Устройство для решения краевых задач теории поля Советский патент 1986 года по МПК G06G7/46 

ел

00 Изобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач теории поля со сложными областями произвольной конфигурации. Изобретение может быть использовано при исследовании физических полей с большим диапазоном изменения ее параметров. Цель изобретения - повьшение точ ности моделирования. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - фрагмент коммутации узлов R -сеток 2, поясняющая работу устройства. Устройство содержит блок 1 задания начальных и граничных условий, первую R-сетку 2, вторую R -сетку 22, первый 3, второй 4, третий 5 и четвертый 6 блоки повторителей первый 7, второй 8 третий 9 и четвертьй 10 блоки масштабных усилителей, первый 11 и второй 12 регистры памяти, первый 13 и второй 14 коммутаторы. . Блоки 3-6 повторителей содержат повторители 15. Блоки 7-10 масштабных усилителей содержат масштабные .усилители 16. Коммутаторы 13 и 14 с держат ключи 17. Устройство работает следующим образом. Краевая задача для уравнений Лап ласа приводится методом сеток к си теме конечно-разностных уравнений . Область решения краевой,задачи произвольной формы разбивается .на ряд прямоугольных фрагментов. Ра меры фрагментов в сеточных узлах выбираются равными размерам секций сопротивлений, а число фрагментов берется равным числу секций так, чтобы каждый фрагмент области моде лировался соответствующей секцией сетки. Коммутация секций сетки соп

тивлений в единую область моделирования осуществляется следующим.образом.

Для каждой секции сетки присваивается определенный номер и определяется для каждой секции сетки номера соседних справа и слева секций сетки по координате X . Номера секций сетки записьгааются в регистр 11 памяти для включения соответствующих ключей между секциями коммутатора 13 граничных проводимостей по координате X , Аналогично определяются

тока и напряжения блока 1 задания начальных и граничных условий. Для каждого 1 -го фрагмента области определяется величина максимального

значения коэффициента а j матрицы Л и максимальное значение величины правой части Ь, . . Исходя из максимальной величины набираемой проводимости сетки а (акс задзваемого тока для каждой секции определяются локальные масштабы по

ПРОВОДИМОСТЯМ W / i «ОКС

и по току для каждой секции номера соседних сверху и снизу секций сетки по координате U и заносятся в регистр 12 памяти для включения ключей коммутатора 14 граничных проводимостей по координате у . Если размеры секции сетки сопротивлений по координате X равны р узловым точкам,а размеры секции сетки по координате у равны (| узловым точкам,то для соединения каждой секции с соседями справа и слева по координате у одновременно включаются 2 р ключей, а соседними секциями сверху и снизу по координате у - 2С ключей. На фиг. 2 показана цепь коммутации двух граничных узловых точек секций сетки сопротивления. В каждой цепи граничной проводимости последовательно включейь масштабный усилитель 16 блока 9, ключ 17 на МОП - транзисторах и повторитель 15 блока 3. Масштабньй усилитель 16, расположенный в непосредственной бли зости от узловой точки, обеспечивает высокую помехозащищенность цепи коммутации, изменение масштаба по напряжению при .передаче потенциала узловой точки одной секции сетки к другой, а также развязку узловой точки от обратных токов ключей коммутатора 13. Повторитель 15 блока 3 исключает влияние сопротивления замкнутого ключа на распределение потенциалов в граничной узловой точке , а также обеспечивает высокую помехозащищенность выходов коммутатора 13. Матрица А системы конечно-разностных уравнений моделируется секциями сетки сопротивлений, связанных областью моделирования произвольной формы хоммутаторами 13 и 14 гра ичных проводимостей. Матрица 8 правой части моделируется источниками Рассчитываются и задаются в секциях сетки величины проводимости j Ug;CI; и величины токов Г; Ь в блоке 1 граничных и начальных условий. В узловых точках секций сетки сопротивлений получается распределение потенциалов, максимальное значение которого равно iMOKc Pti; макс локальный масштаб по на где .fU« ряжению, при ЗТОМ (Кц .l«ii/l j;; - максимальное значение и комого решения. Если масштабы по напряжению |Кц. в двух смежных секциях сетки и i + выбираются неравными, то в масштаб усилителях 16 блока 9 задается коэф R фициент передачи К для передачи потенциалов i секции сетки сопротивлений на выход гранич ных проводимостей i + 1 секции сетк Для передачи потенциалов i « 1 се ции на выход граничных проводимосте секции коэффициент передачи задается равным Для использования распределения потенциалов на сетке сопротивлений в качестве искомого решения необходимо коды потенциалов каждой секции умножить на локальный поправочный коэффициент где (М и общий для всей сетки I ОБ 111 «масштаб по напряжению. Полученное аналоговое решение может быть использовано как окончательное решение системы конечно-разностных уравнений или может быть использова но в качестве начального приближения для итерационного процесса уточнения решения на ЭВМ. Таким образом, введение новых связей и дополнительных блоков для 134 коммутации секций сетки в область моделирования произвольной формы, а также введение блоков развязывающих повторителей и масштабных усилителей позволяют повысить точность моделирования системы конечно-разностных уравнений. Формула изобретения Устройство для решения краевых задач теории поля, содержащее первый и второй блоки масштабных усилителей, блок задания начальных и граничных условий, первый и второй выходы которого соединены с первой группой граничных узлов соответственно первой и второй R -сеток,группа центральных узлов первой R -сетки подключена к группам входов первого и второго блоков масштабных усилителей, отличающееся тем, что, с целью повьт1ения точности,в него введены первьш и второй регистры памяти, первый и второй коммутаторы, тпетий и четвертьй блоки масштабных усилителей и четыре блока повторителей, причем выходы первого и второго регистров памяти соединены с управляющими входами соответственно первого и второго коммутаторов, группы выходов первого и второго блоков масштабных усилителей подключены к первым группам информационных входов соответственно первого и второго коммутаторов, вторые группы информационных входов которых соединены с группами выходов соответственно третьего и четвертого блоков масштабных усилителей, группы входов рых подключены к группе центральных узлов второй R -сетки, группы выходов первого и второго блоков повторителей соединены соответственно с второй и третьей группами граничных узлов первой R -сетки,группы выходов третьего и четвертого блоков повторителей подключены соответственно к второй и третьей группам граничных узлов второй R -сетки, первая и вторая группы выходов первого коммутатора соединены с группой входов соответственно первого и третьего блоков повторителей, первая и вторая группы выхорв второго коммутатора подключены группе входов соответственно втоого и четвертого блоков повторитеей.

Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач теории поля со сложными областями произвольной конфигурации. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Устройство содержит блок задания начальных и граничных условий, R -сетки, блоки повторителей, блоки масштабных усилителей, ког- мутаторы и регистры памяти. Устройство позволяет коммутировать области произвольной конфигурации и повысить точность при решении задач теории поля. 2 ил.