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

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для определения траектории движения источника физического поля в направлении скорейшего возрастания максимального значения поля (применительно к задачам термоста- тирования, идентификации процессов теплообмена и др).

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение конструкции.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 блок-схема управления.

УстройствЬ содер1жит R-сётку 1, Ьлок 2 заданно граничных условий jKoS мутатор 3, .источник 4 то1са, блок 5 элементов И, регистры 6 и 7 сдвига, Фегистры 8 - 10, блок 11. управления дешифратор 12, блок 13 регистрации, входной элемент ИЛИ 14, блок 15 вьщеления максимального.сигнала, аналого-цифровой преобразователь 16, блоки 17 и 18 сравнения, входной регистр 19. Коммутатор 3 содержит ключи 20. Блок 5 элементов И содержит элементы И 21..

Блок 11 содержит формирователь 22 импульсов, генератор 23 тактовых импульсов, триггер 24, элемент И 25 элементы 26 и 27 задержки, сдвигающий регистр 28, регистры 29-31 памяти, элементы ИЛИ 32 - 40.

Устройство работает следующим образом.

В каждый из регистров 29-31 с регистра 19 ввода информации заносятся коДы, соответствующие исходным данным. В регистры 29-30 заносятся коды, характеризующие начальное местоположение источника физического поля. В регистр 29, например, заносится КОД;в котором только i-й разряд имеет 1, а в регистр 30, например, заносится код,в котором только j-й разряд имеет 1. В этом случае исходное состояние источника характеризуется точкой под номером 5. В регистр 31 заносится код, соответствующий допустимому значению поля.

С нажатием кнопки Пуск поступает сигнал на генератор 23 импульсов и включает его. Этот же импульс поступает на вход регистра 31 и входы элементов ИЛИ 32 и 33, а затем на регистры 29 и 30. Это позволяет

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

содержимое регис;тра 31 пересылать во входной регистр блока 18 сравнения, а содержимое регистров 29 и 30 - в регистры 6 и 7 соответственно.

Сигналы 1 с соответствующих разрядов регистров 6 и 7 поступают на один и только им соответствующий элемент И 21 блока 5 элементов И.Это позволяет подавать сигнал с вьпсо- да этого элемента И 21 на соответствующий ему ключ 20 коммутатора 3 то- ковводов, что дает возможность подавать 1ерез ключ 20 от источника 4 тока ток, являющийся аналогом ис тс ч- ника, в соответствующий этому кдю-, чу узел R-сетки, т.е. в исходную точку.

Источник поля совместно с блоком 2 задания грайичныХ условий формиру- .ет физическое, поле-. С выхода R-сет- ки (с контролируемых, узлов К-сетки) потенциалы подаются на вход блока 15, который в.ьщелзет максимальный потенциал. Этот потенциал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16, который преобразует вьще- ленный потенциал в соответствующий ему код. Этот код поступает на вход блока 17 сравнения, на другой вход которого подается О, поскольку в регистр 10 еще не поступил управляющий сигнал, разрешающий запись информации, и он находится в О, т.е. в результате сравнения в блоке 17 на больше кода, соответствующего максимальному потенциалу, и О, t вы - хода блока 17 сравнения на входы регистров 8-10 поступает сигнал, разрешающий запись (запоминание) информации. Регистр 10 хранит код, соответствующий максимальному потенциалу для анализируемого местоположения источника поля. Регистры 8 и 9 хранят коды, характеризующие местоположение источника. Эти же коды поступают на входы регистров 29 и 30, но их пересылка в регистры 6 и 7 производится позже специальным импульсом. Хранящийся в регистре 10 код поступает на. второй вход блока 8 сравнения на меньше на . первый вход которой ранее подан код, соответствующий допустимому значению поля. Если допустимое значение поля больше полученного на модели, то с выхода блока 18 сравнения сигнала не будет (случай появления сигнала и остановки работы уст

3.

ройства будет рассмотрен ниже). Таким образом, проанализировано мес положение источника,, соответствующее точке 5. Заметим, что процесс поиска был начат с начального местоположения источника потому, что начальное местоположение удовлетворяет наперед заданному ограничению и тогда нет смысла вести поиск.

Приход также сигнала формирователя 22 на вход элемента ШШ 34, а затем на вход элемента 27 задержки и на вход регистра 28 позволяет занети 1 в первый разряд регистра 28. Этот же сигнал с выхода первого разряда Р( регистра 28 поступает на управляющий вход регистра 6 и через элемент ИЛИ 38 на управляющий вход регистра 7. Это позволяет сдвинуть хранящуюся в регистре 6 1 на один разряд влево, а хранящуюся 1 в регистре 7 - на один разряд

вверх, т.е. в точку с номером 1, которая является первой точкой анализа ближайших точек к исходному тоположению источника. Проводится аналогично описанному анализ этого местоположения источника. В случае, если соответствующее этому местоположению источника поле (максимальное значение среди значений в контролируемых точках) меньше, чем полученное на предыдущей итерации, то перезапись информации в регистрах 8-10 не происходит. В противном случае осуществляется перезапись информаци аналогично описанному вьш1е.

С приходом от генератора 23 первого импульса (от элемента 26 задержки на тактовый вход регистра 28 происходит сдвиг 1 с первого разряда в второй. Это позволяет через схемы ИЛИ 35 и 36 подавать на регистр 7 сдвигающий импульс, который позволяет передвинуть в регистре 7 М вниз что соответствует узлу с номером 2, так как сдвиг в регистре 6 не произведен. Для нового местоположения источника проводится аналогичньй описанному выше анализ поля.

С приходом от генератору 23 второго импульса от элемента 26 задержки происходит очередной сдвиг 1 в разряд РЗ регистра 28, что соответствует подаче источника в точку с номером 3. Для нового местоположения источника проводится аналогичный описанному выше анализ физического поля

28

Приход на тактовый вход регистра очередного третьего импульса поз

воляет переслать 1 в разряд Р . Это дает возможность через элемент ИЛИ 39 подавать к регистру 6 импульсу который сдвигает 1, хранящуюся в регистре 6 вправо, что соответствует подаче источника в точку 4. Для нового местоположения источника прово-. дится анализ физического поля.

Приход на регистр 28 четвертого и пятого импульсов позволяет сдвинуть 1 в разряде Р, а затем в Р

5

0

5

0

0

что соответствует подаче источника в точку 5, а затем в точку 6.

Приход на регистр 28 шестого импульса позволяет подавать источник в точку 7, а приход седьмого и восьмого импульсов позволяет провести анализ поля при подаче источника в точку 8, а затем в точку 9.

Таким образом, проведен анализ физического поля для всех ближайших местоположений к начальному местоположению источника. При этом в регистре 10 хранится лучшее (наибольшее) значение поляка в регистрах 8 и 9 (или что то же самое в регистрах 29 и 30) - коды, характеризующие соответствующее местоположение источника.

Приход очередного импульса на регистр 28 сдвигает 1 в разряд Р, j что позволяет включить блок 13 регист- 5 рации, который зафиксирует наибольшее значение поля и номер соответствующего узла К сетки, в который подавался источник. Номер узла подается с выхода дешифратора 12, на вход которого поданы коды с регистров 8 и 9, соответствующее лучшему местоположению источников (среди ближайших к начальному местоположению).

Приход от разряда Р регистра 28 этого же импульса на элемент И 25 совместно с тактовым импульсом от генератора 23 импульсов обеспечивает срабатывание элемент И 25 и через элементы ШТИ 32 и 33 подаетс я сигнал разрешающий пересылку кодов из регистров 30 и 29, хранящих коды, соответствующие лучшему местоположению источника для лроанализированных ближайших местоположений, в регистры 6 и 7 .

Приход на тактовый вход регистра 28 очередного импульса пересылает

5

0

1 в разряд Р.. регистра 28. Это

П

5

дает возможность подать на вход элемента ИЛИ 34 сигнал, который через элемент 27 задержки позволяет занести в разряд Р, регистра 28 1 что соответствует началу новой итерации поиска лучшего местоположения источника среди ближайших ему узлов R-сетки.

: Пошаговый процесс движения источника продолжается до тех пор, пока .на очередном шаге максимальное значение поля для анализируемого местоположения источника не станет больше допустимого. В этом случае с выхода блока 18 сравнения подается сигнал на элементе ИЛИ 14, что позволяет включить блок 13 регистрации,который зафиксирует значение поля и соответствующее местоположение источника (номер узла R-сетки). Одновременно с выхода блока 18 сравнения сигнал поступает, на вход триггера 24 что позволяет прекратить подачу тактовых импульсов от генератора 23 импульсов. Это является окончанием решения задачи и работы устройства.

Формула изобрет.ени

Устройство для решения задач теплопроводности, содержащее R-сетку, элемент ИЛИ, блок регистрации,первьй блок сравнения, входной регистр, блок задания граничных условий, выход которого соединен с граничным узлом R-сетки, блок элементов И, группа выходо1в которого подключена к группе управляющих входов коммутатора, труппа выходов которого соединена с группой центральных узлов R-сетки и с группой входов блока выделения максимального сигнала,источник тока, выход которого подключен, к информационному входу коммутатора и блок управления, отличающееся тем, что, с целью по- вьшения быстродействия, в него введены блоки моделирования перемещения источника теплового поля, выполненные в виде соответственно первого и второго регистров сдвига, аналого- цифровой преобразователь, второй блок сравнения, дешифратор, три регистра, блок управления состоит из формирователя импульсов, генератора тактовых импульсов, элемента И, триггера, двух элементов задержки, девяти элементов РШИ, трех регистров

25

789006

памяти и сдвигаюв его регистра, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и к входу сдвига влево первого регистра

5 сдвига, вход сдвига вправо которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй и третий выходы сдвигающего регистра подключены соответственно к первому и второму входам

fO третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу сдвига влево второго регистра сдвига, вход сдвига

15 вправо которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента ИЖ, четвертьш выход сдвигающего регистра соединен с пер20 вым входом второго элемента ИЛИ, пятый и шестой выходы сдвигающего регистра подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ, седьмой выход сдвигающего регистра соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, восьмой и девятый выходы сдвигающего регистра подключены соответственно к первому и второму входам шестого эле30 мемта ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, десятый выход сдвигающего регистра подключен к первому входу входного элемента ИЛИ и к первому

35 входу элемента И, выход которого соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входами записи соответственно первого и второго регист

40 ров памяти, выходь которых соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров сдвига, первый, второй и третий выходы входного регистра подключены

45 к информационным входам соответственно первого, второго и третьего регистров памяти, вход запуска устройства соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен

50 к входу генератора тактовых импульсов, к входу записи третьего регистра памяти, к вторьп 1 входам восьмого и девятого элементов ИЛИ и к первому входу десятого элемента ИЛИ, вы55 ход которого через первый элемент задержки соединен с установочным входом сдвигающего регистра, одиннадцатый выход которого подключен

к второму входу десятого элемента ШШ, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом триггера, выход которого подключен к второму входу элемента Инк входу второго элемента задержки, выход которого соединен с входом сдвига сдвигающего регистра, выход третьего регистра памяти подключен к первому входу второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом входного элемента, элемента ИЛИ и к установочному входу триггера, выход блока выделения максимального сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя,выход которого подключен к информационному входу гГ|ёдзвого ,регистра и к первому входу перврпо блока сравнения,вывыход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, группа выходов первого регистра сдвига подключена к первой группе входов блока элементов И и к группе информационных входов второго регистра, выход которого соединен с первым входом дешифратора и с первым информационным входом первого регистра памяти, группа выходов второго регистра сдвига соединена с второй группой входов блока элементов И и с группой информационных входов третьего регистра, выход которого подключен к второму входу дешифратора и К информационному входу второго регистра памяти, выход дешифратора соединен с информационным входом блока регистрации.

fO

J5

ход котор/эГо сЬединен с входами запи- 20 управляющий вход которого под- си второго -й- треТьего регистров и с ключен к выходу входного зле- входом записи первого регистра, мента ИЛИ.

, 2789008

выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков сравнения, группа выходов первого регистра сдвига подключена к первой группе входов блока элементов И и к группе информационных входов второго регистра, выход которого соединен с первым входом дешифратора и с первым информационным входом первого регистра памяти, группа выходов второго регистра сдвига соединена с второй группой входов блока элементов И и с группой информационных входов третьего регистра, выход которого подключен к второму входу дешифратора и К информационному входу второго регистра памяти, выход дешифратора соединен с информационным входом блока регистрации.

fO

J5

иг. 1

19 ni/cf

От Блока 8

KdAOKij /8

К ff/io/fj/ 7

К блонуб

От блока J8

гз

ка№

Составитель В.Рыбин Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

-.

Заказ 6842/50 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

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

К блоку 7

/(SAOKIfff

Фиг. 2

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для определения траектории движения источника физического поля в направлении скорейшего возрастания максимального значения поля до наперед заданной величины,Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение конструкции. Новым в предложенном устройстве является наличие второго блока сравнения, матрицы схем И,схем ИЛИ5регистров, рдтора, аналого-цифрового преобразователя, блока ввода информации,Применение устройства при проектировании технических систем с дискретными источниками физических полей позволяет сократить временные и ма-. териальные затраты на проектирование . 2 ил. i (Л