Устройство для решения обратной задачи теплопроводности Советский патент 1990 года по МПК G06G7/56 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности и является усовершенствованием основного устройства по авт.св. № 1401488.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет сокращения числа тактов при решении обратной задачи теплопроводности.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг .2 и 3 схема блока управления.

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности содержит R- сетку 1, блок 2 сравнения с элементами 2.1-2.и сравнения, сумматор 3,. амплитудный детектор 4, компаратор

5, ключ 6, блок 7 управления, блок 8 кодоуправляемых резисторов 8.1-8.П, делитель Э напряжения.

Блок 7 управления содержит генератор 10 импульсов, первый 11, двенадцатый 12, второй 13 и третий 14 элементы И, первый реверсивный счетчик 15, первый счетчик 16, дешифратор 17 регистр 18, элемент 19 сравнения, двухуровневый блок 20 сравнения, первый 21 и второй 22 элементы ИЛИ, пер

Вый 23, второй 24, третий 25 триггеры, первый элемент НЕ 26, восьмой 27, пятый 28, четвертый 29, шестой 30, седьмой 31s третий 32 элементы ИЛИ, 5 третий 33, второй 34 и четвертый 35 элементы НЕ, четвертый 36, пятый 37, восьмой 38, седьмой 39, шестой 40, девятый 41, десятый 42 и одиннадцатый 43 элементы И, второй счетчик ю , второй дешифратор 45, второй 46 и третий 47 реверсивные счетчики, элемент 48 задержки.

Устройство работает следующим образом.15

Перед началом работы устройства производится установка в исходное состояние счетчиков 15, 16, 44, 46 и 47, в регистр 18 записывается количество Определяемых параметров (цепи началь-20 (ной установки не показаны) .

Из 1-го узла () R-сетки 1 на первый вход элемента 2.1 сравнения поступает текущая величина потенциала U,, а на второй вход - величина 25

т

потенциала U, с выхода делителя 9 напряжения. На выходе элемента 2.1 сравнения при изменении сигнала U; диапазоне - U, UMCtVcc формируется модуль разности . 30

По сигналу Пуск через триггер |25 поступает разрешение на прохождение импульсов с генератора 10 через Элемент И 11. Этот же сигнал через Элемент ИЛИ 22 и элемент НЕ 26 устанавливает триггеры 23 и 24 в исходное состояние, показанное на фиг. 2. Им- Иульсы с генераторе 10 поступают на реверсивные счетчики 15, 46 и 47, примем они могут поступать либо на сум- Q Мирующие, либо на вычитающие входы счетчиков в зависимости от того, в каком состоянии находится триггер 23. Его прямой и инверсный выходы подклю15539924

ков 15, 46 и 47. На выходе кодоуправ- ляемого резистора 8.1 формируется электрический сигнал, который поступает в граничный узел R-сегки 1, в это время значения тока через остальные кодоуправляемые резисторы равны нулю. На R-сетке 1 формируется поле электрических потенциалов.

Информация о величине потенциапов в точках наблюдения поступает из узлов R-сетки на первые входы блока 2 сравнения, на его вторые входы поступают величины потенциалов с выходов делителя 9 напряжения. Эти потенциалы устанавливаются перед решением задачи в соответствии с информацией об истинных (замеренных) температурах в теле. На выходах блока 2 сравнения формируются разности потенциалов для каждой точки наблюдения. Эти сигналы суммируются сумматором 3,на выходе которого формируется функционал невязки.

35

Величина функционала невязки изменяется при изменении тока на выходе кодоуправляемого резистора 8.1 от нулевого значения до максимального и поступает на вход амплитудного детектора 4, который запоминает минимальное значение функционала невязки в диапазоне изменения сопротивления кодоуправляемого резистора 8.1 Как только значение сопротивления достигает максимальной величины, о чем свидетельствует появление сигнала в разряде переполнения одного из реверсивных счетчиков, триггер 23 изменяет свое состояние на противоположное, и импульсы с генератора 10 поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 15, 46 и 47. Одновременно единичный потенциал с прямого выхода триггера 23 замыкает ключ 6, который подмены к элементам И 13 и 14 для счетчи-45 к™чает выход сумматора 3 к второму

входу компаратора 5. В результате при изменении значения сопротивления кодоуправляемого резистора 8.1 от максимального значения в сторону уменьшения происходит сравнение минимального значения функционала невязки с его значением, которое запомнил амплитудный детектор 4. На выходе компаратора 5 появляется единичный сигнал (метка), который одновременно изменяет код счетчика 16, устанавливает счетчики 15,46 и 47 в нулевое состояние, сбрасывает в исходное состояние амплитудный детектор 4, перебрасывака 15, к элементам И 36 и 37 для счетчика 46 и к элементам И 39 и 40 для счетчика 47. Элементы И являются вентилями для прохождения импульсов с выхода генератора 10 на входы счетчи- ков.

В начале процесса, решения на счетчике 16 находится нулевой адрес (код) и соответственно на первом выходе дешифратора 17 формируется единичный сигнал, поступающий на вход разрешения первого кодоуправляемого резистора 8.1, на информационные входы которого поступают коды с выходов счетчи

0

Q

5

Величина функционала невязки изменяется при изменении тока на выходе кодоуправляемого резистора 8.1 от нулевого значения до максимального и поступает на вход амплитудного детектора 4, который запоминает минимальное значение функционала невязки в диапазоне изменения сопротивления кодоуправляемого резистора 8.1 Как только значение сопротивления достигает максимальной величины, о чем свидетельствует появление сигнала в разряде переполнения одного из реверсивных счетчиков, триггер 23 изменяет свое состояние на противоположное, и импульсы с генератора 10 поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 15, 46 и 47. Одновременно единичный потенциал с прямого выхода триггера 23 замыкает ключ 6, который подк™чает выход сумматора 3 к второму

входу компаратора 5. В результате при изменении значения сопротивления кодоуправляемого резистора 8.1 от максимального значения в сторону уменьшения происходит сравнение минимального значения функционала невязки с его значением, которое запомнил амплитудный детектор 4. На выходе компаратора 5 появляется единичный сигнал (метка), который одновременно изменяет код счетчика 16, устанавливает счетчики 15,46 и 47 в нулевое состояние, сбрасывает в исходное состояние амплитудный детектор 4, перебрасыва

ет в противоположное состояние триггер 23. Триггер 23, в свою очередь, размыкает ключ 6 и позволяет импульсам генератора 10 поступать на суммирующие входы реверсивных счетчиков 15,6 и 47.

Изменение адреса на счетчике 16 запрещает запись информации в первый кодоуправляемый резистор 8.1 и им фиксируется значение сопротивления, при котором был достигнут минимум функционала в данном цикле решения.

Аналогично производится поиск минмума во втором цикле решения (управ- лению подвержен второй параметр при фиксированных остальных). После осущствления поиска минимума функционала по всем параметрам элемент 19 сравнения формирует сигнал, который установит счетчик 16 в нуль.

Далее происходит повторение циклов решения снова, начиная с первого параметра при фиксированных остальны На кодоупрэвляемых резисторах - значения сопротивлений,при которых были достигнуты минимальные значения функционала в соответствующих предыдущих циклах решения. Окончание процесса

5

Функционала неаязки с приращением &Г 1%. Затем с приходом очередного сигнала Метка дешифратор 45 дает разрешение на работу реверсивного счетчика 15, который управляет группой младших разрядов кодоуправляемых резисторов 8, что соответствует поиску минимума функционала невязки с приращением А Г к. 0,1%. В целом процесс поиска минимума по каждой группе разрядов полностью аналогичен происходящим в основном устройстве процессам с той разницей, что там не было разделения разрядов кодоуправляемых резисторов на группы. Новый подход позволяет значительно сократить время решения. Проиллюстрируем это на конкретном примере,

Перебор всех значений кодоуправля- емого резистора, имеющего десять разрядов (для простоты будем рассматривать перебор лишь в прямом направлении) составляет 102 комбинации, т.е. 5 занимает время, соответствующее 1024 тактам. 8 предлагаемом устройстве для перебора старших разрядов необходимо 16 комбинаций, средних и младших - по 8 комбинаций, всего - 32 комбина0

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет сокращения числа тактов при решении обратной задачи теплопроводности. Устройство для решения обратной задачи теплопроводности содержит R-сетку, блок сравнения с элементами сравнения, сумматор, амплитудный детектор, компаратор, ключ, блок управления, блок кодоуправляемых резисторов, делитель напряжения. Поставленная цель достигается путем деления весовых разрядов кодоуправляемых резисторов на группы, причем управление каждой группой производится отдельно. Вследствие этого и сокращается количество тактов при решении обратной задачи теплопроводности. 3 ил.

решения происходит по сигналу с блока 30 ции, т.е. в 32 раза меньше. При самом 20 сравнения, который свидетельствует неблагоприятном варианте число комби- о том, что минимум функционала достигнут. А теперь покажем какие функции

наций (тактов) не превышает 45« Поэто му обратная задача теплопроводности решается предлагаемым устройством как

выполняют вновь введенные элементы.

Сигнал Пуск поступает в начале работы устройства через элементы ИЛИ 32, И 42 и 43, НЕ 35 на счетчик 44, который совместно с дешифратором 45 осуществляет выбор соответствующего реверсивного счетчика. По сигналу Пуск дешифратор 45 дает разрешение на работу реверсивного счетчика 47, который управляет группой старших разрядов кодоуправляемых резисторов 8, что соответствует поиску минимума функционала невязки с приращением АГ 10%. Процесс перехода из суммирующего режима в вычитающий для счетчика 47 аналогичен процессу, описан- ному ранее (т.е. по сигналу Переполнение счетчика 47 триггер 23 перебрсывается в противоположное состояние) . С приходом сигнала Метка на счетчик № дешифратор 45 включает в работу реверсивный счетчик 46, который управляет группой средних разрядов кодоуправляемых резисторов 8, что соответствует поиску минимума

ции, т.е. в 32 раза меньше. При самом неблагоприятном варианте число комби-

наций (тактов) не превышает 45« Поэтому обратная задача теплопроводности решается предлагаемым устройством как

минимум в 22 раза быстрее, чем известным.

Таким образом, повышение быстродействия устройства для решения обрат- ных задач теплопроводности осуществляется путем деления весовых разрядов кодоуправляемых резисторов на группы, причем управление каждой группой производится отдельно. Вследствие этого и сокращается количество тактов при

решении обратной задачи теплопроводности.

о р м у л а

изобретения

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности по авт.св. № 1401488, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет сокращения числа так- тов при решении обратной задачи теплопроводности, в блок управления введены второй и третий реверсивные счетчики, второй счетчик, второй дешифратор, третий, четвертый, пятый, шеетой, седьмой и восьмой элементы ИЛИ, i с четвертого по двенадцатый элементы И, второй, третий, четвертый элементы НЕ и элемент задержки, причем первые входы четвертого, пятого, шестого И седьмого элементов И подключены к Ьыходу первого элемента И, вторые зходы четвертого и седьмого элементов 4 соединены с инверсным выходом пер- аого триггера, вторые входы пятого л шестого элементов И подключены к прямому выходу первого триггера, выход компаратора соединен с первыми зходами восьмого и девятого элемен- roe И и первым входом третьего элемен Va ИЛИ, третьи входы шестого и седьмого элементов И соединены с первым выходом второго дешифратора, к второму выходу которого подключены третьи зходы четвертого и пятого элементов И и второй вход девятого элемента И, третий вход которого соединен с выхо- второго элемента НЕ, входом сое- иненного с выходом четвертого элемента ИЛИ, входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам второго реверсивного счетчика, выход переноса которого подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ, чет- Јертый вход которого подключен к вы- оду переноса третьего реверсивного счетчика, установочные входы второго и третьего реверсивных счетчиков соединены с выходом первого элемента- ИЛИ (Ьуммирующие входы второго и.третьего реверсивных счетчиков соединены с выходами четвертого и седьмого элемен- toe И соответственно, вычитающие входы второго и третьего реверсивных Счетчиков подключены к выходам пятого и шестого элементов ИЛИ соответственно, выход восьмого элемента И соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ и с первым входом пятого Элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И,

Q 5 0 0 5 0 5

5

выход шестого элемента И подключен к первому входу шестого .элемента ИЛИ, вторые входы шестого и седьмого элементов ИЛИ подключены к выходу девятого элемента И, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу третьего элемента НЕ, третий вход восьмого элемента И соединен с третьим выходом второго дешифратора, входы восьмого элемента ИЛИ подключены к разрядным выходам первого реверсивного счетчика выход восьмого элемента ИЛИ подключен к входу третьего элемента НЕ, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к входу Пуск устройства , а выход соединен с первым входом десятого элемента И и входом элемента задержки, выходом соединенного с первым входом одиннадцатого элемента И, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента НЕ, входом соединенного с выходом десятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, выход одиннадцатого элемента И подключен к счетному входу второго счетчика, установочный вход которого подключен к выходу элемента сравнения блока управления, разрядные выходы второго счетчика соединены с информационными входами второго дешифратора, выход компаратора соединен со счетн -w входом первого счетчика через двенадцатый элемент И, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, первый вход элемента И соединен с выходом компаратора, второй вход двенадцатого элемента И подключен к третьему выходу второго дешифратора, третий вход двенадцатого элемента И соединен с выходом восьмого элемента ИЛИ, разрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно к второй и третьей группам информационных входов блока кодоуправляемых резисторов.

Csl

СП

ол

Р

LA

ил

F Wb

П

к информационным 8ходом 6л. 8

{

кинфорн. 8х. ff/i.8

Фиг.З