Устройство для решения обратных краевых задач Советский патент 1982 года по МПК G06G7/56 

Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике и предназначено для использования на электрических, моделях при решен1 и обратных краевых задач, описываем)1х линей ными уравнениями нестационарной теплопроводности. Известно устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее дифференциальные усилители, функциональные преобразователи, сеточные модели, управляемые стабилизаторы тока Г1. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройство, содержащее функциональные преобразователи, модель - сетку, управляемый стабилизатор тока, сумматоры, нелинейный преобразователь, усилитель и блок умножения 2. Недостатком устройств является то, что они позволяют решать обратную краевую задачу только в том случае, когда контролируемом параметром является напряжение U, и не позволяют ее решать, когда контролируемом параметром является координатная составляющая градиента поля Н, например Н, что характерно при исследовании внешних краевых задач магнитного поля, а также недостаточное быстродействие решения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет решения обратных краевых задач, описываемых линейными уравнениями нестационарной теплопроводности, когда кoнтpoлиpye 4llми параметрами являютсй координатные составляющие градиента поля в некоторых внутренних узловых точках сеточной модели и повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в устройство для решения обратных краевых задач, содержащее управ-: ляемый стабилизатор тока, выход которого подключен к граничной узловбй точке сеточной модели, выход функцийнального преобразователя соединен с первым входом блока сравнения, введен преобразователь тока в напряжение, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход .которого соединен с входом управля емого стабилизатора тока,вход прербразователя тока в напряжение подкл чен к соответствующей узловой точке сеточкой модели. На фиг. 1 .приведена блок-схема ус роиства на фиг. 2 - преобразователь тока в напряжение. Устройство содержит сеточную модель 15 преобразователь 2 тока а напряжение, блок 3 сравнения, функци ональный преобразователь А, напряжение с выхода которого пропорци-. онально контролируемой координатной составляющей градиента поля, управля емый стабилизатор 5 тока, причем выход функционального преобразователя k соединен с одним из входов блока 3 сравнения, выход управляемого стабилизатора тока.5 соединен с выходом блока сравнения 3 выход управляемого 5 стабилизатора тока присоединен к соответствующей граничной узловой точке сеточной модели 1., вхо ды преобразователя 2 тока в напряжение присоединены в cooтвetcтв юlдyю ветвь внутренней узловой точки сеточной модели 1, а его выход соединен со вторым входом блока 3 сравнения. Лреобразовате.г1ь 2 тока в напряжение содержит четыре операционны усилителя 6-9, источник 10 напряжения , гальванически развязанный от общего нуля схемы, и резисторы 11-15 Устройство работает следующим образом. Функциональный преобразователь А формирует изменяющееся во времени Т. напряжение Уф,пропорциональное контролируемой составляющей градиента поля в известной внутренней узловой точке сеточной модели 1: ( где К- - коэффициент передачи управляемого стабилизатора 5 тока, коэффициент пропорциональности , связывающий значение составляющей градиента Н по координате г и протекающий в этой ветви сеточной модели 1 ток 3-2. Преобразователь 2 преобразует про текающий в соответствующей координат ,ной ветви сеточной модели 1 ток 3 в напряжение U согласно формуле U.CClrK-D. Входы преобразователя 2 тока в напряжение подключаются непосредственно в разрыв -соответствующего координатного сопротивления, например R, сеточной модели 1. Ток, протекаю1ций через сопротивление Rj, узловой точки сеточной модели 1, создает на резисторе 11 преобразователя падение напряжения 112 (t) , коTdpoe подается на входы операционных усилителей 7 и 8. Операционный усилитель 6 совместно с гальванически развязанным истом НИКОМ 10 обеспечивает равенство втекающего и вытекающего токов преобразователя при минимальной разности потенциалов , включаемой последовательно с сопротивлением R.. сеточ ной модели. Создаваемое током J сеточной модели напряжение ) через операционные усилители 7 и 8 с коэффициентом передачи, равным 1 поступает на схему., выполненную на усилителе 9. Эта схема обеспечивает приВязку напряжения UzC) к о&цему нулю схемы. Выходное напряжение на выходе усилителя 9 равно: - -v-fe- -fcfe где UQ - потенциал узловой точки сеточной г«юдели 1. При .jc выходное напряжение пре образователя 2, подаваемое на вход блока 3 сравнения, равно .-и./чЕ-). Таким образом, напряжение, поступающее на вход блока 3 сравнения, не зависит от потенциала узловой точки и пропорционально только протекающему току через соответствующее координатное сопротивление сеточной модели . Блок 3 представляет собой диффе-. ренциальный усилитель с большим коэффициентом усиления Kvj. Он отрабатывает разность напряжений AUsLUnv/) Ujdr). Выходное напряжение блока 3 5,,/) поступает на вход управляемого стабилизатора 5 тока, который преобразует это напряжение в ток 3 .,Аи.

Данная система является замкнутой и при большом коэффициенте усиления

К, блок 3 минимизирует разность напряжений ли таким образом, чтобы она стре| лась к нулю, С выхода управляемого стабилизатора 5 тока в граничной узловой точке сеточной модели

Iполучаются такие граничные условия

IIрода, которые обеспечивают нужное значение составляющей градиента Н

в соответствующей ветви сеточной модели Ь

Устройство для решения обратных краевых задач может быть использовано и при граничных условиях I и III рода. В первом случае выходное напряжение блока 3 Ugjj,(f) непосредственно поступает в нужную граничную узловую точку сеточной модели 1, а во втором, т.е. при наличии граничных условий Ш рода, оно поступает в граничную узловую точку сеточной модели 1 через сопротивление , характеризующее интенсивность обмена энергией между окружающей исследуемое тело средой и самим телом.

Благодаря введенному блоку и связям между блоками повысилось быстродействие устройства.

Формула изобретения Устройство для решения обратных задач, содержащее управляемый стабилизатор тока, выход которого подклчен к граничной узловой точке сеточной модели, выход функционального пробразователя соединен с первым входом блока сравнения, отличающееся тем, что с целью повышения быстродействия, в него введен преобразователь тока в напряжение, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом управляемого стабилизатора тока, вход преобразователя тока в напряжение подключен к соответствующей узловой точке сеточной модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР ff 462187, кл. G Об G 7/56, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР fr г 1б708, кл. G 06 G 7/56, 1971 (прототип).