Устройство для моделирования нелинейных задач теплопроводности Советский патент 1981 года по МПК G06G7/56 

(5) УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназнамено для решения нелинейных задач тепло проводности. Известно устройство для решения за дач нестационарной теплопроводности, содержащее резисторную сетку, конденсаторы, реле, решающий усилитель (,1 . Известное устройство не позволяет решать нелинейные задачи теплопроводности. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования теплопроводности, содержащее резистор ную сетку, нелинейный элемент, блоки сопряжения, цифровой вычислительный блок, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, кодоуправляемый блок задания токов и блок задания граничных условий Недостатком устройства является его сложность. Цель изобретения - упрощение устройства. ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее R-сетку, каждый внутренний узел которой подключен к входу соответствующего нелинейного элемента, содержит по чисЛу узлов R-сетки блоки памяти,интеграторы., сумматоры, управляемые резисторы, блоки сравнения, два эталонных резистора на каждый узел, два дифференциальных усилителя на каждый узел, два блока деления на каждый узел, причем каждый внутренний узел R-сетки соединен с входом соответствующего блока памяти, выход которого подключен к первому входу соответствующего сумматора и первому входу соответствующего первого блока деления, выход которого соединен с первым входом соответствующего блока сравнения, выход которого через соответствующий интегратор подключен к управляющему входу соответствующего управляемого резистора, первый выход которого соединен с соответствующим внутренним узлом

R-сетки, с вторым входом соответствующего сумматора и первым входом соответствующего второго блока деления, выход которого подключен ко втсфому входу соответствующего блока сравне«ния, выход сумматора соединен с первым входом соответствующего первого Дифференциального усилителя и первым выходом соответствующего первого эталонного резистора, второй выход которого соединен со вторым выходом соответствующего управляемого резистора и вторым входом соответствующего первого дифференциального усилителя, выход которого подключен ко второму входу соответствующего первого блока деления, выход соответствующего нелинейного элемента соединен с первым входом соответствующего второго дифференциального усилителя и с первым выходом соответствующего второго эталонного резистора, второй выход которого подключен к шине нулевого потенциала и второму входу соответствующего второго дифференциального усилителя, выход которого соединен со вторым входом соответствующего второго блока деления

Если применить к нелинейному уравнению теплопроводности подставку Кирхгоффа Ф - S Лт) а Т, о или преобразование Шнейдера ф- Ud), то оно преобразуется к виду ,1 аТ а где I, с с( - соответственно ко циенты теплопровод ти, объемная тепло кость и температур проводность матери Т - время. В конечно-разностной форме ура ние () имеет следующий вид: ,),,3,1 S,t -«(

где h Hut- соответственно пространственный и временной шаги.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из R-сетки 1, блока памяти 2, сумматора 3, управляемого резистора t, нелинейного элемента 5 эталонных резисторов 6 и 7, дифференциальных усилителей 8 и 9, блоков деления 10 и 11, блока сравнения 12 и интегратора 13

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный значению функции Ф в (и-1)-ый момент времени, подается из блока памяти 2 на вход сумматора 3, где суммируется с напряжением, поступаюцим из узловой сетки, пропорциональным значению функции Ф в (и)-ый (данный) момент времени.

Ток, пропорциональный первому члену правой части уравнения (5) , поступает с выхода сумматора 3 через эталонный и управляемый резисторы 6 и в узел сетки, из которого ток, пропорциональный второму члену правой части уравнения (5) уходит через нелинейный элемент 5 и эталонный резисг тор 7 в землю.

Пропорциональность второго тока коэфобеспечивается авто«..циенту матически соответствующей настройкой нелинейного элемента 5. Для обеспечения пропорциональности этому же коэффициенту первого тока в устройство введена следящая система, состоящая из дифференциальных усилителей 8 и 9, блоков деления 10 и 11, блока сравнения 12 и интегратора 13, которая позволяет в процессе решения автоматически управлять управляемым резистором Ц, добиваясь равенства его сопротивления сопротивлению нелинейного элемента 5. Использование предлагаемого изобретения дает возможность повысить быстродействие и упростить устройство. Формула изобретения Устройство для моделирования нелинейных задач теплопроводности, содержащее R-сетку, каждый внутренний узел которой подключен к входу соответствующего нелинейного элемента, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно содержит по числу узлов R-сетки блоки памяти, сумматоры,блоки

сравнения, управляемые резисторы, два эталонных резистора на каждый узел, интеграторы, два дифференциальных усилителя на каждый узел, два блокг деления на каждый узел, причем каждый внутренний узел R-сетки соединен с входом соответствующего блока памяти, выход которого подключен к первому входу соответствующего сумматора и первому входу соответствующего первого блока деления, выход которого соединен с первым входом соответствующего блока сравнения, выход которого через соответствующий интегратор подключен к управляющему входу соответствующего управляемого резистора, пер.вый выход .которого соединен с соответствующим внутренним узлом R-сетки, с вторым входом соответствующего сумматора и первым входом соответствующего второго блока деления, выход которого подключен ко второму входу соответствующего блока сравнения, выход сумматора соединен с первым входом соответствующего первого дифферен циального усилителя и первым выходом соответствующего первого эталонного

26

резистора, второй ьыход которого соединен со вторым выходом соответствующего управляемого резистора и вторым входом соответствующего первого дифференциального усилителя, выход которого подключен ко второму входу соответствующего первого блока деления, выход соответствующего нелинейного элемента соединен с первым входом

соответствующего второго дифференциального усилителя и с первым выходом соответствующего второго эталонного резистора, второй выход которого подключен к шине нулевого потенциала

и ко второму входу соответствующего второго дифференциального усилителя, выход которого соединен со вторым входом соответствующего второго блока деления,

..

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР tf , кл, G 06oG 7/56, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР № 92890,-кл. G Об G 7/56, 1975 (прототип) .