Устройство для решения инверснойзАдАчи ТЕплОпРОВОдНОСТи Советский патент 1981 года по МПК G06G7/56 

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ подключен к первому выходу делителя напряжения, второй выход которого под ключен к первому входу первого сумматора, и первый интегратор, введены сумматоры, второй интегратор, блок сравнения, блоки вьщеления модуля, формирователь импульсов, циклический сдвиговый регистр и ключевые элементы, причем выход второго сумматора соединен со входом пассивной модели, выходы которой соответственно подключейы к первым входам второго, третьего и четвертого блоков сравнения, выходы которых соединены со входами соответствующих блоков выделения модуля выходы которых подключены к входам третьего сумматора, выход которого со динен с вторым входом первого б/юка сравнения, выход которого соединен с информационными входами первого и вто рого ключевых элементов и входом формирователя импульсов, выход которо подключен к входу циклического регист ра сдвига, выходы которого соединены с управляющими входами ключевых элемен тов, выходы которых соответственно подключены к входам первого и второго интеграторов, выходы которых являются первьми и вторым выходами устройства, третьим выходом которого является выход первого сумматора, выходь первого и второго интеграторов соединены соответственно с первыми и вторыми входами второго, четвертого, пятого и. шестого сумматоров, а также с вторым и третьим входами первого сумматора, выход первого сумматора подключен к третьим входам второго, четвертого, пятого и шестого сумматоров, выходы четвертого, пятого и шестого сумматор соединены со вторыми входами второго т)етьего, и четвертого блоков сравнения . На чертеже представлена функционал ная схема устройства. Устройство для решения инверсной . задачи теплопроводности состоит из пассивной модели 1, шести сумматоров 2-7, двух.интеграторов 8, трех блоков 9 .сравнения, делителя 10 напряжения,трех блоков 11 выделения модул блока I2 сравнения, формирователя 13 «импульсов, циклического сдвигового, регистра 14, двух ключевых элементов 15. Устройство работает следующим обр зом. Значения вспомогательной функции в при заданных температурах в граничной и внутренних точках модели- руемого поля вычисляются сумматорами 3,5,6 и 7. Это возможно за счет представления искомой функции полиномомХ(т).т Здесь для упрощения изложения и придания схеме устройства конкретного вида взят полином второй степени. . При этом устройство содержит два ключевых элемента 15 и два интегратора 8. В общем случае для получения зависимости Т в виде полинома )1-ой степени (Х(Т) ЙЦк-Т -) устройство должно содержать И ключевых элементов и И интеграторов. Тогда в соответствии с(5) функция Э Т примет вид €(T)--qoT-vq 4-o(, (6) Напряжение, пропорциональное 0 получают на выходе сумматора, входные потенциалы которого определяются значениями ар, а, а (соответствующего приближения если коэффициенты передачи по трем входам пропорциональны величинам соответственно Т, и . Это достигается настройкой переменных входных резисторов сумматоров 3,5,6 и 7 перед решением задачи, так как величины температур заданы и в процессе решения неизменнь1х В общем случае число входных резисторов сумматоров 2,3,5, . 6 и 7 должно соответствовать степени . полинома. Полученное таким образом напряжение, пропорциональное & в граничной точке, с выхода сумматора 3 подается на вход пассивной модели 1, потенциалы с внутренних узловых точек (выходов)которой подаются на входы блоков 9 сравнения,-на вторые входы которых поступают напряжения с выходов сумматоров 5,6 и 7, пропор1щональные значения зависимости(6)в соответствующих точках. Разностные сигналы с выходов блокв 9 сравнения через блоки 11 выделения модуля пЬступают на сумматор 4, выходной сигнал которого пропорционален критерию E-slef-e1-1

где ей - значение функции &

1-ой точке модели j, 0Г - значение функции -0 вычисленное по формуле (6),

Количество сумматоров, выходы которых подключены ко входу пассивной модели 1 должно соответствовать количеству участков на границе моделируемого поля, температура которых различна. Данная схема построена в предположении, что такой участок один. Количество сумматоров, выходы которых подключены ко входам блоков 9 сравнения, а также количество блоков 9 сравнения и подключенных к их входам блоков 11 выделения модуля должно быть равно числу точек термометрирования, т.е. числу выходов пассивной модели 1. Данная схема построена в предположении, что таких точек три.

Значения коэффициентов а, а, определяют искомую функцию при достижении значения критерия (7),равного допустимому Е .Qti- Для обнаружения такой ситуации в устройстве служит блок, сравнения, на один вход которого подается потенциал с выхода делителя 10 напряжения, пропорциональный EftQ|,,a на второй вход сигнал с выхода сумматора 4, пропорциональный Е. При достижении критерием (7) значения Е.ыходной сигнал блока 12 сравнения становится равным ну лю. При этом формирователь 13 импульсов подает сигнал на вход циклического сдвигового регистра 14, с помощью которого подключается очередной ключевой элемент 15.Через включенный ключевой элемент сигнал с выхода блока 12 сравнения поступает на вход одного из интеграторов 8, которые формируют выходные сигналы устройства, пропорциональные полиномиал ным коэффициентам а.и а искомой зависимости (.5).

Коэффициент do согласно 5 равен

) (8

где А.Ц - известное значение коэфициента теплопроводности при температуре Т.

Для вычисления РО по формуле В)слжит сумматор 2, на входы которого, кроме сигналов, пропорциональных ОЦ к подается напряжение, соответствующее А-н с делителя 10 напряжения.

С выхода сумматора 2 и с выходов интеграторов 8 потенциалы пропорциональные а , 2 подаются также на входы сумматоров 3,5,6 и 7 для вычисления зна:чений функции & в соответствующих точках.

Решение находят когда критерий(7) достигает Е. лто каждому из параметров аи а . Напряжения выходов сумматора 2 и интеграторов 8 соответствуют коэффициентам зависимости Х(Т). .

Предлагаемое устройство имеет упрощенную схему, а его использование позволяет уменьщить трудоемкость решения инверсных задач теплопроводност за счет устранения необходимости дальнейшей обработки выходной информации (например, дифференцирования, необходимого при использовании известного устройства, а также за счет исключения ручного переключения входов и выходов пассивной модели.

Формула изобретения

Устройство для решения инверсной задачи теплопроводности, содержащее .пассивную модель, первый блок сравнения, вход которого подключен к первому выходу делителя напряжения, второй выход которого подключен к первому входу первого сумматора и первый интегратор, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства,, оно содержит сумматоры, второй интегратор, блоки сравнения, блоки выделения модуля, формировйтель импульсов, циклический сдвиговый регистр и ключевые элементы, причем выход второго сумматора соединен со входом пассивной модели, выходы которой соответственно подключаны к первым входам второго, третьего и четвертого блоков сравнения, выходы которых соединены со входами соответствующих блоков выделения модуля, выходы которых подключены к входам третьего сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с информационными входами первого и второго ключевых элементов и входом формирователя импуль- j сов, выход которого подключен к входу циклического регистра сдвига,выходы которого соединены с управляющими входами ключевых элементов, выходы которых соответственно подключены

к входам первого и второго интеграторов, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства, третьим выходом которого является выход первого сумматора, выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с первыми И вторьти входами второго, четвертого, пятого и шестого сумматоров, а также с вторым и третьим входами первого сумматора, выход первого сумматора подключен к третьим входам второго, четвертого, пятого и шестого сумматоров,.

выходы четвертого, пятого и шестого сумматоров соединены со вторыми входами второго, третьего и четвертого блоков сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мацевитый Ю. М. Электрическо моделирование нелинейных задач технической теплофизики, Киев Наукова Думка, 1977, с. 134.

2.Авторское свидетельство СССР № 636636, кл. G 06 G 7/4, 1977

(прототип) .