УСТРОЙСТВО для РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХУРАВНЕНИЙ Советский патент 1970 года по МПК G06J1/00 

Известны специализированные вычислительные устройства для решения методом моделирования дифференциальных уравнений в частных производных, например УСМ-1, использующие в качестве моделирующей среды сетку резисторов.

Недостатком этих устройств является то, что в процессе решения уравнений невозможно с достаточной скоростью управлять структурой среды, т. е. изменять по необходимому закону величины сопротивлений резисторов, составляющих сетку, что значительно ограничивает класс решаемых уравнений и снижает возможности этих устройств. Недостатком известных устройств является также необходимость подключения в узловые точки сетки запоминающих конденсаторов для моделирования правой части дифференциальных уравнений. Кроме того, в этих устройствах скорость задания граничных условий и решения уравнений ограничена возможностями ручного управления или сервопривода.

Предложенное устройство отличается тем, что с целью расширения класса решаемых уравнений и увеличения скорости вычислений оно содержит оптроны, соединенные в сетку, образующую моделирующую среду переменной структуры - модель-сетку, и подключенные к ней последовательно соединенные блок задания структуры сетки и блок управления

структурой сетки. Сопротивление фоторезисторов оптронов управляется блоком задания структуры сетки путем изменения яркости источника света, а блок управления структурой сетки подключен к выходу программного устройства, два других выхода которого соединены с блоком управления машины и с входным электронным коммутатором модели-сетки через цис|)ро-аналоговый преобразователь и блок задания граничных условий. Кроме того, выходы блока управления устройства подключены к программному устройству, к соединенному с ним устройству ввода программы, к блоку задания структуры сетки, к выходному и входному коммутаторам модели-сетки, к запоминаюшему устройству и к блоку сравнения. Выходной коммутатор через аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим устройством, выход которого, так же как и выход регистра промежуточной памяти, подключен к блоку сравнения, соединенному с цифропечатающим блоком, и к координатному блоку, а устройство визуального контроля подключено к запоминающему устройству и к выходному электронному коммутатору моделисетки. ria чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройетва. Уетройетво еостопт из пульта упраплеппя /, устройства управлеппя 2, устройства ввода 3 программы, программпого устройства 4, блока задапия грапичпых условий 5 с преобразователем тппа «код-аналог, коммутатора грапичпых условпй 6, блока управле1П1я структурой сеткп 7, блока задаппя структуры сеткп 8 с преобразователем типа «код-аиалог, моделпрующей сеткп перемеппой структуры 9. выходпого коммутатора 10, выходного преобразователя «код-аналог 11, заиомгпткпдего устройства 12, регистра промежуточпОй памяти 13, устройства сравпеппя 14, коордпиатпого устройства 15 визуальпого коптроля, блока ручпого задаппя граппчных условпй 16, блока ручного управлеппя структурой сетки 17 и блока питания 18. Для уирощеппя сетка представлеиа одпим узлом. В действнтельностп сетка может набпраться по любой пужпой схеме (прямоугольной, ромбической, звездпой, объемной и т. д.) с необходимым количеством узлов. Каждый узел сетки состоит из фоторезисторов с пидпвпдуальпым источником управляюн1его света- оитронов. Программа решения дифферепциального уравнения в закодировапиом виде иоступает через устройство ввода 3 в nporpaiMMnoe устройство 4, которое выдает соответствующие комапды на блок задаппя граничных условий 5 и на блок управления структурой сетки 7. Блок задания граничных условпй 5 преобразует ностунающий из ирограммиого устройства 4 код и с иомощью фуикциоиальных блоков вырабатывает соответствующие необходимым граничным условиям наиряжения, которые че.рез коммутатор граничных условий 6 иостунают в определенные узловые точки сетки. . Устройство управления структурою сетки 7 в соответствии с программой вырабатывает команды, поступающие на соответствующпе устройства блока задания структуры сетки 8. Блок задания структуры сетки 5 с иомопдью преобразователя «код-аналог формирует необход 1мые величины нанряжений питаппя для управления световым лучом источника света каждого фоторезиетора сетки. В зависпмостп рт яркостп светового луча устанавливаются иеобходнмые сопротивления фоторезисторов, составляющих сетку. Автоматпчески.м уиравлерием яркости луча источника света можио в процессе решения уравнения автоматически управлять сопротивлением каждого оитропа и всей сетки в целом ио заданной ирограмме. Через иромежутки времени, определяемые программой, узловые точки сетки в определепной последовательности с помощью выходпого коммутатора 10 подключаются к выходному преобразователю «аналог-код 11, п результаты моделпровапия в двоичпом коде поступают в запомпнаюил:ее уетройство 12. При необходимости результаты сразу могут быть зафиксированы с помощью цифропечата оп,его устройства. Если иеоб.ходпмо зафиксировать узлы с равпылп зиачеииямп поте1П1,иалО)3 в ппх, т. е. спять эквииотеиииалы, то соответствующий этой величппе потенциала код переписывается из запомппа1оп;его устройства 12 в регистр промежуточной памяти 13 п иоследовательпо сравппвается устройство.м сравпе)П1я 14 с кодами потенциалов всех точек сеткп для одпого п того же момента времеии. Устройство сравпеппя 14 одновремеиио ироизводит подсчет числа щагов сравпепии и в случае равепства кодов выдает помер niara сравпеи1 Я, т. е. иомер узла сетки с пеобходимым потеициалом. HoMCjj узла сетки выдается на коордииатпое устройство 15 и мо}кет быть зафиксирован цифропечатаюни1М устройством. Для контроля граничных условий, величии соиротивлеипй фоторезпстороз и для выборочпого просмотра иотеицпалов в узлах сетки предпазиачено устройство 15 визуального коптроля. Коптроль грапичиых условпй п велпчппы сопротпвле п- й фоторезисторов осуществляется с помощью выходпого коммутатора 10. Кроме автоматического режима в устройстве предусмотрен ручной режим работы. В этом случае уиравлеиие структурой сетки осуществляется с помощью блока ручиого управления структурой сетки 17, а задание граипчиых условий - с помощью блока р}чпого задаппя грапичиых условпй 16. Управление работой устройства осуществляется с пульта управлеппя / через устройство управлеппя 2, которое согласует работу блоков . Коптроль грапичиых уеловий и величииы соиротивлеиий фоторезисторов осуществляется с помощью выходного коммутатора. Предмет изобретения Устройство для решения дифференциальных уравненнй в частных производных, содержащее модель-сетку, блок управлепия, блоки задапия начальных и граничных условий, аналого-нифровой и цифро-аналоговый иреобразователи, устройство визуального контроля, ирограммиое устройство, блок сравнения, заиомипаюн;ее устройство, цифропечатающее устройство и коордииатиый блок, отличающееся тем, что, с целью расшпрения класса решаемых уравнений и увеличения скорости вычислений, оио содержит оптропы, соедппеииые в сетку, образующ,ую моделируюи1ую среду иеремеииой структуры - модель-сетку, и иодключе П1ые к лей иоследовательпо соедппенпые блок задаппя структуры сеткп и блок управле П1я структурой сетки, причем соиротивленпе фоторезисторов оитроиов управляется блоком задапия етруктуры сетки путем пзмеиеипя яркости источппка света, а блок уиравлепия структурой сеткп подключеи к вы.ходу программпого устройства, два других выхода которого соединены с блоком управлеиия мащипы п с входным электроинькм коммутатором

разователь н блок задания граничных условнй, кроме того, выходы блока управления устройства подключены к программному устройству, к соединенному с ннм устройству ввода программы, к блоку задания структуры сетки, к выходному и входному коммутаторам моделисетки, к запоминающему устройству и к блоку сравнения, причем выходной коммутатор через аналого-цифровой преобразователь соединен с

запоминающим устройством, выход которого, так же как и выход регистра промежуточно памяти, иодклЕочеи к блоку сравиеиня, соединенному с цнфропечатающпм блоком, и к координатному блоку, а устройство внзуального контроля подключено к запоминающему устройству и к выходному электронному коммутатору модели-сетки.