SU1179388A1 - Устройство дл решени инверсных задач нестационарной теплопроводности - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ , содержащее RC -сетку, компаратор, RS -триггер, Т -триггер , счетчик, элемент ИЛИ, причем выход R5 -триггера подключен к входам КС-сетки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности решени  задач, в него введены . управл емый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивный счетчик напр жени , элемент И-ПЕ, первый, второй и третий элементы И, инвертор, оперативное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь , который содержит элемент ИПИ, счетчик, оперативное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь , вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которого подключен к выходу счетчика функционального преобразовател ,первый ьход которого соединен с входом тактовых импульсов устройства, а второй вход счетчика функционального преобразовател  подключен к выходу элемента tUUl функционального преобразовател , входы которого соединены с входом записи температур в узло вых точках устройства, выход цифроаналогового преобразовател  функционального преобразовател  подключен к первым входам компаратора и дифференциального усилител , второй вход которого соединен с выходом RC-сетки, выход дифференциального усилител  подключен к первому входу I первого элемента И и через инвертор (Л . к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному входу Т -триггера, соединенному с первым входом цифрового делител  напр жени  управл емого генератора функции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммировани  импульсов устройства , выход первого элемента И ;о эо эо подключен к пр мому счетному входу реверсивного счетчика, к обратному счетному входу которого подключен выход второго элемента И, вход записи реверсивного счетчика подключен к выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, информационный вход которого подключен к вькоду реверсивного счетчика, стро- бирующий вход записи логического нул  оперативного запоминающего устройства подключен к шине нулевого потенциала, вход считывани  оператив-.

Description

ного запоминающего устройства соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с первым вхдом элемента И-НЕ и подключен к выходу реверсивного счетчика управл емого генератора функции, а второй вход элемента ИЛИ объединен со вторым входом элемента И-НЕ и подключен к пр мому выходу Т -триггера , вход которого подключен к синхровходу разделени  времени устройства , третий вход элемента И-НЕ сое-г динен с синхровходом вычитани  импульсов устройства и подключен к обратному входу счетчика и обратно .му входу реверсивного управл емого генератора функции, пр мой вход которого соединен с синхровходом суммировани  импульсов устройства, выход реверсивного счетчика управл емого генератора функции подклю79388

чен к первому входу цифроаналогового преобразовател  управл емого генератора функции, второй вход которого соединен с выходом цифрового делител  напр жени  управл емого генератора функции, выход цифроаналогового преобразовател  которого соединен со вторым входом компаратора , выход которого подключен к информационному входу счетчика, инверсньм выход счетчика подключен к R -входу R5 -триггера, пр мой выход счетчика соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к пр мому выходу Т -триггера, выход третьего элемента И подключен к 5 -входу КЗ-триггера, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым входом цифрового делител  напр жени  управл емого генератора функций.

Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  решени  инверсной нелинейной за дачи нестационарной теплопроводности , т.е. определени  зависимости коэффициента теплопроводности от температуры по известному закону из менени  температуры в некоторых точ ках исследуемого объекта. Цель изобретени  - повьшение точ ности решени  задач. На фиг;. 1 представлена функцио .нальна  схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - временна  диаграм ма работы устройства. Устройство дл  моделировани  инверсных задач нестационарной теплопроводности содержит RC-сетку 1, каждый узел которой состоит из импульсно-управл емых резисторов 2 и накопительных конденсаторов 3,PS триггер .4, счетчик 5, работающий в фазоимпульсном режиме, Т -триггер 6 компаратор 7, управл емый генератор 8 функции, состо щий из реверсивНого счетчика 9, цифроаналогового пре образовател  10 и цифрового делител ( напр жени ) 11, функциональный пре образователь 12, содержащий элемент ИЛИ 13, счетчик 14, оперативное запоминают;ее устройство 15, цифроаналоговый преобразователь 16, дифференциальный усилитель 17, элемент И-НЕ 18, элемент ИЛИ 19, инвертор 20, первый, второй и третий элементы И 21-23, реверсивный счетчик 24, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25. Блок 8 построен по принципу цифроступенчатого аппроксиматора. Наклон развертывающей функции регулируетс  цифровым делителем (напр жением) 11, сигнал управлени  на который в виде кодов чисел поступает с ОЗУ 25. Работа устройства сводитс  к определению на модели инерационным путем формы развертывающего напр жени  U(p(t), воспроизводимого блоком 8, которое моделирует искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры. Устройство работает следующим образом. Врем  решени  задачи раздел етс  на m периодов длительности Т. Из указанных и периодов нечетные соответствуют непосредственному решению задачи, а четные - останову решени  дл  корректировки параметров модели и измерени  результатов решени . На3

чалу решени  задачи npeflmecTByef подготовительный период, когда в элемент пам ти каждой узловой точки записываетс  произвольное начальное значение узловой проводимости. Дл  этого в подготовительный период из ОЗУ 25 считываетс  код начального значени  наклона развертывающего напр жени  U (t) . Этот сигнал измен ет коэффиц11ент делени  блока 11 таким образом, что на выходе блока 8 формируетс  развертывающее напр жение Ug с начальным наклоном (см. фиг. 2). Это напр жение сравниваетс  с напр жением U, формируемым функциональным преобразователем 12 так, что на выходе компаратора формируетс  пр моугольный импульс и, длительность которого несет информацию о потенциале узловой точки U в 1-й период решени  задачи. Срез импульса и осуществл ет сброс счетчика 5 в ноль, тем самым записыва  и запомина  в нем предварительное начальное значение узловой проводимостио На счетные входы счетчика 5 с синхровходов суммировани  и выхтитани  импульсов устройства подаютс  тактовые импульсы с частотой f, таким образом, что в первой половине периода они подаютс  на его пр мой вход, а во второй - на вычитающий вход. Счетчик 5 выполн ет в устройстве функцию элемента пам ти с фазоимпульсным способом представлени  информации и формирует симметрино расположенные относительно центра периода квантовани  управл ющие сигналы, подаваемые на управл ющие входы узловых проводимостей сетки. Решение задачи на устройстве начин иетс  с момента подачи на синхровход разделени  времени устройства

частоты fо V Каждый нечетный импульс переводит Т -триггер в состо ние 1, а каждый четный - в состо ние О, что необходимо дл  организации работы сетки в режимах Решение и Останов.

В период решени  задачи дл  формировани  управл ющих импульсов, определ ющих среднее значение проводимости , используетс  RS -триггер 4 (и на фиг. 2). В нерабочие периоды результат решени  запоминаетс  на конденсаторах 3,- во вто93884

рой половине нерабочего периода в компараторе 7 сравниваетс  напр жение развертки Ug, формируемое управл емым генератором функции, с напр жением, формируемым функциональным преобразователем 12 U,. В момент сравнени  на выходе компаратора

7формируетс  импульс, срез которого сбрасывает в ноль счетчик 5, та-/

О КИМ образом запоминаетс  момент времени сброса, несущий информацию о потенциале узловой точки Uo в конце j-ro периода решени  задачи, а следовательно , и о величине узловой проводимости g{Uoj ), котора  будет воспроизведена в модели в следующий (J + 1)-й период.

Процесс решени  инверсной задачи на устройстве сводитс  к поиску итерационным путем формы развертывающего напр жени  ), котора  модели V рует. искомую зависимость коэффициента теплопроводности от температуры.

Перед началом решени  задачи в ОЗУ 15 функционального преобразовате1 л  12, построенного по принципу цифро-ступенчатого аппроксиматора, дл  каждого временного интервала записываютс  коды известной температуры

0 в некоторой точке исследуемого тела.

8процессе решени  задачи эти коды в соответствующие временные интервалы цифроаналоговым преобразователем 16 преобразуютс  в напр жение,

5 которые сравниваютс  в дифференциальном усилителе 17 с. потенциалом узловой точки сетки в первой половине периода останова и с развертывающим напр жением U (t), формируемым RC-сет0 кой1 во второй половине периода

останова. В зависимости от знака разности положительный сигнал по вл етс  на выходе только одного из элементов И (21 или 22). В момент начала

5 сравнени  на остальные входы элемента И поступают импульсы с инвертирующего выхода Т -триггера 6 и тактова  , частота с синхровхода суммировани  импульсов устройства. Выходной сигнал

0 одной из элементов И (21 или 22) в виде тактовых импульсов поступает на пр мой или обратньш счетный вход счетчика 24, увеличива  или уменьша  значение управл ющего сигнала, записанное в него параллельно в конце периода решени . Код с выхода счетчика 24 в конце первой половины периода останова запоминаетс  в ОЗУ 25 при подаче на стробирующий вход записи логического О, на вход строба выборки посто нно подаетс  логический О. Таким образом, перва  итераци  задачи в первом интервале времени считаетс  законченной, и переходим к решению задачи на втором интервале При этом из ОЗУ 25 считываетс  код, формирующий развертывающее напр жение на выходе генератора функции блока 8 дл  второго интервала времени, который сравниваетс  с образцовым напр жением U{j, соответствующим второму Интервалу времени. После этого повтор ютс  все операции, рассмотренные, вьше дл  первого интервала времени. Так как процесс решени  на RC сетке многократно повтор етс , то корректировка решени  на каждом временном шаге будет осуществл тьс  автоматически. Процесс корректировки будет продолжатьс  до тех пор, пока напр жени , вьщаваемые блоком 12 дл  всех временных интервалов, не совпадут с соответствуклдим напр жением , получаемым на RC -сетке. Только после этого решение считаетс  законченным, а коды чисел, записанных в ОЗУ 25, определ ют форму развертывакщего напр жени , формируемого генератором функции 8 и котора  соответствует искомой развертывающей функции Urt,(t), моделирующей искомую нелинейную характеристику gCUp). Таким образом, благодар  введению новых элементов, повьш1аетс  точность решени  задач. -UlliiiMii lirriniiiiJiniii ynpai flWUftfi/ i Ixoff2 CmpoS Запись . fr 77fpu ..2 1 7 iiiiiii

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ИНВЕРСНЫХ ЗАЦАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее RC -сетку, компаратор, R5 -триггер, Т -триггер, счетчик, элемент ИЛИ, причем выход R5 -триггера подключен к входам RC-сетки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения задач, в него введены . управляемый генератор функции, включающий реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и цифровой делитель, второй реверсивный счетчик напряжения, элемент И-НЕ, первый, второй и третий элементы И, инвертор, оперативное запоминающее устройство, дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь, который содержит элемент ИЛИ, счетчик, оперативное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, вход которого подключен к выходу счетчика функционального преобразователя,первый ьход которого соединен с входом тактовых импульсов устройства, а второй вход счетчика функционального преобразователя подключен к выходу элемента ИЛИ функционального преоб разователя, входы которого соедине ны с входом записи температур в узло вых точках устройства, выход цифроаналогового преобразователя функционального преобразователя подключен к первым входам компаратора и дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом RC-c етки, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу первого элемента И и через инвертор к первому входу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к инверсному входу Т -триггера, соединенному с первым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, третьи входы первого и второго элементов И соединены с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход первого элемента И подключен к прямому счетному входу реверсивного счетчика, к обратному счетному входу которого подключен выход второго элемента И, вход записи реверсивного счетчика подключен к · выходу элемента И-НЕ, информационный вход реверсивного счетчика соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, информа-? ционный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, стро— бирующий вход записи логического нуля оперативного запоминающего устройства подключен к шине нулевого потенциала, вход считывания оператив-.

   ного запоминающего устройства соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого объединен с первым вхо дом элемента И-НЕ и подключен к выходу реверсивного счетчика управляемого генератора функции, а второй вход элемента ИЛИ объединен со вторым входом элемента И-НЕ и подключен к прямому выходу Т -триггера, вход которого подключен к синхровходу разделения времени устройства, третий вход элемента И-НЕ сое-г динен с синхровходом вычитания импульсов устройства и подключен к обратному входу счетчика и обратному входу реверсивного управляемого генератора функции, прямой вход которого соединен с синхровходом суммирования импульсов устройства, выход реверсивного счетчика управляемого генератора функции подклю чен к первому входу цифроаналогового преобразователя управляемого генератора функции, второй вход которого соединен с выходом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции, выход цифроаналогового преобразователя которого соединен со вторым входом компаратора, выход которого подключен к информационному входу счетчика, инверсный выход счетчика подключен к R -входу R5 -триггера, прямой выход счетчика соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу Т -триггера, выход третьего элемента И подключен к 5 -входу RS-триггера, выход оперативного запоминающего устройства соединен с вторым входом цифрового делителя напряжения управляемого генератора функции