Устройство для задания граничных условий Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и может быть испольаовано в специализированных ги& ридных вычислительных устройствах при решении краевых Задач математической физики. Известно гибридное вычислительное устройство, содержашее R -сетку, кодоуправляемые источники тока и вычислительные блоки. Для граничных условий в этом устройстве используются кодоуправляемые источники тока 1 , Недостатком этого устройства является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройст во, содержашее R.- ;eTKy, два блока сопряжения, вьписАительный блок, коммута тор, преобразователь, кодоуправляемые источники напряжения и кодоуправляемые резисторы, В этом устройстве функции задания граничных и начальных условий а также коррекции параметров сеточной модели в процессе решения выполняют кодоуправляемые источники напряжения и кодоуправляемые проводимости 2 . Недостатком известного устройства 5шляется то, что при задании граничных условий второго и третьего рода уменьшается быстродействие устройства в целом за счет ухудшения сходимости итерационного вычислительного процесса, что объясняется не полной адекватностью процессов, происходящих в моделируемом объекте, а также за счет увеличения времени расчета корректируемого параметра, реализуемого кодоуправляемым сеточным элементом. Цель изобретения - повышение быстродействия решения задачи, Цель достигается тем, что в устройство, содержашее кодоуправляемый источник .напряжения, пять ключей и кодоуправляемый резистор, введены сумматор, операционный усилитель и три регистра, группы входов которых явлаотся соответственно первой, второй и третьей группами входов задания дискретных эквивалентов напряжения и проводимости устройства, группа выходов первого регистра подключена к группе входов кодоуправляемого источника напря- женин, выход которого соединен с информационными входами первого, второго и третьего ключей, выход третьего ключа подключен к первому 1входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом четвертого ключа выход которого соединен с выходом первого ключа и подключен к информационному входу кодоуправляемого резистора, выход которого является выходом устройства и соединен с выходом второго ключа и с информационным входом пятого ключа, выход которого подключен к входу oneрационного усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый и второй выходы второго регистра подключенысоответственно к управляющим входам первого и второго ключей, третий выход второго регистра соединен с управляющими входами третьего, четверного и пятого ключей, группа выходов третьего регистра подключена к группе управляющих входов кодоуправляемого резистора.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит регистр 1, кодоуправляемый источник 2 напряжения, ключи 3-7, сумматор 8, операционный усилитель 9, регистр 10, кодоуправляемый резистор Ни регистр 12, группы входов 13-15 устройства.

Устройство работает следующим обра.зом.

При электрическом моделировании

краевых задач все разнообразие в задании начальных, граничнг..х условий и правых частей уравнений типа «ТяГ) (l) сводится К определбнным сочетаниям параметров U, R, Э,-. ( и 5и к °РЬ1б заключаются в узлову точку сеточной модели.

Информация на первом 1 и втором 1О регистре меняется в процессе решения задачи согласно алгоритму ее решения. Задание режима работы кодоуправляемого резистора происходит на стадии подготовки сеточной модели к решению. Регистры 1 и 10 являются буферной памятью кодоуправляемых источника 2 напряжения и резистора 11, которая нужна для организации одновременного зан&сения информации во все блоки 2 и 11

гибридного устрюйства при решении задачи, т.е. для распараллеливания вычислительного процесса. Сумматор 8 построен на операционном .усилителе с использованием неинвертирующего входа, а оперюционный усилитель 9 является повторителем с высоким входным сопротивлением.

Для моделирования граничных условий третьего рода с регистра 12 подается сигнал на замыкание ключей 3, 4 и 7, (Рассматривается пример решения задачи теплопроводности).

На. группы входов 13 и 14 регистров 1 и 10 поступает информация (в виде дискретных эквивалентов напряжения и проводимости), которая далее подается на входы кодоуправляемых источников 2 напряжения, и резистора 11, где преобразуется в аналоговою величины. Потенциал, полученный на выходе кодоуправляемого источника 2 напряжения, пропорциональный разности (©) I через ключ 3 подается на первый вход сумматора 8. Сюда же через ключ 7 и операционный усилитель 9 подается потенциал, сформированный на выходе устройства, В результате сигнал на выходе сумматора 8 оказывается пропорциональным величине TJ,-Т (9)f-® кодоуправляемом резисторе, проводимость которого должна быть пропорциональна коэффицие ту cL , возникает падение напряжения, пропорциональное разности )3« Таким образом, на выходе устройства, в граничной узловой точке формируется

граничное условие OtCTj,,-TО)- где

0,- коэффициент теплоотдачи, Тр - температура среды, Т(в)- температура узлово точки, расположенной на поверхности моделируемого объекта, - - тепловой поток.

Моделирование граничных условий второго рода осуществляется аналогично. Разница заключается в том, что в процессе решения величина кодоуправляемой проводимости не изменяется.

. При моделировании граничных условий первого рода с регистра 12 подается сигнал управления лишь на включение ключа 5 и на выход устройства, т.е. в граничную узловую точку подается поте 1циал с выхода кодоуправляемого источн1ька- напряжения.

Для моделирования правой части ура&нения (1) с регистра 12 поступают сигналы только на включение ключа 6. Тогда задаваемые потенциалы с выхода кодо