Устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ , содержащее RС-сетку, -и внутренний узел которого соединен с первым входом блока сравнения/ второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя , выход блока сравнения соединен с информационным входом переключающего элемента, второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу управляемого резистора , выход которого соединен с j -м граничным узлом RC -сетки, отличающее ся тем, что, с целью расширения класса решаекых задач, в него введены дифференциальный у,склитель и инвертор, выход которого, подключен к первому выходу переключакяаего элемента и управляющему входу управляемогорезистора, выход второго функционального преобразователя и j-и граничный узел RC -сетки соединены соотве±ственно с первым и вторым входами дифференциального уси-g лителя, выход которого подключен к (Я управляющему входу переключающего элемента, второй выход которого соединен с входом инвертора.

СОКИ СОВЕТСНИХ

CNWI

РЕСПУБЛИН

04» (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fIG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ

1 - : .

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3441969/18-24 (22) 24.05. 82 (46) 30.08.83. Бю. 9 32 (72) В. E. Прокофьев и В. И. Коновец (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 681. 333(088.8) (56) 1. Авторское свидетелЬство СССР

Р 602964, кл. Q 06 Cj 7/46, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 414599, кл. Q 06 Q 7/46, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащее RC -сетку, -й ннутренйий узел которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, выход блока сравнения соединен с информационным входом переключающего элемента, второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу управляемого резистора, выход которого соединен с у. -м граничным узлом RC -сетки, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаеьих задач, в него введены дифференциальный усилитель и инвертор, выход которого. подключен к первому выходу переключающего элемента и управляющему вхо- . ду управляемого резистора, выход второго функционального преобразователя и j -й граничный узел Ю -сетки соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального уси- Я лителя, выход которого подключен к управляющему входу переключающего элемента, второй выход которого соединен с входом инвертора.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известно устройство для решения обратной задачи нестационарной тепло проводности, содержащее ЙС -сетку, вход которой соединен с выходом блока задания начальных условиЯ, первый вход которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход КС -сетки соединен с первым входом блока сравнения, «0 второй вход которого подключен к первому выходу вторбго функциональ ного преобразователя, элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генератор 15 тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другие входы которого подключены к выходам блока сравнения и блока управления вTDÐ H TÐ » 20 тий входы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго функциональных преобразователей,)выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, первый выход которого подключен к второму входу блока задания началь-, ных условий, второй выход счетчика " соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к выходу устройства (1) . 30

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для решения обратных задач теории поля, содержащее RC -сетку которая через последовательно вклю- 1 З5 ченные резисторы подключена к выходу первого функционального преобразователя, и блок сравнения, входы которого подключены соответственно к выходу второго функционального преобра. 4 зователя и RC -сетке, а выход соединен с управляющим входом ключа, присоединенного параллельно одному из последовательно включенных резисторов (Ц .

Недостатком известных устройств является то, что они не могут быть использованы для определения коэффициента теплообмена между средой и телом в случае, если в процессе решения меняется направление гранич- 50 ного теплового потока. Такая ситуация возникает,,когда действие внутренних источников тепла и/или изменение температуры окружающей среды в какой-то момент времени приводит 55 к изменению знака разности между температурой поверхности тела и окружающей среды. В моделирукших устройствах этой ситуации соответствует изменение направления протекания тока через граничное сопротивление в процессе решения.

В известных устройствах поиск . коэффициента теплообмена организуется автоматически путем изменения граничного сопротивления пропорционально сигналу рассогласования на выходе, блока сравнения эталонного функционального напряжения с напряжением в контрольной узловой точке С-сетки. При этом направление изменения величины граничного сопротивления выбирается только в зависимости от знака сигнала рассогласования. Взаимосвязь между знаком сигнала рассогласования и направлением изменения величины граничного сопротивления фиксируется в устройстве до начала решения. Такая организация процедуры поиска нестационарного коэффициента теплообмена позволяет решать задачи только при постоянном и заранее известном направлении граничного теплового потока. В других случаях устройство не обеспечивает решения.

Ограниченность возможностей известных устройств в решении широкого класса обратных задач нестационарной теплопроводности со сложным взаимодействием тела и окружающей среды, когда в процессе решения меняется направление граничного теплового потока, связано с тем, что изменение величины граничного сопротивления неоднозначно влияет на сигнал рассогласования при различных направлениях протекания граничного тока.

Действительно, если при втекающем в RC -сетку токе эталонное функ циональное напряжение больше напряжения внутренней точки RC -сетки, то уменьшение величины граничного сопротивления приводит к более быстрому повышению напряжения во внутренней контрольной точке RC -сетки, уменьшая тем саум сигнал рассогласования, Однако при изменении направ. ления протекания тока через граничное сопротивление и прежнем знаке сигнала рассогласования уменьшение величины граничного сопротивления будет способствовать более быстрому понижению, а не повьваению напряжения во внутренней точке. Сигнал рассогласования при этом начинает возрастать, а регулирующее воздействие приобретает характер положительной обратной связи, что приводит к неустойчивости процесса решения.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее КС -сетку, «-й внутренний узел которой соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя, выход блока сравнения соединен с информационным входом пв1038953

4 реключающего элемента, второй функциональный преобразователь, выход которого подключен к входу управля емого резистора выход которого со единен с ) -м граничным узлом RC -сетки, введены дифференциальный усилитель и инвертор, выход которого подключен к первому выходу переключающего элемента и управляющему входу управляемого резистора, выход второго функционального преобразователя и j -й граничный узел RC -сетки соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к управляющему входу переключающе- 15

ro элемента, второй выход которого соединен с входом инвертора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для решения обратных задач нестационарной теплопроводнос- ;у ти; ыа фиг. 2 - схема функционального преобразователя.

Устройство состоит из второго функциональнога преобразователя 1, управляемого резистора 2, RC -сетки 75

3, дифференциального усилителя 4, инвертора 5, переключакщего элемента б, блока 7 сравнения и первого функционального преобразователя 8.

Функциональные преобразователи 1 и 8 З-О включают генератор 9 импульсов, счетчик 10 импульсов, дешифратор 11, коммутатор 12, входные резисторы 13 и суммирующий усилитель 14.

Напряжение с выхода преобразователя 1 - аналог температуры среды, через управляемый резистор 2 подается на вход RC -сетки 3. На входы блока 7 сравнения поступают напряжение внутренней точки RC -сетки 3 и напряжение с выхода преобразователя 8, 4О которое пропорционально температуре в контрольной точке тела. Если ток аналог граничного теплового потока, втекает в RC -сетку 3, то сигнал сиаибки с выхода блока 7 сравнения 45 через переключающий элемент 6 поступает на управляющий вход управляемого резистора 2. При изменении направления протекания тока через управляемый резистор 2 сигнал на выходе дифференциального усилителя

4 меняет свой знак. В результате происходит переключение элемента б.

Теперь, проходя через инвертор 5, сигнал сшибки (в случае, если напряжение на выходе преобразователя 8 больше напряжения внутренней точки

RC-сетки 3 вызовет увеличение величины управляемого резистора 2,, что приведет к более медленному понижению напряжения во внутренней точке RC -сетки 3. Таким образом, напряжение во внутренней точке

ЙС-сетки 3 будет стремиться совпасть с напряжением на выходе преобразователя 8 во всех режимах работы.

Функциональный преобразователь работает следукщим образом.

Генератор 9 и счетчик 10 образуют периодизатор. Выходные импульсы генератора 9 частотой fy

1/d t пересчитываются счетчиком 10.

На выходных шинах дешифратора 11 образуются импульсы, каждый иэ которых сдвинут относительно предыдущего на время 5t. Выходы дешифратора через коьакутатор 12 и входные резисторы 13 подключаются к суммирующему усилителю 14. Амплитуды значений генерируемой функции устанав-. ливаются путем изменения соответствукщего входных резисторов 13 суммирукицего усилителя 14. Выходное напряжение последнего подается на вход блока 7 сравнения илн граничное сопротивление 2.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом организует автоматический поиск .неизвестного коэффициента теплообмеиа по алгоритму с более развитой логикой принятия решений, что обеспечивает работоспособность устройства во всех режимах работы.

1038953 фия.f

ВНИИПИ Заказ 6232/56 Тираж 706 Подписное

i»

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