Устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности Советский патент 1975 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначается для использования на электрических моделях-аналогах с непрерывным во времени процессом решения задач теории поля.

Известно устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее дифференциальные усилители, входы первого из которых соединены с выходами первого функционального преобразователя и первого управляемого стабилизатора тока, а его выход подключен к управляюш,ему входу управляемого сопротивления, например, полевого транзистора, зажимы которого соединены с выходом второго функционального преобразователя и первым входом первой сеточной модели, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого стабилизатора тока.

При задании в качестве исходных данных температур внутренних точек тела в замкнутом контуре устройства для решения обратных задач появляется часть модели объекта управления с распределенными параметрами, характеризующегося временным запаздыванием и инерционностью. Поскольку при этом увеличение К приводит к неустойчивости системы, то точность получаемого решения оказывается невысокой и существенно зависящей

от удаленности внутренней точки от поверхности тела.

Точность работы таких устпойств определяется величиной петлевого коэффициента /С

усиления контура обратной связи, зависящего в основном от величины коэффициента усиления усилителя, минимизирующего ощибку системы.

Цель изобретения - повышение точности

решения обратных задач нестационарной теплопроводности на сеточных моделях.

Это достигается те.м, что предлагаемое устройство содержит второй управляемый стабилизатор тока и вторую сеточную модель, вход

которой соединен с выходом второго управляемого стабилизатора тока и первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход последнего соединен с выходом первого функционального преобразователя, а

выход подключен к входам первого и второго управляемых стабилизаторов тока.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сеточные модели 1 и 2, которые могут представлять собой две части общей сеточной модели объекта исследования, функциональные преобразователи 3 и 4, дифференциальные усилители 5 и 6, управляемое сопротивление 7, например полевой

.- - i.-i-;- «

SK. - i/i:, «J- -4tng7-

транзистор, и управляемые стабилизаторы тока 8 .и 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сеточные модели 1 и 2 представляют собой отдельные части сеточной модели, моделирующей объект управления. При этом модель 1 соответствует области объекта от поверхности до внутренней точки А, температура которой Гв(т) задана в качестве исходных данных. Сеточная модель 2 моделирует оставшуюся часть объекта.

Блоки 3-6 предназначены для определения граничных условий на поверхности .исследуемого тела, т. е. непосредственного решения обратной задачи. При этом функциональные преобразователи 3 и 4 представлены для формирования напряжений (Ус (т) и бв(т), моделирующих соответственно заданные температуры среды 7с(т) и внутренней точки тела

в(т).

Дифференциальный усилитель 5 минимизирует разность напряжений, одно из которых US(T:) вырабатывается функциональным преобразователем 4, а второе U(T:) измеряется в соответствующей границе раздела - поверхностной точке модели 1. Эта точка моделирует температуру 7Е(т) внутренней точки А объекта.

Выходное напряжение усилителя 5 поступает на управляющий вход управляемого сопротивления 7. Оно предназначено для моделирования исходного коэффициента теплообмена а в граничных условиях третьего рода, которые рассматриваются как наиболее общие.

В качестве сопротивления 7 может быть использован любой управляемый электронный прибор, например полевой или -биполярный транзистор, времяимпульсное .или диодноуправляемое сопротивление.

Работа указанной части предлагаемого устройства в основном не отличается от работы известных устройств, однако точность его работы оказывается выше. Это достигается тем, что в узловую точку А модели 1, включенной в замкнутый контур управления, дополнительно вводится ток, который является аналогом внутреннего теплового потока, имеюще.-.ЧКПЬ... «---- .x ,«.. Л..--гл ji-:. f

го место в объекте исследования. Таким образом, для модели заданными считаются не один (как в известных устройствах) а два параметра: напряжение 0 и ток /в. За счет 5 стабилизирующего действия тока /в коэффициент усиления системы можно значительно увеличить без .потер.и устойчивости, вследствие чего точность решения обратной задачи существенно повышается.

Q Для определения тока /в в устройстве используются блоки 6 и 8 вместе с моделью 2. При рассмотрении этой модели необходимо отметить следующее: поверхностная точка этой модели соответствует поверхности раздела объекта относительно точки А, температура ГЕ(Т) задана по условию задачи. Поэтому для модели 2 известными считаются граничные условия первого рода, вследствие чего ток в, втекающий в эту модель, может быть

0 определен с высокой точностью. Для задания этого же тока в модель 1 в устройстве используется управляемый стабилизатор тока 9.

Предмет изобретения

Устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержажее дифференциальные усилители, входы первого из которых соединены с выходами первого функционального преобразователя и первого управляемого стабилизатора тока, а его выход подключен -к управляюшему входу управляемого сопротивления, выходы которого соединены с выходом второго функционального преобразователя и первым входом первой сеточной модели, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого стабилизатора тока, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности, оно содержит второй управляемый стабилизатор тока, и вторую сеточную модель, вход которой соединен с выходом второго управляемого стабилизатора тока и первым входом второго

дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, а выход подключен к входам .первого и второго управляемых стабилизаторов тока.