Аналого-цифровая система для решения задач теории поля
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОП ИСАНтИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<.ц 543002
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.74 (21) 2087895/24 с присоединением заявки ЛЪ (51) М. Кл."- G 06.1 3/00
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.01.77. Бюллетень Хв 2
Дата опубликования описания 07.02.77 (53) УДК 681.323(088.8) (72) Авторы изобретения
Ю. М. Мацевитый, Ю. А. Машкин и В. Л. Рвачев
Институт проблем машиностроения
АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ТЕОРИИ ПОЛЯ
AU=F с однородным краевым условием Дприхле
U=0 (на границе области) (1) приближенно может быть представлено в виде
U а(x, g) 5„гафт.(x, g), (2)
fj где функции в и ф, могут быть представлены в том плп ином виде, причем, функция сз отлична от нуля внутри рассматриваемой области и равна нулю на ее границе, а функция ф;; равна единице в i,!-м узле некоторой сетки, покрывающеи область, и равны нулю во всех остальных точках (узлах) . Функции
15 о(х, у) и тр;; могут быть представлены в виде формул, построенных с помощью R-операций
20 х= — х!
1 других плп с помощью нх композиций.
Тогда величина zi> может быть определена по формуле
U (х;,уу)
> (х;,у) где U(x;, у,) — значение искомой функции во внутренней точке (х;, у„-);
Ç0 о(х;,у,) — значение функции тл в той же точке.
ГосУдаРственный комитет (23) Г1риоритет
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения координатных функций при решении задач теории поля структурными методами для тел сложной геометрической формы.
Известна аналого-цифровая система, содержащая набор аналоговых блоков выполнения операций, соединяемых между собой по заданной программе с помощью устройства коммутации, которое управляется цифровой вычислительной машиной 11). Для этого в памяти ЦВМ хранится список, в который занесены все аналоговые блоки. Известна также аналого-цифровая система, выполняющая операции по моделированию процессов, содержащая аналоговые блоки, процессор, запоминающее устройство и многоканальное устройство сопряжения аналоговой и цифровой части системы (2). Эта система позволяет для решения задач теории поля использовать сеточные методы и получать решение лишь в отдельных точках исследуемой области, что в ряде случаев является недостаточным. Из известных систем наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система, содержащая аналоговую и цифровую вычислительные машины, блок коммутации, аналогоцифровой преобразователь и блоки выполнения R-операций (3).
Решение дифференциального уравнения второго порядка в частных производных типа хЛ,у = х+у — х + у (3) х k,ó = x+ у + х + у (3) 543002
Зо
Подставляя найденные значения z, в выражение (2) получаем аналитическое выражение для приближенного решения задачи U<(x,у).
Тогда координатная последовательность для того или иного вариационного метода (Ритца, Галеркина, наименьших квадратов и т. д.) может быть представлена в виде где (p„, ф, (i, j= 0, 1...) — некоторые полные последовательности полиномов (Чебышева, Фурье и т. п.).
Таким образом, вопрос о построении координатных последовательностей в свою очередь сводится к получению упомянутых выше величин.
Система, описанная в (2), позволяет получать величины, используя аналоговую модель исследуемой области из электропроводной бумаги, механический координатник и блоки выполнения R-операций, построенные на операционных усилителях. Однако эта система характеризуется малым быстродействием (снятие поля модели производится вручную), а также ограниченными возможностями в части реализации R-операций. С усложнением конфигурации исследуемого объекта и граничных условий сложность координатных функций возрастает и их формирование на аналоговом принципе может превратиться в трудно реализуемую проблему.
Целью изобретения является повышение коэффициента использования оборудования и увеличение быстродействия. В описываемой системе это достигается тем, что в нее для решения задач теории поля введены блок сопряжения и индикатор координат, выходы которого подключены к соответствующим входам блоков выполнения R-операций, вход соединен с выходом блока коммутации, выход аналогоцифровой вычислительной машины через последовательно соединенные блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блок сопряжения соединен со входом цифровой вычислительной машины, выход которой через блок сопряжения соединен со входом блока коммутации, выходы блоков выполнения
R-операций подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя.
На чертеже представлена блок-схема описываемой аналого-цифровой системы для решения задач теории поля.
Она состоит из аналоговой вычислительной машины 1, цифровой вычислительной машины
2, блока коммутации 3, аналого-цифрового преобразователя 4, блока сопряжения 5, индикатора координат 6, связанного с блоками выполнения Я-операций 7ь 7 ... 7 .
Конструктивно система может быть выполнена на базе простейших аналоговых машин, 35
50 дд
60 например на базе интеграторов, с соответствующим коммутационным полем. В качестве аналого-цифрового преобразователя могут быть использованы серийно выпускаемые блоки, блоки выполнения R-операций могут быть собраны на базе усилителей серийных аналоговых машин типа МН-10 или на базе усилителей, выполненных на интегральных схемах.
Напряжение, снятое в узле модели, образованной на машине 1, при помощи блока коммутации 3 поступает через аналого-цифровой преобразователь 4 и блок сопряжения 5 в цифровую вычислительную машину 2. Одновременно с этим индикатором соординат б фиксируются координаты вышеуказанного узла, информация о которых передается на блоки выполнения R-операций 7. ЦВМ через блок сопряжения запрашивает выходную информацию с соответствующих блоков выполнения
R-операций, которая через аналого-цифровой преобразователь 4 и блок сопряжения 5, поступает в ЦВМ, где формируются величины
z;;, участвующие в построении Up(x,у), к чему, в конечном счете, сводится построение координатных последовательностей.
Дальнейшее решение задачи производится также цифровой вычислительной машиной.
Формула изобретения
Аналого-цифровая система для решения задач теории поля, содержащая аналоговую и цифровую вычислительные машины, блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блоки выполнения R-операций, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования оборудования и увеличения быстродействия, она содержит блок сопряжения и индикатор координат, выходы которого подключены к соответствующим входам блоков выполнения R-операций, вход соединен с выходом блока коммутации, выход аналого-цифровой вычислительной машины через последовательно сосдппенные блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь и блок сопряжения соединен со входом цифровой вычислительной машины, выход которой через блок сопряжения соединен со входом блока коммутации, выходы блоков выполнения R-операций подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент США № 3795798, кл. 235 — 150.5, опубликован 1974.
2. Патент США № 3493731, кл. 235 †1.5, опубликован 1970.
3. Авторское свидетельство СССР № 43039F
М. Кл. G 06G 7/48, 1973.
543002
Составитель А. Жеренов
Техред Е. Петрова
Редактор Л. Тюрина
Заказ 103i11 Изд. ¹ 101 Тираж 899 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5
Типография, пр. Сапунова, 2