Устройство для решения краевых задач Советский патент 1981 года по МПК G06G7/56 

(5) УСТРОЙСТВО для РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ

Изобрет.ение от.носится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для электрического моделирования краевых задач с процессами скрытой теплоты/i Известно устройство для моделирова имя тепловых процессов с фазовыми переходами, содержащее RC-сетку, источники напряжения, диоды, постоянные и переменные резисторы, делители напря жения и операционный усилитель Ij. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее RC-сетку, управляемый стабилизатор тока., ин тегратор, источник опорного напряжения, схему сравнения, подключенную к интегратору и управляемому стабилиза тору тока, пороговый блок, вход которого подключен к интегратору, а выход соединен с управляемым стабилизатором тока, измерительное устройство напряжений узловых точек .RC-сетки, вход которого присоединен к выходу RC-сетки . Основным недостатком этих устройств являются невозможность получения решения краевых задач с процессами скрытой теплоты на электромоделях RC-ceток с периодизацией решения и недостаточные быстродействия и точность. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для решения краевых задач, содержащее RC-сетку и блок сравнения, введены блок интеграторов, блок стабилизаторов напряжения, источник опорного напряжения, блок о( раничения, коммутатор и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока стабилизаторов напряжения, выход которого соединен со входом блока интеграторов, первый выход которого подключен к соответствующему узлу RC-сетки, выход которой соед1инен с первым входом блока сравнения,выход которого подключен к второму входу коммутатора, выходы источника опорно го напряжения соединены соответственно со вторыми входак 1 блока стдбилиэаторов напряжения и блока сравнения, второй выход блока интеграторов соединен со входом блока огранич ния, выход которого подключен к третьему входу блока стабилизаторов напряжения. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для решения краевых задач на фиг, 2а - график зависимости тока открытой теплоты от времениj на фиг. 26 - среднеинтегральное значени тока скрытой теплоты за период. Устройство содержит RC-сетку 1, источник опорного напряжения 2,б/1ок сравнения 3, генератор импульсов , коммутатор 5, блок стабилизаторов напряжения 6, блок интеграторов 7, блок ограничения 8 Блок интеграторов 7 представляет собой набор приборов магнитоэлектрической системы со световым указателе (световая стрелка). При поступлении на вход прибора периодически повторя щихся сигналов тока световой указатель показывает среднеинтегральное значение тока за период. Блок ограничения 8 представляет собой светоприемное устройство,устанавливаемое на шкале приборов магнит электрической системы со световым указателем, выполняющим роль интегра торов. Светоприемное устройство выпо нено на базе фотоэлементов (фотодиод фоторезистор и т.п.). При отклонении светового указателя прибора до установленного предела световой луч падает на светоприемное устройство, которое выдает сигнал. Светоприемник блока ограничения может устанавливат ся в любом месте шкалы прибора со световым указателем. Коммутатор 5 представляет собой схему, распределяющую последовательность импульсов на входы блока стабили заторов напряжения 6, а также осуществляющую распределение выключающих импульсов на тот стабилизатор напряжения, который входит в режим устано ленного ограничения. Стабилизатор напряжения может работать в режиме ключено-выключено При подаче на включающий вход импуль са выход стабилизатора напряжения подключается ко входу интегратора. При подаче на выключающий вход импул са управления стабилизатор напряжения переходит в режим выключено, т.е. его выход отключается от входа инте« гратора. Этот процесс повторяется периодически с частотой периодизации решения. Электромодели RC-сетки с периодизацией решений принадлежат к моделям с малой постоянной времени. Для обеспечения нормальной работы электромодели в условиях автоматического повторения решений рабочий цикл делится на два периода: период время решения и период со - время подготовки. Время f делится на 101 импульс, длительность каждого из которых равна 1 от времени г, , Скрытая теплота учитывается устройством следующим образом. После расчета масштабных коэффициентов моделирования, исходя из электротепловой аналогии и выбора параметров модели RC-сетки 1 рассчитывают для каждого узла, который будет претерпевать фазовое превращение, величину количества электричества q, соответствующего скрытой теплоте Q. На фиг. 2а показан примерный график зависимости тока скрытой теплоты 3 в узле от времени начала фазового перехода tv, до времени его окончания Заштрихованная площадь при измеравна qj нении времени и связана с током скрытой теплоты Л соотношением (фиг. 26) qj j ( )df . Блок интеграторов 7 показывает среднеинтегральное значение тока скрытой теплоты 3j;pS за полный период решения Tg на модели Tj Т + uji . Величины q, .З и Tg связаны соотношением q g S Tj . Следовательно, для любого узла границы фазового перехода до иселедо вания задачи на модели, зная величии Та , определяют Згр.З , котоqj и ij , определяют JCP-рый в определенном масштабе соответствует скрытой теплоте фазового перехода. Устройство работает следующим образом. В момент наступления в узловой точке RC-сетки 1 напряжения кристал.лизации U),p , соответствующего температуре протекания фазового перехода, напряжения на входах блока сравь эния 3 становятся равными и на его выходе вырабатывается сигнал, поступающий на вход коммутатора 5. С генератора импульсов импульсы поступают на входы коммутатора 5t на выходе его вырабатывается тот порядковый номер импульса, который стробируется сигналом с выхода блока сравне ния 3 этот импульс соответствует вре мени начала фазового перехода. Он пбступает на включающий вход блока 6, на потенциальный вход которого поступает с источника опорного напряжения 2 напряжения , которое через блок интеграторов 7 с этого момента поступает в RC-сетку 1. Как только блок интеграторов 7 покажет среднеинтеграл чое значение тока 5м.$ , с его выхода поступает оптический (световой) сигнал на вход блока ограничения 8, На выходе блока ограничения 8 вырабатывается электрический сигнал, который поступает на выключающий вход блока 6 С момента включения и до момента выключения на потенциальный вход блока 6 поступает напряжение U от источника опорного напряжения 2 с таким расчетом, что на потенциальном выходе блока 6 вырабатывается напряжение . Таким образом, напряжение U pудерживается в узловой точке RC-сетки 1 до тех пор, пока световая стрелка бло ка интеграторов 7 не покажет значения тока за период решения Т, равного ЗСР, S, что соответствует скрытой теплоте Q узловой точки о В предлагаемом устройстве по сравнению со схемой Либмана в0емя решения (при прочих равных условиях) уменьша816 ется в несколько раз (в частности, для двухмерных задач на 200-250 узловых точках в 8-10 раз), повышается точность решения, так как время на злектромодели представлено непрерывно. Формула изобретения Устройство для решения краевых задач, содержащее RC-сетку и блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены блок интеграторов, блок стабилизаторов напряжения, источник опорного напряжения, блок ограничения, коммутатор и генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока стабилизаторов напряжения, выход которого соединен со входом блока интеграторов, первый выход которого подключен к соответствующему узлу RC-сетки, выход которой соединен с „ервым входом блока сравнения, выход которого подключен к второму входу коммутатора, выходы источника опорного напряжения соединены соответственно со вторыми входами блока стабилизаторов напряжения и блока сравнения, второй выход блока интеграторов соединен со входом блока ограничения, выход которого подключен к третьему входу блока стабилизаторов напряжения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 65635, кл. G Об G 7/56, 197. 2.Авторское свидетельство СССР N «08331, кл. G 06 G 7/56, 1972 (прототип).

.1