Устройство для решения задач теплопроводности

Устройство для решения задач теплопроводности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическик

Рвспублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. свид«ву— (22) Заявлено 090779 (2т)2792707/18-24 с присоединением заявки Й9(23) ПриоритетОпубликовано 15.0881, Бюллетень N9 30 (1)855682 (5!)м. кл3

G 06 G 7/56

ГосударетвеиинЯ комитет

СССР ло делам изобретеииЯ и открнтиЯ (53) УДК681. 333 (088. 8) Дата опубликования описания 15,08.81

Ю.М.Мацевитый, В.А.Маляренко, В.С.Шнро сов = — -- — ---... и К.И.Богатыренко (72) Авторы изобретения

Институт проблем машиностроения AH Украинской CCP (73) Заявитель

S (54 J УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для решения обратной задачи теплопроводности, т.е. для определения интенсивности теплообмена. между поверхностью тела и средой по известным температурам некоторых точек внутри тела.

Известно устройство для моделирования задач теплопроводности, содержащее функциональные преобразователи, блок минимизации сигнала рассогласования, сигабилизатор тока, пассивную модель, блок перемножения (1) .

Однако по своей структуре îíî является замкнутой системой управления и характеризуется наличием динамической ошибки, которая существенно снижает точность решения обратных задач.

Наиболее близким техническим ре- 2© шением к изобретению является устройство для моделирования обратной задачи теплопроводности, содержащее блок задания температур, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, модель поля, интегратор, усилитель мощности, источник света и блок формирования внешнего термического сопротивления, первый вход которого соединен с выходом блока зада- ЗО ния температур, выход — co входом модели поля, а второй вход оптически связан с выходом источника света, ко входу которого подключен выход усилителя мощности, вход которого соединен с выходом интегратора, ко входу которого подключен выход блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом модели поля 2 .

Однако возможности этого устройства ограничены лишь решением стационарных задач, когда в качестве модели поля используется R-сетка или сплошная проводящая среда, например, электропроводная бумага. В случае же решения нестационарных задач в качестве модели поля обычно используется

RC-сетка. Ввиду того, что период решения задачи на RC-сетке составляет всего несколько десятков мсек, интерционность исполнительных элементов оптической следящей системы, используемой в известном устройстве, ие позволяет оперативно управлять блоком формирования внешних термических сопротивлений со скоростью решения задачи. Это обстоятельство не позволяет решать обратные задачи нестационарной теплопровадности с помощью рассмотрен855682 ного устройства и тем самым существенно сужает область его применения.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что

° ° в устройство для решения задач теплопроводности, содержащее и каналов, каждый из которых содержит интегратор, выход которого через соответствующий усилитель мощности подключен к входу соответствующего источника тока, выход которого оптически связан с первым входом соответствующего блока формирования внешнего термического сопротивления, выход первого блока задания температур соединен со вторыми входами блоков формирования внешнего термического сопротивления всех каналов, выход RC-сетки подключен к первому входу блока сравнения, введены группы ключей, второй блок задания температур и генератор такто- 2О вых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей пер-. вой и второй групп, выход блока формирования внешнего термического сопротивления каждого канала через соответ — Z5 ствующий ключ первой группы подключен к входу RC-сетки, выход второго блока задания температур соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к информационным входам ключей второй группы, выходы которых соединены со входами соответствующих интеграторов.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство для решения задач теплопроводности состоит из первого и второго блоков 1 и 2 задания температур, RC-сетки (модели поля) 3, блока

4 сравнения, интеграторов 5, усилителей мощности 6, источников 7 света, 4О блоков 8 формирования внешних термических сопротивлений, первой и второй групп ключей 9 и 10, генератора 11 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим 45 образом.

Полное время решения задачи t разбивается на циклы О-с„, t„ -й

-t где i — число участков an1 1 > проксимации функциОнальной зависимос- о ти Т = f(t), формируемой блоком задавн ния температур 2 в виде пропорционального ей напряжения U H (t ) .

М.

В момент времени О-с сигнал 0 „(t) иэ узловой точки RC-сетки 3, пропорциональный температуре Т (t) в этой точке тела, поступает на вход блока

4 сравнения, на второй вход которого подается напряжение 0<> (t) с выхода блока 2. Сигнал ошибки u ()

Ut,11(t) — О", () через замкнутый ц)

&н в период О-с1, соответствующий ключ иэ группы ключей 10, поступает на вход интегратора 5, затем усиливает-, ся усилителем 6 мощности и изменяет яркость свечения лампы накаливания источника 7 света, который управляет блоком 8 формирования внешнего термического сопротивления, в качестве которого можно испольэовать фотоэлементы, например, фоторезистор. Последний связан с одной стороны с блоком 1 задания температур, который формирует напряжение U (t), пропорциональное температуре среды Тс (с), а с другой через соответствующий ключ из группы ключей 9 — с граничной точкой RC-сетки 3. Сопротивление фотореэистора в этом случае является аналогом внешнего термического сопротивления на данном участке поверхности. С изменением освещенности изменяется сопротивление фоторезистора, а, следовательно, и величина тока

j (t), поступающего в сетку 3 и определяющего величину напряжений ее узловых точек, что приводит соответственно к изменению величины сигнала ошибки u (t) и напряжения на выходе соответствующего усилителя 6, которое является по сути дела сигналом управления для источника 7.

B момент времени t„ - и замкнуты соответствующие ключи групп. Процесс аналогичный описанному, протекает для второго участка аппроксимации функции 0> (t) и т.д.

3а счет периодизации процесс решения повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто равенство u ()=

u>Ä (t) или UZ (t) = О в каждый иэ вышеуказанных моментов времени. При этом на входах интеграторов 5 будут действовать сигналы, близкие к нулю, а на выходах — напряжения, соответствующие предыдущим значениям 0 (), при которых сопротивление блоков 8 достигло величин, определяющих такое значение тдка Д (t), при котором

U8„ (t) = Ugg (t). Это означает, что сопротивления блоков 8 достигли величины, соответствующей внешнему термическому сопротивлению на этом участке поверхности в определенные моменты времени

Величина коэффициента теплообмена при этом определяется по формуле

R ° Х

Ю(с)

1. где R — сопротивление между граничным узлом RC-сетки и узлом ближайшем к нему; коэффициент теплопроводности;

h . — шаг сетки;

R (t) — величина сопротивления уси1 лителя 6.

Применение интерационного режима работы устройства, который достигается схемным путем, а .именно, введением генератора тактовых импульсов и ключей, позволяет расширить функциональные воэможности специализированных средств

8556 82

Формула изобретения

Составитель И ° Дубинина

Техред А. Савка Корректор В. Синицкая

Редактор М. Погориляк

Заказ 6916/70 Тираж 745 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретени.t и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.-Ужгород, ул. Проектная, 4 аналоговой вычислительной. техники и повысить точность решения.

Устройство для решения задач тепло- 5 проводности, содержащее и каналов, кажцый иэ которых содержит интегра-. тор, выход которого через соответствующий усилитель мощности подключен к входу соответствующего источника тока, выход которого оптически связан 1О с первым входом соответствующего блока формирования внешнего термического сопротивления, выход первого блока задания температур соединен со вторыми входами блоков формирования внеш-15 него термического сопротивления всех каналов, выход RC-сетки подключен к первому входу блока сравнения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него вве- Щ дены группы ключей, второй блок задания температур и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей первой и второй групп, выход блока формирования внешнего термического сопротивления каждого канала через соответствующий ключ первой группы подключен к входу RC-сетки, выход второго блока задания температур соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к информационным входам ключей второй группы, выходы которых соединены со входами соответствующих интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 358706, кл. 0 06 6 7/56, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 536496, кл. G 06 G 7/48, 1975 (прототип).