Устройство для задания граничных условий

Устройство для задания граничных условий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ная патентно-Т<, иче „-кая

6 о неге a I Б А

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111 783809

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24р179 (21) 2716243/18-24

Р1) М. Кл.

G 06 G 7/48 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано ЗЦ11,80. Бюллетень Йо 44

Дата опубликования описания 051280 (53) УДК 681. 333 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. П. Камаев, tO. H. Коломийцев и И. A. Френкель (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ

УСЛОВИЙ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для задания граничных условий на электрических моделях при моделировании физических полей с нелинейными характеристиками среды.

Известно устройство для задания граничных условий, содержащее RC-сетку, блок задания температуры внешней среды, блок задания коэффициента теп- 10 лообмена, преобразователь частоты в проводимость, преобразователь напряжения в частоту и формирователь управляющих импульсов Щ .

Наиболее близким техническим реше- 15 нием к изобретению является устройство для задания граничных условий, содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания нанря- 2О жений. и граничные узлы сеточной модели соединены соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, выход блока задания эталонных напряжений подключен к третьему входу бло2 ка коммутации, блок задания переменных коэффициентов и .блок инвертирования (2g . Недостатком известных устройств является низкое быстродействие. . 30

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для задания граничных условий, содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания напряжений и граничные узлы сеточной модели соединены соответст- . венно с первым и вторым входами блока коммутации, выход блока задания эталонных напряжений подключен к третьему входу блока коммутации, введены блок граничных резисторов и функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому входу сумматора, первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с вторым входом блока сравнения и с входом функционального преобразователя, третий выход блока коммутации подключен к второму входу сумматора, выход блока сравнения подключен к четвертому входу блока коммутации, четвертый выход которого соединен с входом блока запоминания напряжений; выход которого подключен к входу блока граничных резисторов, выход которого соединен с вторым входом блока коммутации.

783809

На чертеже приведена блок-схема

1 .устройства для задания граничных условий.

Устройство содержит блок 1 задания

-эталонных напряжений, блок 2 коммутации, блок 3 запоминания напряжений, сеточную модель 4 с граничными узлами, блок 5 граничных резисторов, функциональный преобразователь 6, сумматор 7 и блок 8 сравнения.

Рассмотрим работу устройства на примере решения нелинейной тепловой О задачи с граничными условиями третьего рода, когда коэффициент теплопроводности зависит от температуры. При помощи интегральной подстановки ф(Т) .f Фс (Т)дТ нелинейное уравнение теп- 15 лопроводности переводится в линейное дифференциальное уравнение относительно теплового потенциала ф, а граничные усЛовия третьего рода

- я (т) — =os (т,-тД,, (1)

ЭТ ?6 где Т - температура граничной поверхности тела

Тй — температура средч, становятся нелинейными

25 д ос(Тг(цэг с(срс)) ° (2)

3 Р конечно-разности ая аппрок симация уравнения (2) моделируется на данном 30 устройстве. Электрический ток-аналог левой части уравнения (2), протекающий через граничные резисторы блока 5, должен соответствовать правой части . Уравнения (2). Это достигается за счет!5 поддержания на выходах блока 3 запоминания напряжений потенциалов

-(—;„- ;„1",„ где 4 М, Т„ — масштабные множители.

Напряжения-аналоги тепловых потен- циалов ф./ф,„поступают с граничных узлов сеточной модели 4 через блок 2 комму-, тации на вход функционального преобра-1я зователя 6, настроенного на зависимость Ф„/ф „, -Ч„/ ) . Напряжение Ф -/ N- Ã /Ò, с выхода функционального преобразова теля 6 поступает иа один из входов сумматоРа 7. С блока 1 задания эталонЭм ных напряжений на другой вход сумматора 7 через блок 2 коммутации подается напряжение Рб/ Р„,соответствующее температуре окружающей среды. С выхода сумматора 7 напряжение, соответствующее правой части формулы (3), поступает на первый вход блока 8 сравнения. На второй вход блока сравнения через блок

2 коммутации подается напряжение с выхода блока 3, йостроеййого, йапример, на цифроаналоговых преобразова- Я) ! телях с памятью, количество которых соответствует числу граничных узлов модели.

Блок 8 сравнения реализуется, например, как дифференциальный усилитель с генератором, изменяющим коды цифроаналоговых преобразователей бло- . ка 3 запоминания напряжений в зависимости от знака рассогласования входных напряжений дифференциального усилителя. Блок сравнения изменяет выходнйе напряжения блока запоминания напряжений до достижения их равенства напряжению выхода сумматора при последовательном обходе блоком 2 коммутации всех граничных узлов модеЛи 4. Обход граничных узлов модели 4 совершается до соответствия напряжений в граничных узлах 4 модели формуле (3) с заданной точностью. Поэтому токи, поступающие в граничные узлы модели 4 через резисторы блока 5, пропорциональны правой части уравнения (2) .

Введение новых блоков и связей между блокамй значительно увеличивает быстродействие устройства.

Формула изобретения

Устройство для задания граничных условий, содержащее сумматор, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход блока запоминания напряжений и граничные узлы сеточной модели соединены соответственно с первым и вторым входами блока коммутации, выход блока задания эталонных напряжений подключен к третьему входу блока коммутации, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены блок граничных резисторов и функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому входу сум-. матора, первый и второй выходы блока коммутации соединены соответственно с вторым: вхбдом блока сравнения и с входом функционального преобразователя, третий выход блока коммутации подключен к второму входу сумматора, выход блока сравнения подключен к четвертому входу блока коммуТации, четвертый выход которого соединен с входом блока запоминания напряжений, выход которого подключен к входу блока граничных резисторов, выход которого соединен с вторым входом блока коммутации.

Источники информации, принятые во вйимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 482765, кл. С 06 G 7/48, 1974.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 581475, кл. G 06 G 7/48, 1974 (прототип) .

783809

Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 8551/53

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Дубинина

Редактор Т. Рыбалова Техред С.Мигунова Корректор И ° Муска