Устройство для задания граничных условий Советский патент 1974 года по МПК G06G7/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ

1

Изобретение относится к аналоговой 1 и гибридной вычислительной технике и предназначено для использования на сетках для задания переменных во времени и нелинейных граничных услорий. Устройство является универсалыш1м, так как может производить операции над входными переменными, заданными в аналоговой и дискретной форме. Это позволяет исполь- .ювать его в гибридных вычислительных

системах (ГВС).

Известно устройство для задания граничных условий, содержащее последовательно соединенные усилитель, управляемый стабилизатор тока и -сетку, а также

генератор напряжения,

Недостаток его состоит в том, чт-о оно производит операции над входными переменными, заданными в аналоговой форме, из-за чего оно не может быть использовано в ГВС. Кроме того, при решении нелинейных задач оно требует применения большого числа нелинейных сопротивлений с идентичными вольт-амперными характеристикам. . В то же вреь.я отсутствие Лростых и

ных нелинейных сопротивлений с легко перестраиваемыми в широких пределах характеристиками усложняет реализацию этого устройства и снийсает точность решения задач.

Цепь изобретения - упрощение устройства и повышение точности его работы.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит импульсн.-управляс мый резистивный элемент в виде цепочки из последовательно соединенных резистора и ключа, параллельно которым подключен конденсатор, триггер Шмитта, входы кою-рого связаны соответственно с выходом ; управляемого стабилизатора тока и с генератора напряжения, и последовательно соединенные первый и второй ре;ци: тивный элементы, подключенные к выходу усилителя, причем выход Шмигта подключен к управляющему входу HNmyjibCHi управляемого резистивно1ю элемента, связанного с входом усилителя и с обшей точкой соединения первого и второго ре- зистивных элементов.J На чертеже изображена функциональная cxGKia предлагаемого устройства. Устройство для задания граничных .условий включает операционный усилитель 1, управляемый стабилизатор 2 тока; RC сетку 3, первый управляемый резистивны элемент 4, второй управляемый резистивный элемент 5, импульсно-управляеьсый резистивный элемент 6, триггер 7 Шмитта, генератор 8 напряжения, резистор 9, ключевой элемент 10, емкостный элемент 11 и входные зажимы 12-15. Блок 1 с элементами 4,5,6 является основным и предназначен для преобразования входных пepe /:eнныx, подаваемых на аажимы 14 и 15, соответственно в проводимость и сопротивление управляемых элементов 4 и 5, для нелинейного преобразования потенциала граничной точки RC-сетки в проводимость элемента 6 в соответствии с требуемой зависимостью характер которой рпределяется видом гра ничных условий, и для суммирования пере менных, входящих в граничное условие, с oднoвpe eнным умножением пол чаемой суммы на переменный коэффициент. В зависимости от формы представдени входной информации (аналоговой или дискретной) в к 1честве элементов 4,5 могут быть использованы управляемые резистив ные элементы, построенные на различных принципах: а)линеаризованные ААОП-транзисторы при задании входных переменных в виде аналоговых сигналов - напряжение; б)ик:пульсно-управляемые сопротивления при задании входных переменных в виде относительной длительности прямоугольных импульсов; в) цифровые управляемые сопротивления при задании входных перек енных в виде цифрового кода. Нанрялсение U j , действующее на выходе усилителя, поступает на блок 2, который пропорционально преобразует его в ток Ij .Ток 1 является электрическим аналогом теплового потока 9 и задается в граничную точку сетки 3. Импульсно-унравляемый резистивный элеьгент 6 выпо/шен в виде цепочки последовательно соединенных резистора У и к/ночевого элемента 10, параллельно KOTupbiN/ включен конденсатор 11. В качестье элемента 10 могут быть испольповалы полевой или МОП-транзистор, . оптрон и т.д. Среднее значение проводи- г мости -f элемента 6 определяетсяi относительной длительностью у прямоугольных импульсов , , поступающих на s управляющий вход элемента 10 с выхода 1 блока 7, п .,п где tt - проводимость резистора 0; - - -- . - относительная длительность импульсов ,f - длительность импульсов; Т - период следования импульсов. Параметр У зависит, с одной стороны, от величины потенциала граничной точки | С-еетки, а с другой - от формы прриодического напряжения Уф (ft) , вырабатываемого блоком 8, единым для всей модели. Переход от одного типа нелинейности в граничных условиях к другой осуществляется ( в устройстве путем изменения формы наНражения Уф С)Предлагаемое устройство применимо для задания переменных и нелинейных граничных условий при моделировании конвективного и лучистого теплообмена. Работа его рассматривается на примере моделирования преобразованных гранииных условий треты-1 его рода: (Л(т)Теес)-Тп(Фп,,С) -Ло-| . В процессе решения задачи информация об исходных данных Т и сА в аналоговой ; или дискретной форме подается на входные зажимы 14 и 15. Одновременно на управляющий вход элемента 1О поступает напряжение), несущее информацию о температуре Тп{Рл,С) При этом выходное напряжение усилителя 1 равно (т:)Тс1т}-Тп(Фа1,Т:), где Ky UoKrtKj - коэффициент передачи блока 1; Jn - опорное напряжение, подаваемое с противоположными знаками на входные зажимы 12 и 13; - коэффициент преобразования сА в сопротивление Р„ элемента 5; о