Устройство для решения обратнойзадачи теплопроводности

Устройство для решения обратнойзадачи теплопроводности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

G 06 G 7/56

Гееудврственный комитет

СССР

IIo делам нзебретеннй н аткрмтнй

Опубликовано 15.05.8! Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.81 (53) УДК 681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Мацевиты й, В. А. Маляренко, В.

ыренко т м --а тс е/

/:;:=

Институт проблем машиностроении Атт аитсраиисной а,а. т (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ

ЗАДАЧИ ТЕПЛО ПРО ВОДНОСТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для определения коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью тела по известным температурам некоторых точек внутри тела в случае решения обратной задачи нестационарной теплопроводности.

Известно устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержашее функциональные преобразователи, усилители постоянного тока, управляемый стабилизатор тока, PC-сетки, блоки перемножения (1).

Однако это устройство является по своей структуре замкнутой системой управления и характеризуется наличием систематической динамической ошибки, что обусловливает значительную погрешность при решении обратных задач.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для решения задач теплопроводности, содержащее пассивную модель, блок питания, следящие системы, выполненные в виде сервопривода, усилители, сумматоры, блок сумматоров-вычис2 лителей, регулируемые резисторы; делитель напряжения (2) .

Однако возможности этого устройства ограничены лишь решением стационарных задач, когда в качестве пассивной модели используется R-сетка или сплошная проводящая среда, например электропроводная бумага. В случае же решения нестационарных задач в качестве пассивной модели обычно используется RC-сетка. ввиду того, что период решения задачи на RC-сетке составляет всего несколько десятков микросекунд, инерционность исполнительных элементов электромеханической следящей системы, используемой в известном устройстве, не позволяет оперативно изменять величину регулируемых резисторов со скоростью решения задачи. Это обстоятельство не позволяет решать обратные задачи нестационарной теплопроводности с помощью известного устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет возможности решения нестационарных задач и повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержашее RC-сетку, узловые

830432

5 о

15 где

Формула изобретения точки которой подключены к первым входам сумматоров-вычислителей, вторые входы которых соединены с выходами первого функционального формирователя, выходы сумматоров-вычитателей подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, следящие системы, каждая из которых выполнена в виде сервопривода, ротор которого механически связан с подвижным контактом соответствующего регулируемого резистора, первые выводы которых соединены с выходом второго функционального формирователя, введены генератор тактовых импульсов и две группы ключей, причем информационные входы ключей первой и второй групп соединены,с вторь|ми выводами регулируемых резисторов и выходом усилителя соответственно, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам ключей групп, выходы которых соединены соответcTBcнно с граничным узлом RC-сетки и входами сервоприводов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для решения обратной задачи теплопроводности.

Устройство состоит из функциональных формирователей 1 и 2, RC-сетки 3, сумматоров-вычитателей 4, сумматора 5, усилителя

6, двух групп ключей 7 и 8, сервоприводов

9, регулируемых резисторов 10, генератора 1 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом

Сигналы U*(t) из узловых точек модели 3 в момент времени to — (t поступают на вход сумматоров-вычитателей 4, на вторые входы которых подаются сигналы с выходов функционального формирователя 2.

Этот формирователь формирует напряжения U(t) пропорциональные температурам

T(t) в некоторых точках тела и изменяющиеся во времени по известному закону.

Формирователь 1 вырабатывает сигнал, пропорциональный температуре среды. В 4о это время одноименные ключи групп 7 и 8 замкнуты, а остальные разомкнуты. С выхода сумматоров-вычитателей . 4 сигналы рассогласования Up(t) = U(t) — U" (t) поступают на сумматор 5, а затем суммарный 45 сигнал рассогласования U<(t) подается на вход усилителя 6 и через соответствующий замкнутый ключ группы 8 на управляющую обмотку соответствующего сервопривода 9, pomp которого, вращаясь, изменяет положение движка одного из регулируемых ре- 50 зисторов Rq, а, следовательно, и величину

его сопротивления. Это, в свою очередь, приводит к изменению величины тока, втекающего в RC-сетку, а, значит, и величины потенциалов узловых точек. В момент времени t замыкается следующая пара ключей групп 7 и 8, остальные разомкнуты и в период t i — t z сигнал рассогласования

U (t) управляет величиной резистора R z и т. д., соответственно для периодов tz — 1 ... — где i — количество участков аппроксимации функции T(t). За счет перио дизации процесса, характерной для RC-сеток решение может повторяться до тех пор, пока сигналы рассогласования Б (t) соответственно для периодов — не становятся равными нулю.

Это означает, что сопротивления К ь R z,""

R „достигли величин, соответствующих внешним термическим сопротивлениям на этом участке поверхности в определенные периоды времени. величина коэффициента теплообмена в этом случае определяется по формуле р — сопротивление сетки между граничным узлом и узлом, ближайшим к граничному, 4 — шаг RC-сетки, Л -коэффициент теплопроводности, R(t)- величина регулируемого резистора, отработанная устройством в определенные периоды времени <о 1 ....(„-, Таким образом, благодаря итерационному режиму, который достигается схемным путем, а именно (введением групп ключей и генератора тактовых импульсов расширяются функциональные возможности устройства.

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности, содержащее RC-сетку, узловые точки которой подключены к первым входам сумматоров-вычитателей, вторые входы которых соединены с выходами первого функционального формирователя, выходы сумматоров-вычитателей подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, следящие системы, каждая из которых выполнена в виде сервопривода, ротор которого механически связан с подвижным контактом соответствующего регулируемого резистора, первые выводы которых соединены с выходом второго функционального формирователя, отличаюи1ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности решения нестационарных задач и повышения точности, в него введены генератор тактовых импульсов и две группы ключей, причем информационные входы ключей первой и второй групп соединены с вторыми выводами регулируемых резисторов и выходом усилителя соответственно, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам ключей групп, выходы которых соединены соответственно с граничным узлом RC-сетки и входами сервоприводов.

830432

6 электрических моделях. ИФЖ, т. ХХ11, № 2, 1972, с. 310 — 315.

2. Авторское свидетельство СССР № 297970, кл. G 06 G 7/46, 1969 (прототип).

Составитель И. Дубинина

Редактор И. Касарда Техред А. Войкас Корректор М. Шароши

Заказ 3710/80 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прокофьев В. Е. К решению обратных задач нестационарной теплопроводности на

l

I