Устройство для задания конфигурации области Советский патент 1981 года по МПК G06G7/40 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к электронному моделированию, и предназначено для задания гра ницы трехмерной области сложной конфигурации. Одноврелюнно устройство ретцает задачу определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки области до ее границы.Изобретени может быть применено, например, в специализированных вычислительных устройствах, решающих уравиения мате матической физики методом Монте-Карл с использованием плавающего блуждания. По основному авт. св. 752382 известно устройство для задания конфигурации области, содержащее суммирующие усилители, суммирующе-вычитаю щчй усилитель, компараторы, многовходовой элемент ИЛИ и блок задания координат, выходы которого подключены к первым входам суммирующих усили телей, выход каждого из которых соединен со входами суммируИщегвычитающих усилителей, выходы которых через компараторы подключены к входам мно.говходового элемента ИЛИ, вторые вхо ды суммирующих усилителей являются входами устройства 1 . Однако в устройстве низкая точность задания конфигурации области обусловлена тем, что граница области может быть приближена лишь набором плоских поверхностей. Кроме того, устройство не может быть использовано в устройствах, решающих краевые задачи по методу плавающего I блуждания, так как оно не позволяет определять минимальное расстояние от произвольной внутренней точки области до ее гранш л. Цель изобретения - повыиение точности устройства за счет приближения границы поверхностями втЪрого порядка при одновременном обеспечении возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки до ее границы. поставленная цель достигается тем, что в устройство для задания конфигурации области введены умножители, выход кгикдого из которых подключен к входам соответствующих суммируюцевычйтаиздих усилителей, выход каикдого суммирукяцего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу блока задания координат. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для задания границы облас ти сложной конфигурации, на фиг. 2 схема блока задания координат. Устройство(фиг. 1) содержит блок 1 задания координат, суммирующие уси лители 2, умножители 3, суммирующевычитающие усилители 4, компараторы 5, многовходовой элемент ИЛИ 6, входы 7-9 суммирующих усилителей 2 являются входами устройства, выход 10 блока 1 задания координат является выходом устройства, входы 11, вход прерывания. 12 и управляющий вход 13являются входами блока 1, выход 14является выходом компаратора 5. Блок 1 задания координат (фиг. 2) содержит интеграторы 15, инверторы 16, умножители 17, цифро-аналоговые преобразователи 18, ключ 19 и двоич ный счетчик 20. Работа устройства основана на то что граница области сложной конфигу рации разбивается на п участков,кот рые аппроксимируются поверхностями второго порядка, задаваемыми уравне ниями вида (,)+di,,V2+d2,,7-vt 4 a4V- С|,(д2 + , При решении уравнений математической физики методом Монте-Карло с использованием плавающего блуждания внутри заданной таким образом области нужно строить случайные траектории. Для этого необходимо определять минимальные расстояния от характерных точек, образующих траекторию, до границы области. это выполняется следующим образом. В точку P(j(xg,y(j, ZQ) , для которой должно быть определено минимальное расстояние до границы облас ти, помещается центр сферы, радиус o которой увеличивается с нуля до такого значения, при котором поверх ность сферы касается границы област в одной, а может быть и нескольких точках. В этот момент радиус сферы равен минимальному .расстоянию от то ки РО(ХО,УО, Zp) до границы. В данном устройстве сфера заменя ется кривой, образуемой скользящей по ее поверхности точкой, координат которой задаются уравнениями ГХдСсЛоог )t MSj + ftOfl WtLt 2, t ). (Ч) , ь , Изменением соотношения между угловыми частотами ш и oij устанавливае ся требуемая по соображениям точнос ти плотность навивания кривой на по аерхность сферы. Устройство для задания конфигура ции области работает следующим обра На подготовительном этапе перед началом решения краевой задачи с по ощью устройства задается информация конфигурации области. Для этого каждому из п участков границы отвоится ПО- одному суммирующе-вычитаюему усилителю 4, по входам которого станавливаются такие значения коэфициентов передачи, которые соответствуют коэффициентам уравнения (1) аппроксимирующей поверхности участка границы, отнесенного к данному суммиующе- вычитаклдему усилителю. В процессе решения задачи на входы 7-9 устройства подаются напряжения о УО соответствующие координатам той точки случайной траектории, для которой нужно определить минимальное расстояние до границы области. Одновременно на управляющий вход 13 подается импульс, переводящий двоичный счетчик 20 в начальное состояние. Со входа 11 блока 1 задания координат через ключ 19 на счетчик 20 начинают поступать тактовые импульсы с периодом следования т определяемым временем полного навивания кривой (2) на поверхность сферы, радиус о которой изменяется дискретно с шагом д в моменты изменения состояния счетчика 20 с помоцью цифро-аналоговых преобразователей 18. Напряжения х, УО, Zо поступают на первые, а напряжения Xg, yg, Zg - на вторые входы суммирующих усилителей 2, напряжения X, у, Z на выходах которых представляют координаты кривой, навиваемой на сферу с дискретно изменяющимся радиусом центр которой находится в точке Pff, Эти напряжения поступают на соответствующие входы суммирующевычитающих усилителей 4, а т.акже на умножители 3, напряжения с выходов которых поступают на другие входы этих усилителей, так что для каждого из них имеет место полный набор слаraeivbjx уоавнений (К До тех пор,по,ка радиус о воспроизводимой в блоке 1 задания координат сферы меньше минимального расстояния от точки области до границы, на выходах всех суммирующёвычитакяцих усилителей 4 присутствуют напряжения невязок. Обращение невязки в нуль на выходе одного или нескольких из них произойдет при «А большем или равном минимальному расстоянию от точки до границы. При этом на выходе соответствующего компаратора 5 появляется логическая 1, которая через многовходовой элемент ИЛИ б поступает на выход 14, сигнализируя об окончании определения минимального расстояния, и на вход прерывания 12 блока 1 задания координат, прекращая поступление тактовых импульсов в двоичный счетчик 20. Двоичный код яа выходе 10 соответствует в этот момент величине минимального расстояния от заданной точки случайной траектории до границы области.

Устройство для задания конфигурации области выгодно отличается от известного более высокой точностью за счет введения умножителей, которые позволили приблизить границу поверхности второго порядка, а также достижением возможности определения минимального расстояния от произвольной внутренней точки области до ееграницы за счет введения цепи обратной связи, соединякндей выход многовходового элемента ИЛИ с входом прерывания блока задания координат. Формула изобретения

Устройство для задания конфигура ции области по авт. св. № 752382,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены умножители, вьссод каждого из которых подключен к сОответствующим входам соответствующих суммирующе-вычитающих усилителей, выход каждого суммирующего усилителя соединен со входами умножителей, выход многовходового элемента ИЛИ подключен к входу блока задания координат.

Источники информации, принятые во внимание при -экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 752382, кл. G 06 6 7/40, 1978 (прототип) .

иг.1

{О 4:

// |f,.

fl

9-tfl3.

Фиа,&