SU1374258A1 - Apparatus for solving inverted heat conductivity problem - Google Patents
Apparatus for solving inverted heat conductivity problem Download PDFInfo
- Publication number
- SU1374258A1 SU1374258A1 SU864106315A SU4106315A SU1374258A1 SU 1374258 A1 SU1374258 A1 SU 1374258A1 SU 864106315 A SU864106315 A SU 864106315A SU 4106315 A SU4106315 A SU 4106315A SU 1374258 A1 SU1374258 A1 SU 1374258A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- inputs
- adder
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области вычислительной техники и предназначено дл расчета температурной зависи- мости теплопроводности материалов путем решени внутренней обратной задачи . Цель изобретени - повышение точности решени . Дл достижени поставленной цели в устройство введены пороговые блоки, элементы ИЛИ и блоки обратного преобразовани Кирхгофа, каждый из которых включает блок сравнени , интегратор, сумматоры и блоки умножени . Осуществление обратного преобразовани Кирхгофа возможно только при соблюдении услови физической реализуемости преобразуемой функции Д(Т)0. Поэтому в комплекс с блоками обратного преобразовани Кирхгофа должны работать блоки, обеспечивающие слежение за величиной Л(Т) и выдачу сигнала нарушени этого услови . В предлагаемом устройстве это осуществл ют пороговые блоки и элементы ИЛИ. 2 ил. g (ЛThe invention relates to the field of computer technology and is intended to calculate the temperature dependence of the thermal conductivity of materials by solving an internal inverse problem. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the solution. To achieve this goal, threshold units, OR elements, and Kirchhoff’s inverse transform units are introduced into the device, each of which includes a comparison unit, integrator, adders, and multiplication units. The implementation of the inverse Kirchhoff transformation is possible only under the condition of physical realizability of the transformed function D (T) 0. Therefore, in the complex with blocks of the Kirchhoff inverse transform, the blocks must be in operation, which ensure the tracking of the value of L (T) and the issuance of a signal of violation of this condition. In the proposed device, this is accomplished by threshold blocks and OR elements. 2 Il. g (L
Description
Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике и предназначено дл расчета температурной зависимости теплопроводности материалов путем решени внутренней обратной (инверсной) задачи.The invention relates to analog computing and is intended to calculate the temperature dependence of the thermal conductivity of materials by solving an internal inverse (inverse) problem.
При определении зависимости теплопроводности от температуры А(Т) по данным о стационарном тепловом про- цессе целесообразно основывать вычислени на модели теплопроводности, преобразованной подстановкой КирхгофаWhen determining the dependence of thermal conductivity on temperature A (T) from the data on the stationary thermal process, it is advisable to base the calculations on the thermal conductivity model transformed by the Kirchhoff substitution
е (т)ат. (1)e (t) at. (one)
Тогда моделирование нелинейности теплопроводности осуществл етс на пассивной модели (например, сетке резисторов или модели из электропроводной бумаги), а изменени аналоговых сигналов, обусловленный введенным преобразованием математической моде- ;1И, производ тс функциональньми преобразовател ми .Then the simulation of thermal conductivity nonlinearity is carried out on a passive model (for example, a grid of resistors or a model made of electrically conductive paper), and the changes in analog signals caused by the mathematical model-1, 1, transformation are performed by function converters.
Цель изобретени - повышение точ- нести решени .The purpose of the invention is to increase the accuracy of the solution.
На .фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема обратного преобразовани Кирхгофа.On .fig, 1 shows the block diagram of the device; in fig. 2 is a block diagram of the inverse Kirchhoff transform.
Устройство дл решени обратной задачи содержит пассивную модель 1, четыре блока 2-5 сравнени , блок 6 делителей напр жени , п ть сумматоров 7-11, три блока 12 вьщелени модул , два ключевых элемента -13, фор- мирователь 14 импульсов, циклический регистр 15 сдвига, два интегратора 16 три блока 17 обратного преобразовани Кирхгофа, два элемента ИЛИ 18 и 19 И два пороговых блока 20. The device for solving the inverse problem contains a passive model 1, four comparison blocks 2-5, a block 6 voltage dividers, five adders 7-11, three blocks 12 in the module section, two key elements -13, a former 14 pulses, a cyclic register 15 shift, two integrators 16 three blocks 17 of the inverse Kirchhoff transform, two elements OR 18 and 19, and two threshold blocks 20.
Блок 17 обратного преобразовани Кирхгофа состоит из блока 21 сравнени , интегратора 22, трех блоков 23- 25 умножени и двух сумматоров 26 и 27.The Kirchhoff inverse transform unit 17 consists of a comparison unit 21, an integrator 22, three multiplication units 23-25 and two adders 26 and 27.
Устройство работает следующим об-- разом.The device works as follows.
Значение функции 0 при заданной температуре на границе вычисл ютс сумматором 8. Это возможно за счет представлени искомой функции полиномомThe value of the function 0 at a given temperature at the boundary is calculated by the adder 8. This is possible due to the representation of the desired function by a polynomial
)l(T)ao+a,H-a,jT2. (2)) l (T) ao + a, H-a, jT2. (2)
Здесь дл упрощени изложени вз т полином второй степени.Here, for simplicity, a second-degree polynomial is taken.
При этом устройство содержит два ключевых элемента 13 и два интегратора 16. В общем случае дл получени The device contains two key elements 13 and two integrators 16. In the general case, to obtain
5five
00
5 five
0 00 0
5five
зависимости, (т) в виде полинома п-й степени устройство должно содержать п ключевьк элементов и п интеграторов . При. этом блок 17 обратного преобразовани Кирхгофа будет содержать п+1 блоков умножени и п сумматоров . Степени полинома должно соответствовать также количество входов сумматоров 7, В, 10 и 11.dependencies, (t) in the form of a nth degree polynomial, the device must contain n key elements and n integrators. At. This block 17 of the inverse Kirchhoff transform will contain n + 1 multiplication blocks and n adders. The degree of the polynomial must also correspond to the number of inputs of adders 7, B, 10 and 11.
В соответствии с (1) функци в в граничной точке примет видIn accordance with (1), the function in at the boundary point takes the form
Т2 -ГЗT2-GZ
,,5 +ai5-,,, 5 + ai5-,
где Т - температура на границе пол .where T is the temperature at the border of the floor.
Чтобы получить на выходе сумматора 8 напр ение, пропорциональное 9, его входные резисторы устанавливаютс таким образом, что коэффициенты передачи по трем входам пропорциональны соответственно Т, и . При этом на входы подаютс потенциалы, пропорцинальные значени м а, а., и а соответствующего приближени .In order to obtain at the output of the adder 8 a voltage proportional to 9, its input resistors are set in such a way that the transmission coefficients on the three inputs are proportional to T, and, respectively. In this case, potentials proportional to the values a, a, and a of the corresponding approximation are supplied to the inputs.
На фиг. 1 показан один сумматор В дл задани граничных условий . В об-, щем случае их количество должно соот- етствовать числу участков границы- с различными значени ми Т.FIG. 1 shows one adder B for setting boundary conditions. In the general case, their number should correspond to the number of border sections with different values of T.
С выхода сумматора 8 напр жение, пропорциональное бр, подаетс на вход пассивной модели 1. Дл оценки степе- ни соответстви результатов .моделировани исходным данным задачи выходные потенциалы модели 1j пропорциональные 0, должны быть изменены в соответст- . ВИИ с процедурой обратного преобразовани Кирхгофа Т(0). I From the output of the adder 8, the voltage proportional to bp is fed to the input of the passive model 1. To assess the degree of consistency of the results of the simulation with the initial data of the problem, the output potentials of the model 1j proportional to 0 must be changed accordingly. VII with Kirchhoff T (0) reverse transformation procedure. I
Поскольку в - интервал строго положительной функции ;(Т) , .функции 0(Т) и Т(б) - монотонные, т.е. каждому значению 0 соответствует одно значение Т и наоборот. Значит Т по значению б может быть по.лучено при изменении Т во всем диапазоне, где Л(Т) , пока не будет достигнут минимум нев зкиSince C is the interval of a strictly positive function; (T), the functions 0 (T) and T (b) are monotone, that is, each value 0 corresponds to one value T and vice versa. This means that T by the value of b can be transmitted by a change when T changes in the whole range, where L (T), until the minimum gap is reached.
Т2 ТЗ/T2 TK /
, Т+а з , T + a z
В устройстве эта процедура осуществл етс блоком 17 обратного преобразовани Кирхгофа. Преобразуема величина 0 поступает на первьш вход блока 21 сравнени , на второй вход которого подаетс рассчитываема по схеме Горнера функци In the device, this procedure is carried out by a block 17 of the inverse Kirchhoff transform. Convertible value 0 is fed to the first input of the comparator unit 21, to the second input of which the function calculated according to the Horner scheme is applied
0(T) ((|2.T-b|i)T+ajT.0 (T) ((| 2.T-b | i) T + ajT.
(3)(3)
Дл вычислени полинома (3) служит блок 23 умножени , сумматор 26, блок 24 умножени , сумматор 27 и блок 25 умножени . Умножение на посто нные коэффициенты (1/3, 1/2) осуществл етс путем соответствующей настройки входных цепей блока 23 умножени и сумматора 26. При несовпадении потенциалов на входах блока 21 сравнени на вход интегратора 22 подаетс отличньш от нул сигнал, измен ющий выходной потенциал интегратора - аналог температуры Т. Изменение Т происходит до тех пор, пока напр жение на выходе блока 25 умножени не станет равным напр жению на первом входе блока 17 .обратного преобразовани Кирхгофа. В этом состо нии Т будет соответст- вовать величине преобразуемой функции ©при действующих в данньй момент а, а и а 2. Дл устойчивой работы схемы необходимо согласовать посто нные времени интеграторов 22 и 16 таким образом, чтобы темп изменени величин а, а и а был существенно ниже темпа изменени Т на выходах блоков 17 обратного преобразовани Кирхгофа.To calculate the polynomial (3), use multiplication unit 23, adder 26, multiplication unit 24, adder 27 and multiplication unit 25. The multiplication by constant coefficients (1/3, 1/2) is carried out by appropriate adjustment of the input circuits of multiplication unit 23 and adder 26. If the potentials at the inputs of the comparison unit 21 do not match, the input potential of the integrator 22 is different from zero. the integrator is an analogue of temperature T. A change in T occurs until the voltage at the output of multiplication unit 25 becomes equal to the voltage at the first input of unit 17. Kirchhoff's inverse transform. In this state, T will correspond to the value of the transformed function © with the a, a and a 2 operating at the given moment 2. For the stable operation of the circuit, it is necessary to match the time constants of the integrators 22 and 16 so that the rate of change of a, a and a was significantly lower than the rate of change of T at the outputs of blocks 17 of the reverse Kirchhoff transform.
С выходов блоков 17 обратного пре- образовани Кирхгофа значени Т, полученные моделированием, поступают на входы блоков 3-5 сравнени , на другие входы которых подаютс с делител 6 напр жени потенциалы, соответствующие известным из эксперимен та значени м температур в тех же точках образца. Разностные сигналы с выходов блоков 3-5 сравнени через блоки 12 выделени модул поступают на первые три входа сумматора 9, на чет- вертьм вход которого в момент нарушени услови положительности Я(Т) поступает импульс штрафа. В противном случае на этом входе держитс нулевой потенциал и выходное напр жение сумматора 9 пропорциональноFrom the outputs of the Kirchhoff inverse transform units 17, the T values obtained by simulation are fed to the inputs of the comparison units 3-5, the other inputs of which are supplied from the voltage divider 6 potentials corresponding to the experimentally known temperature values at the same points of the sample. Differential signals from the outputs of the 3-5 comparison modules, via the module 12 allocation module, arrive at the first three inputs of the adder 9, a quarter of which input at the moment of the violation of the positive condition I (T) receives a fine impulse. Otherwise, this input holds zero potential and the output voltage of the adder 9 is proportional to
.- .-
функции суммарной нев зкиtotal error functions
33
.,.
.. ..
где Т- - рассчитанное значение температуры дл i-й точки; Т - экспериментально измеренна where T- is the calculated temperature for the i-th point; T - experimentally measured
температура.temperature.
Количество блоков 3-5 сравнени и подключенных к ним блоков 12 выде- лени модул должно быть равно числу точек термометрировани , т.е. числу выходов пассивной модели 1. Данна The number of 3-5 comparison blocks and the allocation modules 12 connected to them must be equal to the number of thermometry points, i.e. the number of outputs of the passive model 1. Dunn
с with
ю 15 20 25 ju 15 20 25
о 35about 35
4040
4545
5050
55 55
схема построена в предположении, что таких точек три.the scheme was constructed under the assumption that there are three such points.
Значени коэффициентов а, а . и а определ ют искомую функцию при достижении (4) допустимого значени Еддп . Дл обнаружени такой ситуации в устройстве служит блок 2 сравнени , на один вход которого подаетс потенциал с выхода делител 6 напр жени , пропорциональный Е, а на второй вход- сигнал с выхода сумматора 9, пропорциональный Е. При равенстве U и Е выходной сигнал блока 2 сравнени становитс равным нулю. При этом формирователь 14 импульсов подает сигнал через элемент ИЛИ 19 на вход циклического сдвигового регистра 15. Через включенный ключевой элемент ,13 сигнал с выхода блока 2 сравнени поступает на вход одного из интеграторов 16, которые формируют выходные сигналы устройства, пропорциональные полиноминальным коэффициентам а и а искомой зависимости (2).The values of the coefficients a, a. and a, determine the desired function when (4) the permissible value of ODV is reached. In order to detect such a situation, a device 2 compares the device, to one input of which a potential is supplied from the output of the voltage divider 6, proportional to E, and to the second input is a signal from the output of adder 9, proportional to E. If U and E are equal, the output signal of block 2 the comparison becomes zero. In this case, the pulse shaper 14 supplies a signal through the OR element 19 to the input of the cyclic shift register 15. Through the switched on key element, 13 a signal from the output of the comparator unit 2 is fed to the input of one of the integrators 16, which form the output signals of the device proportional to the polynomial coefficients a and a the desired dependency (2).
Коэффициент а согласно (2) равенThe coefficient a according to (2) is equal to
(,- .Тр, l (5) где - известное значение коэффициента теплопроводности при температуре Т.(, -. Tr, l (5) where is the known value of the thermal conductivity coefficient at temperature T.
Дл вычислени а по формуле (5) служит сумматор 7, на входы которого, кроме сигналов, пропорциональных а. и aj, подаетс напр жение с делител 6, соответствующее Л.To calculate a by formula (5), adder 7 is used, to the inputs of which, in addition to signals proportional to a. and aj, voltage is supplied from divider 6, corresponding to L.
С выхода сумматора 7 и с выходов интеграторов 16 потенциалы, пропорциональные а, а и aj подаютс также на входы блоков 17 обратного преобразовани Кирхгофа и сумматоров 8, 10 и 11. Сумматоры 10 и 11 служат дл определени значений искомой функции Д(Т) в крайних точках допустимого дл данной задачи интервала температур - Т;,„ и Т„о . Дл этого входные резисторы сумматоров 10 и 11 настраиваютс , таким образом, чтобы коэффициенты передачи по равным входам были 1 . П«н и 1. Т„„,с , Т2,„.. соответственно . Тогда сумматоры 10 и 11, получа на входы потенциалы, пропорциональные а, а, и а, вычисл ют в соответствии с (2) величины л( ) и Л(Т„акс). Если ;() и ) положительны, есть основание считать, что вьтолн етс условие физической реализуемости искомой функции А(Т). Если же выходное напр жение сумматора 10 или 11 снижаетс до нул , чтоFrom the output of the adder 7 and from the outputs of the integrators 16, potentials proportional to a, a and aj are also fed to the inputs of blocks 17 of the inverse Kirchhoff transform and adders 8, 10 and 11. Adders 10 and 11 serve to determine the values of the desired function D (T) in the extreme points of the temperature range acceptable for this task are T ;, „and T„ o. For this, the input resistors of the adders 10 and 11 are adjusted so that the transfer coefficients for the equal inputs are 1. P “n and 1. T„ „, s, T2,„ .. respectively. Then the adders 10 and 11, obtaining potentials proportional to a, a, and a to the inputs, calculate the values of l () and L (T = ax) in accordance with (2). If; () and) are positive, there is reason to believe that the condition of the physical realizability of the desired function A (T) is fulfilled. If the output voltage of the adder 10 or 11 decreases to zero, which
говорит о попадании в недопустимый режим работы устройства, на выходах одного из пороговых блоков 20 скачком измен етс потенциал, которьй через элемент ИЛИ 18 подаетс на сумматор 9 и через элемент ИЛИ 19 - на циклический регистр сдвига. Тем самым минимизируема функци увеличиваетс , т.е. ей назначаетс штраф, и, кроме то- го, в режим интегрировани включаетс другой интегратор 16. Это приводит к тому, что параметр а., при варьировании которым произошло нарушение положительности Л(Т), приобретает физически оправданное значение и вместо него начинает настраиватьс другой полиноминальньй коэффициент.indicates that the device is in an unacceptable mode of operation, the potential of the outputs of one of the threshold blocks 20 abruptly changes, through the OR 18 element, to the adder 9 and through the OR 19 element to the cyclic shift register. Thereby, the minimized function is increased, i.e. it is fined, and, moreover, another integrator 16 is included in the integration mode. This leads to the fact that the parameter a., when varying which a violation of the positiveness of L (T) occurred, takes on a physically justified value and instead begins to tune another polynomial coefficient.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864106315A SU1374258A1 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Apparatus for solving inverted heat conductivity problem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864106315A SU1374258A1 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Apparatus for solving inverted heat conductivity problem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1374258A1 true SU1374258A1 (en) | 1988-02-15 |
Family
ID=21252344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864106315A SU1374258A1 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Apparatus for solving inverted heat conductivity problem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1374258A1 (en) |
-
1986
- 1986-08-18 SU SU864106315A patent/SU1374258A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 636636, кл. G 06 G 7/48, 1977. Авторское свидетельство СССР № 840967, кл. G 06 G 7/56, 1979. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1374258A1 (en) | Apparatus for solving inverted heat conductivity problem | |
US5655108A (en) | Pattern-evaluation aiding device and method for the same | |
JP2912285B2 (en) | Transient analysis method for analog / digital mixed circuits | |
RU1795479C (en) | Analog signal divider | |
RU2805259C1 (en) | Code-to-frequency converter | |
Surdu | Variational method of calibration of impedance meters. Part 1. Basic assumptions | |
SU860001A1 (en) | Device for electronic circuit syhthesis | |
RU2099865C1 (en) | Method for measuring of time intervals | |
SU446942A1 (en) | Delay device | |
SU661565A1 (en) | Function generator | |
JP3071875B2 (en) | IC test equipment | |
SU648985A2 (en) | Arrangement for measuring characteristics photographic systems | |
SU783987A1 (en) | Precision voltage-to-code converter | |
SU1268554A1 (en) | Device for solving heat conductivity inversion problems | |
SU596964A1 (en) | Computer | |
Cheng et al. | Time-domain-analysis of dyadic-invariant systems | |
SU1030742A2 (en) | Device for forming voltage proportional to pulse frequency logarithm | |
SU1453421A1 (en) | Device for solving nonlinear heat conductivity equations | |
SU840967A1 (en) | Device for solving heat conductance inverse problem | |
SU790003A1 (en) | Logarithmic converter | |
SU1061256A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplier | |
RU2074416C1 (en) | Device which provides linear characteristics of transducers | |
SU879603A1 (en) | Functional converter | |
RU2060545C1 (en) | Device for calculation of vector argument | |
SU584318A1 (en) | Radiant heat-exchange simulator |