Устройство для решения дифференциальныхуравнений

Устройство для решения дифференциальныхуравнений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 2874l6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Саветскис

Социвлистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42гп, 1 00

Заявлено 19.И.1969 (№ 1338437/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 19.Х!.1970. Бюллетень ¹ 35

МПК G 06j 1/00

УДК 681.333(088.8) K0NRTBT оо двлзз изобретвиий и открытий ори Совете 1т1ииистров

QCCP

Дата опубликования описания 15.1.1971

Авторы изобретения

В. И. Панчишин и Б. Б. Нестеренко

Институт математики АН Украинской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ

УРАВН ЕН И Й

Известны специализированные вычислительные устройства для решения методом моделирования дифференциальных уравнений в частных производных, например УСМ-1, использующие в качестве моделирующей среды сетку резисторов.

Недостатком этих устройств является то, что в процессе решения уравнений невозможно с достаточной скоростью управлять структурой среды, т. е. изменять по необходимому закону величины сопротивлений резисторов, составляющих сетку, что значительно ограничивает класс решаемых уравнений и снижает возможности этих устройств. Недостатком известных устройств является также необходимость подключения в узловые точки сетки запоминающих конденсаторов для моделирования правой части дифференциальных уравнений. Кроме того, в этих устройствах скорость задания граничных условий и решения уравнений ограничена возможностями ручного управления нли сервопривода.

Предложенное устройство отличается тем, что с целью расширения класса решаемых уравнений и увеличения скорости вычислений оно содержит оптроны, соединенные в сетку, образующую моделирующую среду переменной структуры — модель-сетку, и подключенные к ней последовательно соединенные блок задания структуры сетки и блок управления структурой сетки. Сопротивление фоторезисторов оптронов управляется блоком задания структуры сетки путем изменения яркости источника света, а блок управления структурой сетки подключен к выходу программного устройства, два других выхода которого соединены с блоком управления машины и с входным электронным коммутатором модели-сетки через цифро-аналоговый преобразователь и блок задания граничных условий. Кроме того, выходы блока управления устройства подключены к программному устройству, к соединенному с нпм устройству ввода программы, к блоку задания структуры сетки, к выходному и

15 входному коммутаторам модели-сетки, к запоминающему устройству н к блоку сравнения.

Выходной коммутатор через аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим устройством. выход которого, так же как и вы20 ход регистра промежуточной памяти, подключен к блоку сравнения, соединенному с цифропечатающим блоком, и к координатному блоку, а устройство визуального контроля подключено к запоминающему устройству и к вы25 ходному электронному коммутатору моделисетки.

Результаты моделирования могут быть получены либо в двоичном коде на цпфропечатающем устройстве, либо в графическом виде с

30 помощью координатного устройства.

287416

60 б5

1111 черте?ке приведена блок схсх13 ripe+,13гасмого устройства.

Устройство состоит из пульта управления 1, устройства управлсш1я 2, устройства вводя 8 программы, программного устройства 4, блока задания граничных услов1ш 5 с преобразователем типа «код †анал», коммутатора граи1лпых условий б, блока управлс1шя структурой сетки 7, блока задания структуры сс1ки 8 с преобразователем типа «код — аналог», моделирующей сетки переменной структуры 9, выходного коммутатора 10, выходного преобразователя «код — аналог» 11, запоминающего устройства 12, регистра промежуточной памяти 18, устройства сравнения 14, координатного устройстьа 15 визуального контроля, блока ручного задашгя граничных условий 1б, блока ручного управления структурой сетки 17 и блока питаш1я 18.

Для упрощения сетка представлена одним узлом. В действительности сетка мо?кет набираться по любой нужной схеме (прямоугольной, ромбической, звездной, объемной и т. д.) с необходимым количеством узлов. Каждый узел сетки состоит из фоторезисторов с индивидуальным источником управляющего света— оптронов.

Программа решения дифференциального уравнения в закодированном виде поступает через устроиство ввода 8 в программное устройство 4, которое выдает соответствующие команды ня блок задания грани шых условий

5 и на блок управления структурой сетки 7.

Блок задания граничных условий 5 преобразует поступающий из программного устройства

4 код и с помощью функциональных блоков вырабатывает соответствующие необходимым граничным условиям напряжения, которые через коммутатор граничных условий б поступают в определенные узловые точки сетки.

Устройство управления структурой сетки 7 в соответствии с программой вырабатывает команды, поступающие на соответствующие устройства блока задания структуры сетки 8.

Блок задания структуры сетки 8 с помощью г?реобразователя «код — аналог» формирует необходимые величины напряжений питания для управления световым лучом источника света ка?кдого фоторезистора сетки. В зависимости от яркости светового луча устанавливаются необходимые сопротивления фоторсзисторов, составляющих сетку. Лвтоматическим управлением яркости луча источника света можно в процессе решения уравнения автоматически управлять сопротивлением каждого оптрона и всей сетки в целом rio заданной программе.

Через промежутки времени, определяемые программой, узловые точки сетки в определенной последовательности с помощью выходного коммутатора 10 подключаются к выходному преобразователю «аналог вЂ к» !1, н результаты моделирования в двоичном коде поступают в запоминающее устройство 12. При необходимости результаты сразу могут быть зафиксированы с помощью цнфропсчятяющсго устройства. Если необходимо з?1фиксировяп узлы с равными значениями iioieliillil!лов в

liIr?;, т. е. снять эквипотеш1иалы, то соотвстствуloL,Iø этой вслич1шс нотешшала код переписывается из заномнrl3roùeãо устройства 12 в регистр нромсжуто шой памяти 18 и последовательно сравнивается устройством сравнения с кодах!и потенция.тов Всех Toil(I(сетки д.lя одного ll того же момента времени. Устройство сравнения 14 одновреъ1енно производ1гг нодcчет шола шагов сравнения и в случае равенства кодов выдает номер шага сравнеш я, т. с. номер узла сетки с необходимым потенциалом.

1-1омер узла сетки выдается на коордння гное мcTpolrcTBo 15 и можсT obITI зафиксирован цифропсчатающи м устройством.

Для контроля граничных условий, вели1ин соиротивлешш фоторезисторов и для выборочного просмотра потенциалов в узлах сетки

ripeднязначено устройство 15 в1 зх ального контроля. Контроль граничных условий и величины сопротивлений фоторезисторов осуществ" ляется с помощью выходного коммутатора !О.

Кроме автоматического ре?кима в устройстве предусмотрен ручной режим работы. В этом случае управление структурой сетки осуществляется с помощью блока ручного управления структурой сетки 17, а задание гра1шчных условий — с помощью блока ручного задания граничшях условий 1б.

Управление работой устройства осуществляется с пульта управления 1 через устройство управления 2, которое согласует работу блоков машины.

Контроль граничных условий и величины сопротивлений фоторезисторов осуществляется с помощью выходного коммутатора.

Предмет изобретения

Устройство для решения дифференциальных уравнений в частных производны.;, содержащее модель-сетку, блок управления, блоки задания начальных lr граничных условий, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, устройство визуального контроля. программное устройство, блок сравнения, запоминающее устройство, цифропечатающее устройство и координатный блок, оглича orr(cPcR. тем, что, с целью расширения класса решаемых уравнешш и увеличения скорости вычислешш, olio содержит оптроны, соединенные в сетку, образуюшую моделирующую среду переменной структуры — модель-сетку, и подключенные к ней последовательно соединенные блок задания структуры сетки и блок управления структурой сетки, причем сопротивление фоторезисторов оитронов управляется блоком зяд31шя структуры сетки путем изменения ггркости источника света, а блок управления с1руктурой сс1ки нодклк?чен к выходу npoiраммного устройства, дв друl выхода которого сосдииси;з! с Олокох! у правления мяш:111ы и с rixo ны. 1 э,1ск-.porrlrl 1ër коыммтатором ,»n;reли-сетки через цнфро-311алоговьш преоб287416

Составитель Е. В. Тимохина

Редактор Е. В. Семанова Тсхред А. А. Камышникова Корректор В. И. Жолудева

Звк;гз 389 i о Тираж 480

111-11.1И1И Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете,т1 iii,гс:ров С С1

Москва, /К-;35, Раушскаи ilао., д. 1,5

T п|ография, пр. Сапунова, 2 разователь и блок задания граничных условий, кроме того, выходы блока управления устройства подключены к программному устройству, к соединенному с ги1м устройству ввода программы, к блоку задания структуры сетки, к выходному и входному ком.мутаторам моделисстки, к запоминающему устройству и к блоку сравнения, причем выходной коммутатор через впалого-цифровой преобразователь соединен с запомина1ощим устройством, выход которого, так хке как и выход регистра промежуто гной памяти, подключен к блоку сравнения, соединенному с цифропечатающим блоком, и к коорд1шатному блоку, а устройство визуального контроля подключено к запоминающему устро1!ств и к Выходном; электронном 1 .Оммутатору модели-сетки.