Устройство для задания граничных условий

Устройство для задания граничных условий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{.5l )М. Кл.

606G 7148 с присоеднненнехт заявки Ж

Гасу®арстееееб кеетвтет. СССР ае алеем нзебретеввб и втхрьпкй (23) Приоритет (5З) УДК 681.

° 333 (088.8 ) Опубликовано 23.01.83. Вюллетеиь М 3

Дат» опублнковання описания 23.01.83 а

Ю. И. Мадевитый, О. С. Беканян и H. А. Komeaaa .q.-.q т -ф

f г „.,:; « .у г p,.« (72) Авторы изобретения

« Я«

« QB

Институт проблем машиностроения АН Украинской (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ

УСЛОВИЙ

Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и может быть: использовано в специализированных гиб. ридных вычислительных устройствах прн решении краевых задач математической физики.

Известно гибридное вычислительное устройство, содержащее К -сеткч. кодоуправляемые источники тока и вычислительные блоки. Для задания граничных условий в этом устройстве используются кодоуправляемые источники тока 1 1 .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее Я;сетку, два блока сопряжения, вычислительный блок, коммутатор, преобразователь, кодоуправляемые источники напряжения и кодоуправляемые резисторы. В этом устройстве функции задания граничных и начальных условий а также коррекции параметров сеточной модели в процессе решения выполняют кодоуправляемые источники напряжения и кодоуправляемые проводимости f2) .Недостатком известного устройства является то, что при задании граничных условий второго и третьего рода уменьшается быстродействие устройства в целом за счет ухудшения сходимости итерационного вычислительного процесса, что объясняется не полной адекватностью процессов, происходящих в моделируемом обьекте, а также за счет увеличения времени расчета корректируемого параметра, реализуемого кодоуправляемым сеточным элементом.

Бель изобретения — повышение быстр действия решения задачи.

Бель достигается тем, что в устройство, содержащее кодоуправляемый источник.напряжения, пять ключей и кодоуправляемый резистор, введены сумма» тор, операционный усилитель и три регистра, группы входов которых являются соответственно первой, второй и тре091 тьей группами входов задания дискретных эквивалентов напряжения и проводимости устройства, группа выходов первого регистра подключена к группе входов кодоуправляемого источника напряжения, выход которого соединен с информационными входами первого, второго и

i третьего ключей, выход третьего ключа подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с информацион- 10 ным входом четвертого ключа выход ксьторого соединен с выходом первого ключа и подключен к информационному входу кодоуправляемого резистора, выход которого является выходом устройства и соединен с выходом второго ключа и с информационным входом пятого ключа, выход которого подключен к входу опе- рационного усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, рр первый и второй выходы второго регист ра подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, третий выход второго .регистра соединен с управляющими входами третьего, д четвертого и пятого ключей, группа выходов третьего регистра подключена к группе управляющих входов кодоуправляемого резистора.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит регистр 1, кодоуправляемый источник 2 напряжения, ключи 3-7, сумматор 8, операционный усилитель 9, регистр 10, кодоуправляемый резистор 11 и регистр 12, группы входов 13-15 устройства.

Устройство работает следующим обра зом.

При электрическом моделировании краевых задач все разнообразие в задании начальных, граничн ..х условий и правых частей уравнений типа = †®-.»

1 х f6(1) сводится к определенным сочед9 таниям параметров О ., р, .), ц и - -, которые заключаются в узловую 3 1 аи точку сеточной модели, 1

Информация на первом 1 и втором

10 регистре меняется в процессе решьния задачи согласно алгоритму ее реше ния. Задание режима работы кодоуправляемого резистора происходит на стадии подготовки сеточной модели к решению.

Регистры 1 и 10 являются буферной памятью кодоуправляемых источника 2 на-! пряжения и резистора 11, которая нужна для организации одновременного занесения информации во все блоки 2 и 11

447 4 гибридного устройства при решении задачи, т.е. для распараллеливания вычислительного процесса. Сумматор 8 построен на операционном усилителе с использованием неинвертируюшего входа, à операционный усилитель 9 является повторителем с высоким входным сопротивлением, йля моделирования граничных условий третьего рода с регистра 12 подается сигнал на замыкание ключей 3, 4 и 7. (Рассматривается пример решения задачи теплопроводности) .

На группы входов 13 и 14 регистров

1 и 10 поступает информация (в виде дискретных эквивалентов напряжения и проводимости), которая далее подается на входы кодоуправляемых источников 2 напряжения, и резистора 11, где преобразуется в аналоговые величины. Потенциал, полученный на выходе кодоуправляемого источника 2 напряжения, пропорциональный разности Т -Т (e)), через ключ 3 подается нв первый вход сумматора B. Сюда же через ключ 7 и операционный усилитель 9 подается потенциал, сформированный на выходе устройства, В результате сигнал на выходе сумматора 8 оказывается пропорциональным величине (Т -." (Щ .р ), а на кодоуправляемом резисторе, проводимость которого должна быть пропорциональна коэффициенту, возникает падение напряжения, пропорциональное разности Т - 1 ®)).

Таким образом, на выходе устройства, в граничной узловой точке формируется граничное условие О ГТс- Т(&Ц=- -- -„- где

З9 ц - коэффициент теплоотдачи, Т вЂ” температура среды, T(Q ) — температура узловой точки, расположенной на поверхности моделируемого объекта, - — тепловой лоа ди ток, Моделирование граничных условий второго рода осуществляется аналогично.

Разница заключается в том, что в процессе решения величина кодоуправляемой проводимости не изменяется.

При моделировании граничных условий первого рода с регистра 12 подается сигнал управления лишь на включение ключа 5 и на выход устройства, т.е. в граничную узловую точку подается потенциал с выхода кодоуправляемого источника. напряжения.

Для моделирования правой части уравнения (1) с регистра 12 поступают cd налы только на включение ключа 6. Тот да задаваемые потенциалы с выхода кодо5 9014 управляемого источника 2 напряжения непосредственно поступают на кодоуправляемый резистор 11.

Таким образом, предлагаемое устройство является универсальным, приспособленным как для моделирования граничных условий, так и реализации правых частей уравнений теплопроводности. Оно облегчает процесс моделирования задач математической физики, одновременно уменьшая время решения задачи.

Формула изобретения

Устройство для задания граничных условий, содержащее кодоуправляемый источник напряжения, пять ключей и кодоуцравляемый резистор, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с целью повыше- 20 ния быстродействия, в него введены сумматор, операционный усилитель и три регистра, группы входов которых являются соответственно первой, второй и третьей

- группами входов задания дискретных эк- 25 вивалентов напряжения и проводимости .устройства, группа выходов первого регистра подключена к группе входов кодоуправляемого источника напряжения, выход которого соединен с информационными вхо- щ дами первого, второго и третьего ключей, 47 6 выход третьего ключа подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с информационным входом чеч вертого ключа, выход которого соединен с ab.õîäîì первого ключа и подключен к информационному входу кодоуправ;ляемого резистора, выход которого является выходом устройства и соединен с выходом второго ключа и с информа:ционным входом пятого ключа, выход которого подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый и второй выходы второ1.о регистра подключены соответственно к управляюшим входам первого и второго ключей, третий выход второго регистра соединен с управляюшими входами третьего, четвертого и пятого ключей, группа выходов третьего регистра подключена к группе управляющих входов кодоуправляемого резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Родэ Э. Э ., Спалвинь А. П. Гибридные вычислительные системы типа

"сетка-UBN";"Àâòîìàòmêà и телемеханика», 1972, % 9. с. 115-121.

2. Авторское свидетельство СССР

Ми 491963, кл. GOGG 7/56,.1975 (прототип) .

ВНИИПИ. Заказ 136/6

Тираж . 704 Подписное

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