Устройство для моделирования стационарных физических полей Советский патент 1982 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для моделирования физических полей к может быть использовано при решении краевых задач математической физики.

Известно устройство для моделирования физических полей, содержащее R-сетку, m стаСтлизаторов тока и m потенциометров 1.

Недостатком известного устройства является грсЛмоздкость и сложность конструкции 1 решении многомерных задач.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для модел1фования стационарных физических полей, содержащее R-сетку, источник опорного напряжения, делитель напряжения, регистрирующий блок и добавочные резисторы 2.

Однако известное устройство имеет низкую точность моделирования за счет шунтирующего действия добавочных резисторов.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее R-сетку, нсточник

опорного напряжения, подключенный к одному выводу делителя напряжения, другой вывод которого соединен с щнной нулевого потенциала, и регистрирующий блок, введены масштабные резисторы, интегратор и дифференцирующие конденсаторы, причем первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены соответственно с первыми выводами первого, второго и третьего дифференцирующих конденсаторов, вторые

to выводы которых подключены к соответствующим граничным узлам R-сетки и к , первым выводам масштабных резисторов, вторые выводы которых .соединены с шиной нулевого потенциала, выход R-сетки

15 подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего .блока.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

20

Устройство содержит R-сетку 1, содержащую резисторы 2, граничные узлы 3 первого рода, граничные узлы 4 второго рода и граничные узлы 5 третьего рода, диф39$epeHiwpjToiiuie конденсаторы 6, делитель 7 напряжения, источник 8 опорного напряжения, масштабные резисторы 9 и 10, интегратор 11 и регистрирующий блок 12. Устройство работает следующим образом. В момент пуска модели напряжение исто ника 8 опорного напряжения скачкообразно возрастает от нуля До своего номинального значения и с выходов делителя 7 напряжения сигналы соответствующих значений поступают через дифферендарующие конденсаторы 6 в граничные узлы модели. j Уравнение для граничного узла имеет При этом вид dfE-W-Vo где f-,(Srb скачкообразное напряжение на выходе делителя напряжения; Vg - напряжение в граничном узле сетки; Vj -- напря5кение в i-ом внутреннем узле сетки; С, - емкость конденсатора 6; R -- сопротивление резисторов Й-сет J ,;КИ- 1;, :, : fi. - величина сопротивлений соотве ственно для граничных узлов первого и третьего рода; для граничного узла второго рода. Уравнение (1) является обыкновенным дифференциальным уравнением первого порядка относительно VQ , в котором член с1 t -r можно рассматривать как возмущ : . щее воздействие. В установившемсярежиме (при 7 0) решение этого уравнения совпадаёт с исковым, если возмущающее воздействие ; (граничное условие) равно заданному. Из теории дифференциальных уравнений известно, что реакция линейной системы на заданное воздействие равна интегралу этой реакции по времени на производную от заданного воздействия. Поэтому если величина емкости конденс торов. 6 и скачка напряжения EV подобраны так, что 00 ;.- О где 3 - заданное значение тока на гра нице, то, проинтегрировав получающуюся в лах сетки переходную функцию, получим искомое решение, последнее реализуется с помощью интегратора И. Так как в обШем случае имеют место граничные условия первого, второго и третьего рода, то при использовании устройства следует предварительно преобразовать граничные условия первого и третьего рода в граничные условия второго рода, что осуществлено известным из элек1ротехшп и способом. Следует отметить, что граничные условия первого и третьего рода реализуются аналогично, ибо различие этих видов граничных условий заключается лишь в различной величине резисторов 9 и 10, имеющих неодинаковый физический смысл. Тзким образом, способ,реализуемьга в устройстве,свободен от методической оишбки, прнсущей прототипу, и, следовательно, при надлежащем выборе параметров моде-: лирования достигается поставленная цель повышение точности моделирования. Формула изобретения Устройство для моделирования стационарных физических , полей, содержащее R сетку, источник опорного напряжения, подключенный к одному вьшоду делителя напряжения, другой вывод которого соединен с цшной нулевого потенциала, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены масщтабные резисторы, интегратор и дифференцирующие конденсаторы, причем первый, второй и третий выходы делителя напряжения соединены соответственно с первыми выводами первого, второго, и третьего дифференцирующих конденсаторов, вторые выводы которых подклк чены к соответствующим граничным узлам R-сетки и к первым вьгеодЗм масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, выход R-сетки подключён к входу интегратора, выход которого соединен с входом регистрирующего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Николаев Н. С. и др. Аналоговая кинематическая машина УСМ-1, М., Машгиз, 1962, с. 45-49. 2.Николаев Н. С. к др. Аналоговая математическая мацпгаа УСМ-1. Для решения краевых задач математической физики. М., Машгнз, 1962, с. 42 (прототип).