Устройство для решения нелинейных задач теории поля

Устройство для решения нелинейных задач теории поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii)905829 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17 03 80 (21) 2895263/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 06 G 7/46

1Ьоударствкниыр кактитот оо делом изобретеиий и открытий

Опубликовано 15 ° 02 ° 82. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15.02. 82 (53) УДК 681. 333 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.И.Загарий, Б.Т.Сытник, В.Г.Пороцкий и Б.С.Левочко t

1 в ! ! !

t

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ

ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения нелинейных задач теплопроводности.

Известно устройство для решения

5 уравнений в частных производных, содержащее RC-сетку, потенциометр, блок повторения узлового напряжения и блок управления, причем блок повторения .узлового напряжения соединен с узловой точкой RC-сетки параллельно конденсатору RC-сетки, выход блрка повторения узлового напряжения соединен с потенциометром (1) .

Недостатком устройства является то, что у него сравнительно малый диапазон изменения эквивалентной емкости. подключаемой к узловой точке RC-сетки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащее RC-сетку, причем каждый резистор однии вы" водом соединен с узловой точкой, а другим через соответствующий ключ коммутации с обкладкой конаенсатооат а через широтно-импульсный иодулятор с блоком управляющих напряжений, выход широтно-импульсного модулятора подключен к входу ключа коимутации, ключи подзаряда, резисторы подзаряда и инверторы 123 .

В этом устройстве незначительный. диапазон изменения экеивалентной емкости, подключаемой к узловой точке сеточной модели

Сжв =С -(С1++fCR)l где С и С - емкости конденсаторов;

3 - коэффициент заполнения импульсов на выходе широтно-импульсного иодулятора, изменяющийся от 0 до 1.

Кроме того, при практической реализации таких устройств максииальная величина эквивалентной емкости ограничена габаритами конденсатора, что

905829 затрудняет решение нелинейных дифференциальныхх уравнений B частных производных в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является упро- 5 щение устройства и увеличение диапазона изменения эквивалентной емкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для решения нелинейных задач теории поля, содержащее сеточную модель, каждая узловая точка которой соединена с информационным входом первого кляча коммутации, выход которого подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, повторитель напряжения, выход источника напряжения через широтноимпульсный модулятор подключен к рр управляющему входу первого ключа коммутации, выход широтно-импульсного модулятора через инвертор соединен с управляющим входом второго ключа коммутации, выход первого 25 ключа коммутации соединен с входом повторителя напряжения, выход которого подключен к информационному входу второго ключа коммутации, выход которого соединен с соответствующей узловой точкой сеточной модели, выход повторителя напряжения является выходом устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства для решения нелинейных задач теории поля.

Устройство содержит резисторы 1 и накопительные конденсаторы 2, составляющие вместе RC-сетку (сеточную модель), первый 3 и второй 4 ключи

40 коммутации, повторитель напряжения инвертор 6, широтно-импульсный модулятор 7 (ШИИ) и источник напряжения 8.

Устройство для решения нелинейных задач теории поля работает следующим образом.

На вход модулятора 7 поступает управляющее напряжение, закон изменения которого определяет величину эквивалентной емкости узловой точки.

C,„, =Г{и р ) (!)

Широтно-импульсный модулятор 7 вырабатывает импул ьсы, длител ьност ь которых Ь является функцией напряжения упра вления, при этом вид фун кциональной зависимости (0) задается, исходя из вида решаемого нелинейного дифференциального уравнения в частных производных. Импульсы с выхода ИИМ 7 подаются на управляющий вход первого ключа 3 непосредственно и через инвертор 6 - на управляющий вход ключа 4. При наличии импульсов ключ коммутации 3 замкнут, ключ коммутации 4 - разомкнут, и наоборот. При отсутствии импульсов напряжение с конденсатора 2, подключенного к узловой точке через повторитель напряжения обладающий большим входным сопротивлением, подается в узловую точку сеточной модели. Так как повторитель напряжения 5 представляет собой источник напряжения постоянного тока с нулевым выходным сопротивлением, напряжение в узловой точке при отсутствии импульсов остается неизменным и не зависит от процессов, про- исходящих в соседних узловых точках.

Напряжение в !-ой узловой точке при одинаковых резисторах и нулевых начальных условиях описывается сле" дующим образом

С

fj(U)p ) (3) .где диапазон изменения скважности

Э (цдумр ) =о

Увеличение диапазона изменения эквивалентной емкости в узловой точ0,(пт)= а, (пт)+О;„(пт)) (1где — номер узловой точки;

R1 и CZ< - сопротивление и емкость резистора и конденсатора сеточной модели;

0 (nT), U, „(пТ) i Ц+ (nT) - напряжеъ ние в 1-ой, (i-!),(i+!) узловых точках; ь(0 яр )

Э" (U )=-- -----3"Р т коэффициент заполнения импульсов. п--1,2,.... - число периодов;

Т вЂ” период следования; постоянный коэффициент, характеризующий, соотношение резисторов В подклю- . ченных к i-ой узловой точке.

Эквивалентная емкость в i-ой узловой точке

Формула изобретения

1о

Составитель И. Дубинина

Редактор П.Повхан Техред Л.Пекарь Корректор А. Ференц

Заказ 367/65 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП !Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 9058 ке сеточной модели позволяет применить один конденсатор взамен набора конденсаторов, число которых зависит от максимальной величины номинального значения конденсатора усУ 5 тановленного в схеме устройства, и от типа решаемой задачи.

Устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащее сеточную модель, каждая узловая точка которой соединена с информационным входом первого ключа коммутации, выход которого подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала зо повторитель напряжения, выход источ-. ника напряжения через широтно-импульсный модулятор подключен к управ.

29 6 ляющему входу первого ключа коммутации, выход широтно-импульсного медулятора через инвертор соединен с управляющим входом второго ключа коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устрой ства, в нем выход первого ключа коммутации соединен с входом повторителя напряжения, выход которого подключен к информационному входу второго ключа коммутации, вь1ход которого соединен с соответствующей узловой точкой сеточной модели, выход повторителя напряжения является выходом у строй ст ва.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

И 358704, л. 6 06 а 7/46, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

И 566254, кл. G 06 6 7/46, 1975 (прототип).