УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИПОЛЯ Советский патент 1974 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к области, аналогичной вычислительной техники, и предназначается для решения краевых задач теории поля.

Известны устройства, позволяющие использовать RC-сетки к решению обратных задач с граничными условиями второго и третьего рода.

Однако указанные устройства являются довольно сложными. Использование их может быть оправдано только при минимальном количестве граничных точек модели, поскольку такие устройства должны быть подключены к каждой граничной точке / С- ;етки.

С целью уменьшения трудоемкости и повышения точности решения обратных задач нестационарной теплонроводности с переменными граничными условиями третьего рода на У С-:Сетках при одновременном упрощении и унификации схемы устройства к каждой граничной точке / С-сетки подключается блок воспроизведения граничных условий, в котором в качестве регулирующего элемента, моделирующего интенсивность теплообмена, используется полевой транзистор, а для измерения проводимости регулирующего элемента, пропорциональной интенсивности теплообмена, используется блок для измерения проводимости, представляющий собой аналоговое

делительное устройство, выполненное на полевых транзисторах.

Блок для воспроизведения граничных условий вместе с блоком для измерения проводимости составляют предлагаемое устройство для решения обратных задач. Существенным для предложенного устройства является то, что при решении обратных задач, независи.мо от числа граничных точек модели, используется блок для измерения нроводимссти.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства, содержащего: / С-сетку 1, функциональные преобразователи 2, 3, дифференциальный усилитель постоянного тока 4, усилители постоянного тока 5, 6, резисторы постоянной величины 7-10, однотипные полевые транзисторы И -13, измерительный резистор 14, блок для воспроизведения граничных условий 15, блок для измерения проводимости 16.

Блок 1 представляет собой обычную RCсетку и предназначен для моделирования температурного поля исследуемого тела. Функциональные преобразователи 2 и 3

предназначены для формирования напряжений, изменяющихся во времени по заданным законам. При этом блок 2 фор.мирует напряжение п(т), пропорциональное известной температуре поверхности Te.iia Гп(т), а блок

3 - напряжения противоположных знаков t/c(T) и (т), пропорциональные температуре среды 7с(т) в граничных условиях третьего рода. Блоки 4-6 представляют собой усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления К. При этом блоки 5, 6 используются как операционные усилители, для чего во входной цепи этих блоков включены резисторы одинакового номинала 7-10. Соединенные, согласно схедме, блоки 1, 2, 3, 4, 14 представляют собой блок для воспроизведеиия грапичных условий 15, в котором определяется коэффициент тенлооб.мена. Этот блок можно рассматривать как замкнутую систему автоматического управления, в которой объектом управления является модель исследуемого тела, нябранная на У С-сетке. При этом входными параметрами для устройства являются напряжения бп(г) и Uc(i, а выходными - ток /т(т), задаваемый в граничную точку блока 1. Этот ток является электрическим аналогом поверхностного теплового потока /п(г), который обеспечивает заданное нестационарное распределение температуры в исследуемом теле. В качестве регулируемой проводимости, моделирующей коэффициент теплообмена, в блоке 15 используется транзистор 11, управляемый выходным напряжением блока 4. Как известно, в замкнутой статической САУ, какой является устройство 15, / - п, 1 + К, где /Сс - общий коэффициент передачи элементов, включенных в замкнутый контур управления. При достаточно большом /С 1, а следовательно, и /(с, г Ьп. При этом ток /т будет пропорционален тепловому потоку, а проводимость- коэффициенту теплообмена а. Поскольку предлагаемое устройство для решения обратных задач в качестве конечного результата должно выдавать значения интенсивности теплообмена, то, кроме блока 15, оно также содержит и устройство для измерения проводимости. Это устройство преобразует проводимость в тфопорциональное ему напряжение f/a (т). Это напряжение может быть измерено измерительным блоком, имеющимся на каждой модели. Блок 16 должен производить зачмер тока /т в зависимости от разности напряжений Ор и f/n- Для измерения тока /т в устройстве используется измерительный резистор 14 и операционный усилитель 5 вместе с элементами 7, 8, 12. Следует, что напряжение на выходе блока 5 будет пропорциональным g, , если проводимость транзистора 13 будет пропорциональна разности (Uc-t/n). С этой целью в устройстве 16 иснользуется блок 6 вместе с элементами 9, 10, 13. Используемое включение транзистора 13 в обратную связь усилителя 6 обеспечивает преобразование разности налряжений f/f. и f/n в проводимость g транзистора 13. Поскольку затворы тра.нзисторов 12 и 13 находятся под одинаковым потенциалом относительно истока, то в случае идентичности характеристик транзисторов 12 и 13 проводимости g2 и gz будут равны. Таким образом, напряжение, действующее на выходе блока 5, пролорционально проводимости ,, а следовательно, и интенсивности теплообмена ее. В заключение отметим, что, если блок 3 не имеет инверсного выхода, то устройство для измерения проводимости должно дополнительно содержать инвертирующий усилитель, включенный между выходом блока 3 и резисторами 8, 10. Предмет изобретения Устройство для решения краевых задач теории поля, содержащее сетку, функциональные преобразователи, резисторы, дифференциальные усилители и .мол-резисторы, отличающ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности его работы, в нем выход первого дифференциального усилителя, соединенного с С-сеткой и с первым функциональным преобразователем, подключен к затвору первого моп-тран-зистора, исток которого соединен с 7 С-сеткой и входом первого диф|ференцирующего усилителя, а сток через первый резистор соедипен со вторым функциональным преобразователем и через второй резистор-со вторым дифференцирующим усилителем, вход и выход которого подключены соответственно к истоку и стоку второго моптранзистора, причем истОК третьего моп-транзистора соединен со входом третьего дифференциального усилителя, подключенного через третий и четвертый резисторы к функциональным преобразователям, выход третьего дифференциального усилителя соединен с затворами второго и третьего моп-транзистора, а вход второго дифференциального усилителя через пятый резистор соединен со вторым функциональным преобразователем.