включают в разрыв провода, соединяющего вход 11 задания производных уравнения (источник корректирующего тока- ИКТ) с соответствующим узлом R-сетки Дополнительные токозадающие резисторы 10 подключают к внутренним узлам 1-сетки, смежными с узлом i. В блоке моделирования правой части уравнения переключателем 9 устанавливают необходимую полярность источника 7

напряжения, а с помощью переменного резистора 6 по амперметру 8 - заданную величину тока . После этого регулируют ток источника корректирующего тока (ИКТ), т.е. величину сигнала на входе 11 задания производных уравнения устройства до получения нулевого показания нуль-индикатора 3. При зтом выполняются условия

I,

2 ;

С, С

т т

if -LJ . ки, втекающие в узлы

ll ((|t-t,)g +

(и, -tp, )g,.i,

I7 I.

(U -q.,)g

()8

iz

(3)

W

f, и Cf

(5) (6)

I, I,

После вычитания условия (6) из (5) (U ,, ()B. . (7)

По закону Кирхгофа для узла Cf,

IM 1 рц.

(8)

а по закону Ома для резистора 2

RM( Inpu,). Из условий (9) и (7) следует

(9)

(10)

..

Соответствующим выбором R o6eicne- чивается выполнение условия (2) - После установки необходимого тока в i-й узел R-сетки весь блок отключают от R-сетки, при этом вход 11 задания (ИКТ) непосредственно соединяется с узлом. Так же производится ввод токов в остальные узлы R-сетки.

Подключение (или отключение от R- сетки) блока моделирования правой части уравнения практически не влияет на величину токов, вводш-шх в узлы сетки, а следовательно, и на распределение токов в сетке, так как сопротивления резисторов 4, 5 и 10 и внутреннее сопротивление ИКТ выбирают на два-три порядка большими, чем сопротивления резисторов R-сетки и масш3

табного резистора 2. По этой же причине регулировка тока ИКТ не влияет на установленную величину тока 1(|р,ч

Токи,, которые могут быть введены устройством, лежат в диапазоне от долей микроампера до единиц миллиампер, поэтому устройство может быть использовано с R-сетками, выполненными на различных элементах; на переменных резисторах, на нелинейных полупроводниковых резисторах, на оптронах

Применение блока моделирования правой части уравнения позволяет одновременно с корректирующим током ввести узел R-сетки ток правой части одним органом управления, что существенно сокращает объем работы оператора, упрощает конструкцию интегратора, повьшает его надежность и точность решения уравнений.

Формула изобретения

Устройство для решения уравнений эллиптического типа, содержащее R- сетку, нуль-индикатор, вход задания производных уравнения устройства через масштабный резистор подключен к внутреннему центральному узлу R-сетки первый и второй выводы масштабного резистора соответственно через первый и второй основные токозадающие резисторы соединены с первым и вторым входами нуль-индикатора, подклю-

Составитель В. Рыбин Редактор О. Головач Техред Г.Гербер Корректор О. Луговая

3)93/53

671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по-делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35,, Раушская лаб.,. д.

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

365134

членными соответственно через первый и второй дополнительные токозадающие резисторы к первому и второму внутренним узлам R-сетки, смежным с внутренним центральным узлом этой R-сет- ки, отличающееся тем, что, с целью повьш ения точности, в него введен блок моделирования правой части уравнения, содержащий амперметр, переключатель, источник постоянного напряжения, ограничительный резистор и переменный резистор, подвижный контакт которого соединен с вторым выводом масштабного резистора, первый вывод которого подключен к первому вьшоду амперметра, второй вывод которого через первый замыкающий контакт переключателя соединен с отрицательным выводом источника постоянного напряжения, положительный вьшод которого через второй замыкающий контакт переключателя подключен к второму вьюоду амперметра, вывод переменного резистора соединен с первым выводом ограничительного резистора, второй вывод которого через третий замыкающий контакт переключателя подключен к положительному выводу источника постоянного напряжения, отрицательный вьгоод которого через четвертый замыкающий контакт переключателя соединен с вторым выходом ограничительного резистора.

0

5

0

.4/5.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для решения уравнений эллип- -тического типа, содержащих частные производные первого порядка и смешанные производные, а также для моделирования физических полей, описываемых такими уравнениями. Цель изобретения- повышение точности, а также упрощение конструкции интегратора, повышение его надежности и снижение трудоемкости ввода токов правых частей в узлы сетки. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство блока моделирования правой части уравнения, который имеет сложную структуру, с соответствующими функциональнь ш связями между ним и известными блоками устройства. Токи, которые могут быть введены в устройство, находятся в диапазоне от долей микроампера до еди ниц миллиампер, поэтому устройство может быть использовано с R-сетками, выполненными на различных элементах. 1 ил. с ю (Л д с«э 3d сл ашА