Устройство для решения обратной задачи теплопроводности Советский патент 1992 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 усо- вершенствованием изобретения по основному авт.св. № 1401488.

Известно устройство по авт.св. № 1401488, содержащее R-сетку, группу блоков сравнения, сумматор., амплитудный детектор, компаратор, ключ, блок управления, блок кодоуправляемых резисторов и делитель напряжения.

Обратные задачи.теплопроводности (ОЗТ) относятся к, классу так называемых некорректных задач. Некорректность ОЗТ заключается в том, что малым погрешностям входных параметров могут соответствовать сколь угодно большие погрешности выходных (искомых) параметров.

Известное устройство реализует экстремальный метод решения ОЗТ, для которого характерной чертой является то, что чем точнее будет определен минимум функционала невязки, тем с большей точностью будет получено решение ОЗТ.

Цель изобретения - повышение точности решения ОЗТ за счет изменения коэффициента усиления сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что сумматор выполнен в виде последовательного соединения группы масштабных резисторов и операционного усилителя с резистором в цепи обратной связи, а в устройство дополнительно введен блок управления коэффициентом усиления сумматора, состоящий из компаратора, первого и второго триггеров, элемента И, блока электрон- ных ключей и группы масштабных резисторов, первые выводы которых являются первой группой входов блока управле- ния коэффициентом усиления с-умма- тора, а также выводы подключены к группе информационных входов блока электронных ключей, группа

Ј

ю о о

ю

выходов которого является группой выходов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а управляющий вход подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход которого подключен к первому установочному входу первого- триггера и к цепи Подготовка к решению устройства, а второй установочный вход- к выходу элемента И, первый вход которого является синхронизирующим входом блока, а второй вход подключен к выходу первого триггера, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора, информационный вход которого является вторым входом блока управления коэффициентом сумматора, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, причем первая группа входов блока управления коэффициентом усиления сумматора подключена к первым выводам масштабных резисторов группы сумматора, группа выходов - к вторым выводам масштабных резисторов группы сумматора, второй вход - к выходу сумматора, а синхронизирующий вход - к выходу компаратора устройства.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - схема блока управления коэффициентом усиления сумматора.

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности содержит последовательно соединенные R-сетку 1, блок 2 сравнения, сумматор 3, амплитудный детектор 4, компаратор 5, ключ 6, блок 7 управления, блок 8 кодоуправляемых резисторов, делитель 9 напряжения. Блок 10 управления коэффициентом усиления сумматора (фиг.2) состоит из компаратора 11, первого 12 и второго 13 триггеров, элемента 14 И, блока 15 электронных ключей и группы масштабных резисторов R1, первые выводы которых являются первой группой входов блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а также выводы подключены к группе информационных входов блока 15 электронных ключей, группа выходов которого является группой выходов блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а управляющий вход подключен ,к выходу второго триггера 13, первый установочный вход которого подключен к первому установочному входу первого триггера 12 и цепи Подготовка к решению устройства, а второй установочный вход- к выходу элемента 14 И, первый вход которого является синхронизирующим входом блока

10,а второй вход подключен к выходу первого триггера 12, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора

11,информационный вход которого является вторым входом блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, причем первая группа входов

блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3 подключена к.первым выводам масштабных резисторов группы R сумматора 3, группа выходов - к вторым выводам масштабных резисторов группы R

сумматора 3, второй вход - к выходу сумматора 3, а синхронизирующий вход- к выходу компаратора 5 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Из i-ro узла R-сетки 1 (фиг.1) на первый вход блока 2 сравнения поступает текущее значение потенциала Ui, а на второй вход - значение потенциала Ui с выхода делителя 9 напряжения. На выходе блока 2

сравнения при изменении сигнала Ui в диапазоне -Умакс Ui Цмакс формируется модуль разности /Ui - Ui /. На выходе сумматора 3 формируется сумма модулей невязок F 2)/Ui - (в приведенной схеме

i 1

).

Необходимо как можно точнее определить минимум функционала F, что связано с некорректностью ОЗТ. Коэффициент усиления сумматора Кус Roc/Rex в известном устройстве равен 1. Если сразу же взять , то в начальный момент решения может создаться ситуация, при которой на выходе сумматора возникнет недопустимо большое напряжение. В то же время решение задачи с может не обеспечить требуемой точности.

Очевидным является вывод о том, что необходимо изменить Кус в процессе решения, когда потенциал на выходе сумматора станет равным ЕМин. Потенциал ЕМИн может быть принят, например, ЕМин ЕМакс/10 (имеется ввиду случай ), где Емакс- максимально допустимое напряжение на.Р-сетке. Введение в состав устройства блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора позволяет решить поставленную задачу.

По сигналу Подготовка к решению (сигнал на фиг.1 не показан) производится установка в исходное состояние триггеров 12 и 13. Затем начинается процесс решения ОЗТ, который сводится к минимизации функционала невязки. До тех пор пока на выходе сумматора 3 напряжение Е ЕМин, КУс 1, так как блок 15 ключей находится в разомкнутом состоянии. Как только Е станет ЕМин, компаратор 11 изменит состояние триггера 12 на противоположное

(на выходе установится 1й). Элемент 14 и является вентилем для прохождения 1 на установочный в Г вход триггера 13; С приходом сигнала Метка, который сообщает об окончании очередного цикла решения, триггер 13 изменит свое состояние на противоположное (т.е. 1) и даст, сигнал на замыкание контактов блока 15 ключей. В результате этого к группе масштабных резисторов сумматора 3 окажется параллельно подключена группа масштабных резисторов R блока 10 управления коэффициентом сумматора.

Резисторы необходимо подбирать по следующей формуле:

Кус 10

ROC

R-RI

R +Ri

Следовательно, можно продолжать решение ОЗТ дольше и точность определения Е будет на порядок выше, а следовательно, и решение ОЗТ будет получено с более высокой точностью.

Ф о р мула из об р е т е н и я Устройство для решения обратной задачи теплопроводности по авт.св. № 1401488, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, сумматор выполнен в виде последовательного соединения группы масштабных резисторов и операционного усилителя с резистором в цепи обратной связи, а в устройство дополнительно введен

блок управления коэффициентом усиления сумматора, состоящий из компаратора, первого и второго триггеров, элемента И, блока электронных ключей и группы масштабных

резисторов, первые выводы которых являются первой группой входов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а: также выводы подключены к группе информационных входов блока электронных ключей, группа выходов которого является группой выходов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а управляющий вход подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход которого подключен к первому установочному входу первого триггера и к цепи Подготовка к решению устройства, а второй установочный вход - к выходу элемента И, первый вход которого является синхронизирующим

входом блока, а второй вход подключен к выходу первого триггера, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора, информационный вход которого является вторым входом блока управления

коэффициентом усиления сумматора, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, причем первая группа входов блока управления коэффициентом усиления сумматора подключена к первым выводам масштабных резисторов группы сумматора, группа выходов - к вторым выводам масштабных резисторов группы сумматора, -второй вход - к выходу сумматора, а синхронизирующий вход - к выходу компаратора устройства.

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 устройства по авт.св. Ns 1401488. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается путем введения в устройство блока управления коэффициентом усиления сумматора, что позволяет увеличить точность решения обратной задачи не менее чем на порядок. 2 ил.

f/IQ/CC.

Фиг.1

Подготовка

крешеиию

„Метка

/J

От БС 1

R

СИ}R

-Ј

/nffjf оРедактор М.Янкович

Составитель В.Иванов Техред М.Моргентал

12

/nt/i

JTI

№2

Корректор Н.Ревская