Устройство для задания граничных условий Советский патент 1982 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к аналого-ц цифровой вычислительной технике и предназначено для задания переменных во времени граничных условий при решении задач теплопроводности на гибридных и аналоговых вычислительных машинах. Известны устройства для моделирования граничных условий, в которых задание граничных условий осуществля ется с помощью аналоговых функциональных преобразователей, предстабляющих собой довольно сложные устройства tn. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее регистры, пре образователи цифра-аналог, генератор импульсов, счетчик циклов обращений, цифровой накопитель и резисторную сетку 21. Данное yctpoйcтвo предназначено для задания переменных во времени граничных условий, причемв накопителе (блоке памяти-) запоминаются амплитудные значения функций для каждого временного шага, т.е. реализуется принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации, что приводит к усложнению устройства. Кроме того, задание в-каналы граничных условий осуществляется последовательно,что существенно увеличивает время решения задачи. Цель изобретения - упрощение схемы устройства и повышение его быстродействия. Для достижения указанной цели в устройство для задания граничных условий, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетчика временных шагов, адресный регистр, выход которого соединен с входами блоков памяти, цифроаналоговые преобразователи, выходы которых соединены с соответствующими граничными узлами резисторной сетки, дополнительно введены дешифратор и блоки сложения, причем выход счетчика временных шагов через дешифратор соединен с входом адресного регистра, а выходы блоков памяти соответственно соединены с входами соответствующих блоков сложения, выходы которых соединены с входами соответствующих блоков сложения, выходы которых соединены с входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей.

Каждый блок сложения содержит сумматор, регистр суммы и регистр слагаемого, причем первый вход сумматора является входом блока, а выход сумматора соединен с входом регистра суммы, выход которого является выходом блока и через регистр слагаемого соединен с вторым входом сумматора.

На фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 - кусочно-линейная аппроксимация функции.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, резисторную сетку 2, счетчик 3 временных шагов, дешифратор , адресный регистр 5, блоки 6 памяти, блоки 7 сложения, каждый из которых состоит из сумматора 8, регистра 9 суммы, регистры 10 слагаемого, цифроаналоговые преобразователи (кодоуправляемые источники напряжения) 11.

8 устройстве для задания граничных условий используется.кусочнолинейная аппроксимация .

Для того, чтобы упростить описание алгоритма работы устройства рассмотрим конкретный случай функцию, аппроксимированную тремя отрезками (фиг.2). Учитывая, что а гументом является время t

G-,(t)a,, GQ,(,

PW (t)a,, .

Коэффициенты a;,G(t и a (j( t;j) совпадают со значениями функции F(t) в этих точках. В качестве аппроксимируемой функции F(t) могут быть зависимости коэффициентов теплообмена d(t) - для граничных условий рода, температуры среды T(-fc)для граничных условий I и | рода и теплового потока g(t) для граничных условий IJ оода.

Для параллельного задания граничных условий во все граничные точки, указанные зависимости аппроксимируют одинаковым количеством отрезков для равных временных интервалов, которые состоят из целого числа временных шагов At.

В блоки 6 памяти записываются величины приращения функций для i-ro интервала времени , а в регистры слагаемых 10 - значения граничных условий при , т.е. Эд.

Дешифратор t осуществляет переход к следующему временному интервалу путем преобразования текущего номера временного шага, записанного на счетчик 3| в номер временного интервала, который и является адресом приращения bjut для данного интервала .

Устройство работает следующим об разом.

Запускается генератор 1. С приходом на счетчик 3 первого импульса в регистре 5 с помощью дешифратора 4 происходит формирование адреса приращения для первого временного интервала. Этот адрес подается на адресные входы блоков 6 памяти, в результате чего коды приращений поступают с выходов блоков 6 памяти на первые входы сумматоров 8, которые складывают их с кодами начальных граничных условий а, поступившими с регистров 10 слагаемого. На выходе сумматоров 8 формируются значения функций для первого временного шага (например, фиг.2, точка А), .которые запоминаются на регистрах 9 суммы. Информация о граничных условиях поступает с выходов регистров 9 на входы соответствующих преобразователей 11, где она преобразуется в аналоговую форму и поступает в граничные узлы сетки 2, а также в регистры 10, где она запоминается до следующего временного шага.

С приходом второго импульса происходит формирование значений граничных условий для второго временного шага neipBoro временного интервала. Так будет продолжаться до тех пор, пока номер текущего временного шага не достигнет числа, характеризующего количество шагов в первом временном интервале. Для данного случая (фиг.2) это число равно А. 5 После достижения указанного чис ла, с приходом следующего импульса на счетчик 3 дешифратор Ц формирует адрес второго приращения и блоки 6 памяти выдают приращение на сумматоры 8, в которых происходит формирование значент граничных условий для первого шага второго временйого интервала и т.д Формирование граничных условий на следующих временных интервалах происходит аналогичным образом. Таким образом, выполнение устрой ства в соответствии с изобретением позволяет при решении задач теории поля значительно сократить как время решения задачи, так и стоимость блока задания граничных условий . Формула изобретения 1. Устройство для задания граниМных условий, содержащее генерато импульсов, выход которого соединен входом счетчика временных шагов, адресный регистр, выход /которого со динен с входами блоков памяти, цифроаналоговые преобразователи, выход которых соединены с соответствующими граничными узлами резисторной сетки, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия, в него дополнительно введены дешифратор и блоки сложения, причем выход счетчика временных шагов через дешифратор соединен с входом адресного регистра, а выходы блоков памяти соответственно соединены с входами соответствущих блоков сложения, выходы которых соединены с входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, каждый блок сложения содержит сумматор, регистр суммы и регистр слагаемого, причем первый вход сумматора является входом блока, а выход сумматора соединен с входом регистра суммы, выход которого является выходом блока и через регистр слагаемого соединен с вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР (f 239675, кл. G Об G , 1967. 2.Авторское свидетельство СССР № 221957, кл. G 06 G , 1966 (прототип).

П

- б

П

. 6

п

б

ш

фиг /