SU1229781A1 - Устройство дл решени нелинейных задач теории пол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналоговой и гибридной вычислительной технике. С целью повьшени  точности в устройство дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство, регистры, блок пам ти, токозадающие резисторы таким образом, что к входу схемы сравнени  и к узловой точке сеточной модели подключены вход блока пам ти и один из выводов резистора, второй вьгоод которого соединен с выходом блока пам ти, вход синхронизации которого и выход переноса счетчика подключены к входу синхронизации первого регистра, выходы которого соединены с управл ющими входами ключей цифроуправл емых проводимостей, а его информационные входы - с выходами второго регистра, информационные входы которого подключены к выходам запоминающего устройства, а вход синхронизации - соединен с выходом схемы сравнени , вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразовател , входы которого соединены шинами с информационными выходами счетчика и адресными входами запоминающего устройства, информационные входы которого, входы сброса и счетный вход счетчика  вл ютс  входами устройства. Устройство может быть использовано при исследовании и моделировании объектов с распределенными параметрами. При этом развертьгаающее напр жение, форма которого определ ет характер моделируемой нелинейности, может задаватьс  возрастающей, убывающей и неоднозначной функци ми, 3 ил. i (Л ts9 Ю СО оо

Description

Изобретение относитс  к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено дл  решени  нелинейных уравнений в частных производных .

Цель изобретени  - повьппение точ- дости.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства дл  решени  нелинейных задач (схема представлена дл  одного узла); на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на фиг. 3 задаваемые нелинейные зависимости.

Устройство содержит сеточную модель 1 изh узлов, состо щую из циф- роуправл емых проводимостей 2 (ЦУП), схему 3 формировани  величины узловой проводимости, состо щую из цифрового генератора 4 развертьгоающего напр жени  и.запоминающего устройст- ва 5 (ЗУ), h схем 6 сравнени , вторую группу из h регистров 7, первую группу из h регистров 8, причем схема 6 сравнени , регистр 7 второй группы и регистр 8 первой группы образуют блок 9 управлени  параметрами сеточной модели 1. Устройство также включает блок 10 пам ти и токозадающий резистор 11.

Генератор 4 предназначен дл  формировани  развертьгоающего напр жени  Ucp(t), которое поступает на инвертирующий вход схемы 6 сравнени . Это позвол ет зафиксировать момент вре- мен и, в который происходит совпадение развертывающего напр жени  с потенциалом узла. В этот момент формируетс  значение узловой проводимости . В качестве генератора 4 используютс  последовательно включенные счетчик 12 и цифроаналоговый преобразователь 13 (ЦАП). Они образуют кусочно-ступенчатый аппрокси- матор, формирующий линейно-возрастающее напр жение с периодом Т.

Емкость счетчика 12 равна числу  чеек пам ти запоминающего устройств 5 и разр дности ЦАП 13. Емкость

rt

счетчика 12 выражаетс  числом 2 , где q - число разр дов счетчика 12. Назначение блока 10 пам ти состоит в запоминании узлового потенциала на врем  рещени  задачи на одном временном шаге и перезапись в узел этого запомненного узлового потенциала на следующем временном шаге через проводимость g, (резистор П).

22978IJ

Моделируема  нелинейность g(Uc) квантуетс  по времени числом шагов, равным максимальному числу тактовых импульсов, которое может быть про5 считано счетчиком 12 (т.е. число

шагов квантовани  по времени модели-- руемой нелинейности равно емкости счетчика 2). Значени  моделируемой функции в эти квантованные моменты

времени слзгжат априорной информацией о ррме моделируемой нелинейности g(Uo) и, в виде цифрового кода, записываютс  предварительно (до начала работы устройства) в  чейки па м ти запоминающего устройства 5, Запись информации в последнее происходит в строгой последовательности, т.е. по нулевому адресу (при равенстве нулю сигналов на всех адресных

шинах) записьюаетс . информаци  о

начальном значении g моделируе;мой нелинейности, по первому адресу (т.е. в случае, если только в младшем разр де адреса сигнал равен единице) записьтаетс  информаци  о значении моделируемой нелинейности дл  первого шага квантовани  и т.д.

Таким образом, код, записанньй в ЗУ 5, хранит информацию о форме моде30 лируемой нелинейности и определ ет значени  узловых проводимостей сеточной модели дл  различных щагов квантовани , в зависимости от потенциалов узловых точек.

35 Рассмотрим работу устройства дл  решени  нелинейных задач теории пол . Временные диаграммы (фиг. 2) даны дл  случа , когда моделируема  нелинейность g(Uo) задана возрастаю40 щей функцией (общность рассуждений по описанию работы устройства сохран етс  независимо от того, какой из функций, приведенных на фиг. 3, . описьюаетс  моделируема  нелиней45 ность).

25

Перед началом работы устройства счетчик 12« сбрасьшаетс  в нуль путем подачи на его вход R импульса сброса. Цосле установки счетчика 12 в исходное состо ние на его счетный вход подаютс  тактовые импульсы с частотой f. Код, получаемый на выходе счетчика 12, используетс  дл  двух целей: поступает на адресные входы ЗУ 5 и, тем самым, из последнего считываетс  число, соответствующее значению узловых проводимостей дл  данного шага квантовани  (значени  кода на выходе ЗУ 5, соответствующие значени м узловых проводи- мостей дл  разных шагов квантовани , обозначены условно точками на временных диаграммах фиг, 2), и г выхо- да счетчика 12 поступает на входы ЦАП 13 и служит дл  формировани  напр жени  развертки.

Схема 6 сравнени  позвол ет зафиксировать момент времени, когда раз- вертьшающее напр жение U,(t), получаемое на выходе ДАЛ 13, совпадает по амплитуде с узловым напр жением UQ . В этот момент времени число, считанное из ЗУ 5 (соответствующее значению узловой проводимости дл  шага квантовани , на котором происходит совпадение напр жений U(t) и UQ) и установленное на информационны входах регистра 8, записьшаетс  в последний.

При заполнении счетчика 12 на его выходе переноса 2 сформируетс  импульс, который управл ет работой регистра 8 и блока 10 пам ти. В этом случае регистр 8 передает на управл ющие входы ключей (не показано) ЦУП 2 число, определ ющее значение этих проводимостей дл  текущего временного шага, а блок 10 пам ти осу- ществл ет перезапись в узел запомненного узлового потенциала с предыдущего временного шага на текущий временной шаг через проводимость g (резистор 11). Счетчик 12 переводитс  в исходное состо ние первым тактовым импульсом, приход щим после переполнени  счетчика 12.

В первый период работы устройства

Устройство дл  решени  нелин задач теории пол , содержащее с НУю модель из п узлов, выполнен на цифроуправл емых проводимост п схем сравнени  и счетчик, сче вход которого подключен к такто

(совпадающий с первым периодом раз- 40 входу устройства, а каждый из п

вертывающего напр жени  Т), производитс  установка начального значени  узловой проводимости g. Происходит это следующим образом.

До прихода первого тактового им- 45 пульса на вход счетчика 12 его выходной код равен нулю. Так как выходы счетчика 12 св заны шинами с адресными входами ЗУ 5, то из последнего по нулевому адресу считываетс  код, 50 определ ющий начальное значение узузлов сеточной модели соединен первым входом соответствующей с сравнени , отличающее тем, что, с целью повышени  точ ти, в него введены цифроаналогов преобразователь, запоминающее ус ройство, п блоков пам ти, перва  группа из п регистров и втора  г па из п регистров и п токозадающ резисторов, причем j-й узел сето модели соединен с одним из вывод j-ro токозадающего резистора и с информационным входом j-ro блока пам ти (где ,...,n), выход ко рого подключен к другому выводу j-ro токозадающего резистора, вх сброса устройства подключен к вх сброса в нуль счетчика, выход пе

ловых проводимостей g

нач

Передним

фронтом импульса с выхода схемы 6 сравнени  этот код переписываетс  в регистр 8 (так как U в первый период решени  равно О, то импульс на выходе схемы 6 сравнени  по вл етс  в начале периода ра звертывающего напр жени  Т). В конце периода развертывающего напр жени  импульсом, с выхода переноса счетчика 12, начальное значение узловых проводимостей g переписываетс  в регистр 8 и устанавливаетс  на управл ющих входах ключей ЦУП 2.

10 ij 20

25 зо 5

Во второй период задача решаетс  при заданных значени х g Результат решени  в этот период в виде потенциала узла сравниваетс  с развертывающим напр жением схемой 6 сравнени . К моменту сравнени  t; этих напр жений на выходах ЗУ 5 устанавливаетс  новое значение узловых проводимостей g| . Оно записьшаетс  в регистр 8 и поступает на управл ющие входы ключей ЦУП 2 с приходом импульса переноса от счетчика 12.

В последующие периоды описанные циклы работы повтор ютс , в результате чего параметры сетки измен ютс  в каждом периоде развертьшающего напр жени . Таким образом, в предлагаемом устройстве изменение параметров сеточной модели происходит автоматически , непосредственно в процессе решени  задачи и параллельно во всей области моделировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  решени  нелинейных . задач теории пол , содержащее сеточ- НУю модель из п узлов, выполненную на цифроуправл емых проводимост х, п схем сравнени  и счетчик, счетный вход которого подключен к тактовому

   0 входу устройства, а каждый из п

   узлов сеточной модели соединен с первым входом соответствующей схемы сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности , в него введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство , п блоков пам ти, перва  группа из п регистров и втора  группа из п регистров и п токозадающих резисторов, причем j-й узел сеточной модели соединен с одним из выводов j-ro токозадающего резистора и с информационным входом j-ro блока пам ти (где ,...,n), выход которого подключен к другому выводу j-ro токозадающего резистора, вход сброса устройства подключен к входу сброса в нуль счетчика, выход переноса которого соединен с выходами синхронизации п блоков пам ти и п регистров первой группы, выход каждого из которых подключен к управл ющим входам соответствующих цифро- управл емых Проводимостей сеточной модели, информационные выходы счетчика соединены с адресными входами запоминающего устройства и с входами цифроаналогового преобразовател , выход которого подключен к второму

   входу j-й схемы сравнени , выход которой соединен с входом синхронизации j-ro регистра второй группы, выход которого подключен к информационному входу j-ro регистра первой группы:, информационные входы запоминающего устройства  вл ютс  информационными входами устройства, выходы запоминающего устройства соединены с информационными входами j-ro регистра второй группы.

   /

   /-.

   Фив.1

   A«f

   Ut

   Составитель И. Дубинина Редактор И. Дербак Техред Л.Олейнгас Корректор: М. Самборска 

   Заказ 2452/50 Тираж 671Подписиое

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4