Устройство для задания граничных условий Советский патент 1980 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для задания граничных условий на электрических моделях при моделировании физических полей с не- 5 линейными характеристиками среды.

Известно устройство для задания граничных условий, содержащее RC-сетку, блок задания температуры внешней среды, блок задания коэффициента теп-10 лообмена, преобразователь частоты в проводимость, преобЕ азователь напряжения в частоту и формирователь управляющих импульсов Щ.

Наиболее близким техническим реше- 5 нием к изобретению является устройство для задания граничных условий,содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания напря-20 жений.и граничные узлы сеточной модели соединены соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, выход блока задания эталонных напряжений подключен к третьему входу ка коммутации, блок задания переменных коэффициентов и .блок инвертирования 2Q. Недостатком известных устройств является низкре быстродействие..30

Цель изобретения - увеличение быстродействия .

Указанная цель достигается тем, что в устройство для задания граничных условий, содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания напряжений и граничные узлы сеточной модели соединены соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, выход-блока задания эталонных напряжений подключен к третьему входу блока коммутации, введены блок граничных резисторов и функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому входу суммато-ра, первый и второй выходы -блока коммутации соединены соответственно с вторым входом блока сравнения и с входом функционального преобразователя, третий выход блока коммутации подключен к второму входу сумматора, выход блока сравнения подключен к четвертому входу блока коммутации, четвертый выход которого соединен с входом блока запоминания напряжений; выход которого подключен к входу блока граничных резисторов, выход «оторого соединен с вторым входом блока коммутации. На чертеже приведена блок-схема устройства для задания граничных условий. Устройство содержит блок 1 задания эталонных напряжений, блок 2 коммутации, блрк 3 запоминания напряжений, сеточную модель 4 с граничными узлами, .блок 5граничных резисторов, функ циональный преобразователь 6, сумматор 7 и блок 8 сравнения. Рассмотрим работу устройства на примере решения нелинейной тепловой задачи с граничными условиями третьего рода, когда коэффициент теплопроводности зависит от температуры. При помощи интегральной подстановки Ф(Т)« f (T)dt нeл 5нeйнoe уравнение теплопроводности переводится в линейное дифференциальное уравнение относитель но теплового потенциала ф , а граничные условия третьего рода .,1Т).Т,-Т,1, , (1) Tj. - температура граничной поверх ности тела) Тд - температура среды, становятся нелинейными дсо -|±:.,1Ф,)-Т,(Ф,). Конечно-разностная аппроксимация уравнения (2) моделируется на данном устройстве. Электрический ток-аналог левой части уравнения (2), протекающий через -граничные резисторы блока 5 должен соответствовать правой части .уравнения (2), Это достигается за сче поддержания на выходах блока 3 запоми нания напряжений потенциалов icpf. г Tfr V где t Tfj. - масштабныемножители. Напряжения-аналоги тепловых потенциалов ф /фцпоступают с граничных узло сеточной модели 4 через блок 2 коМмутаций на вход функционального npeo6pa зователя б, настроенного на sasvicvмостьФг/% -ТгДм- Напряжение 5 г/Фм-Тг/7 с выхода функционального преобразователя б поступает на один из вхоДйв сумматора 7. С блока 1 задания эталон ных напряжений на яругой вход суммато ра 7 через блок 2 коммутации подается напряжениеТцП) соответствующее темпе ратуре окружающей среды. С выхода сум йатора 7 ап яжениег еоотВёТсТвунлцее правой части формулы (3), поступает на первый вход блока 8 сравнения. На второй вход блока сравнения через бло 2 коммутации подается напряжение с выхода блЬка 3, пбстроеннЪгб, например, на цифроаналоговых преобразователях с памятью, количество которых соответствует числу граничных узлов модели. Елок 8 сравнёния реализуется, например, как дифференциальный усилитель с генератором, изменяющим коды цифроаналоговых-преобразователей блока 3 запоминания напряжений в зависимости от знака рассрогласования входных напряжений дифференциального усилителя. Блок сравнения изменяет выходHfeje напряжения блока запоминания напряжений до достижения их равенства напряжению выхода сумматора при последовательном обходе блоком 2 коммутации всех граничных узлов модеЛи 4. Обход граничных узлов модели 4 совершается до соответствия напряжений в граничных узлах 4 модели формуле (3} с заданной Точностью. Поэтому токи, поступающие в граничные узлы модели 4 через резисторы блока 5, пропорциональны правой части уравнения (2), Введение новых блоков и связей между бликами значительно увеличивает быстродействие устройства. Формула изобретения Устройство Для задания граничных условий, содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания напряжений и граничные узлы сеточной модели соедине соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, выход блока задания эталонных напрй ёйий подключен к третьему входу блока коммутации, о т л и ч а ю щ е я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены блок граничных резисторов и функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому входу сум-. матора, первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с вторым бхддом блока сравнения и с входом функционального преобразователя, . третий выход блока коммутации подключен к второму входу сумматора, выход блока сравнения подключен к четвертому входу блока коммутации, четвертый выход которого соединен с входом блока запоминания напряжений, выход которого подключен к входу блока граничных резисторов, выход которого соединен с вторым входом блока коммутации . Источники информации, принятые во Ьнимание при экспертизе 1.Авторское- свидетельство СССР 482765, кл. G 06 G 7/48, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 581475, кл. G 06 G 7/48, 1974 (прототип) .