Устройство для решения обратных задач теории поля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРШ ПОЛЯ, содержащее R -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде групп ключей, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, группа выходов которого соединена с первой |группой входов блока сумматоров, вторая группа входов которого подключена к группе центральных узлов Я -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электромеханического коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок задания начальных условий, блок задания граничных условий, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации и блок сравнения, выход , которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя , выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока задания начальных условий подi ключены соответственно к второй груп пе центральных узлов . -сетки и к информационному входу электромехаС нического коммутатора, выходы которого , соединены с входами соответствующих пар групп ключей, граничные узлы И -сетки подключены к выходу блока задания граничных; УСЛОВИЙ, . группа выходов блока сумматоров под . клпочена к группе входов блока сраво со vj нения. О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН, 3GD 06 G 7/46 . ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫтИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ э (21) 3583162/18-24 (22) 20.04.83 (46). 23.08.84. Бюл. Р 31 (72) Ю.M. Мацевитый, Ю.Г. Стоян и В.П. Путятин (71) Институт проблем машиностроения

АН Украинской ССР (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11у 744647, кл. С 06 G 7/56, 1980.

2. Мацевитый Ю.M. и др. Решение обратных задач теплопроводности на электрических моделях. Киев, "Наукова думка", 1980, с. 35 (прото-тип) .

:(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ

ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее к -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде групп ключей, источник постоян ного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, группа ,выходов которого соединена с первой, группой входов блока сумматоров, вторая группа входов которого под"

„,Я0.„11 09767 А ключена к группе центральйых узлов -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электромеханического коммутатора, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок задания начальных условий, блок задания граничных условий, ана- лого-цифровой преобразователь, блок регистрации и блок сравнения, выход, которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока задания начальных условий подключены соответственно к второй груп- I пе центральных узлов -сетки и к информационному входу элехтромеха- Q) нического коммутатора, выходы которого. соединены с входами соответствующих пар групп ключей, граничные я узлы 1 -сетки подключены к выходу блока задания граничных, условий,, группа выходов блока сумматоров под. кжочена к группе входов блока сравнения.

1109767

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для восстановления геометрической конфигурации тела по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела.

Известно устройство, содержащее

% -сетку, блок сравнения, делитель напряжения, блок управляемых резисто- 1р ров, блок интеграторов. При этом вы.ходы R -сетки подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены .с первыми выхода-. ми делителя напряжения, вторые выходы делителя напряжения подключены к первым входам блока управляемых резисторов, второй вход которого соединен с выходами блока интеграторов, вход которого подключен к блоку gp сравнения, выход управляемых резисторов соединен с к -сеткой (1 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее k -сетку, дели- 2g тель напряжения, сумматор, усилитель, сервопривод, блок управляемых резисторов. При этом выход R -сетки соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к дели-ЗО тюлю напряжения, выход которого подключен к усилителю, выход которого соединен с сервоприводом, выход которого подключен к блоку управляемых резисторов, выходы которых соединены

35 с Р. -сеткой t2q.

Однако устройство имеет низкую точность, не может быть использовано для восстановления геометрической конфигурации тела по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее -сетку, состоящую из масштабных резисторов и блоков формирования конфигурации области, выполненных в виде групп ключей, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу делителя, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сумматоров, вторая группа входов которого подключена к группе центральных узлов -сетки, усилитель, выход которого соединен с управляющим входом электромеханического коммутатора, введены блок задания начальных условий, блок задания граничных условий, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации и блок сравнения, выход которого через усилитель подключен к входу аналого-цифрового преобразова1еля, выход которого соединен с входом блока регистрации, выходы блока задания начальных условий подключены соответственно к второй группе центральных узлов R -сетки и к информаци-. онному входу электромеханического коммутатора, выходы которого соединены с входами соответствующих пар групп ключей, граничные узлы R -сетки подключены к выходу блока задания граничных условий, группа выходов . блока сумматоров подключена к группе входов блока сравнения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит .1 -сетку 1, блок 2 задания граничный условий, L блок 3 задания начальных условий, блок 4 сумматоров, делитель 5, блок

6 сравнения, усилитель 7, электромеханический коммутатор 8, аналого-цифровой преобразователь 9, блок 10 регистрации, источник 11 постоянного напряжения. Кроме того, R -сетка содержит группы ключей 12 и масштабные резисторы 13.

Устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии движок элек- тромеханического коммутатора 8 находится на клемме "0", которая не связана c R --сеткой. В этом случае на всю границу области (границу

Q. -сетки) подается граничное условие из блока 2, кроме того, по заданным интенсивностям источников поля, задаваемых блоком 3 задания начальных условий, Р, -†сет 1 формирует физическое поле, которое характеризуется изменением потенциала в пространстве (в узлах Q. — с.е т к и )). При этом сигналы из центральных узлов 1 -сетки 1 поступают на первые входы блока 4 сумматбров, на вторые входы которого подаются заданные сигналы с выхода делителя 5 напряжения, который зачитан от источника 11. Эти сигналы пропорциональные заданным допустимым значениям температуры в соответствующих точках области (в узлах Р -сетки). Сигналы рассогласования с вы1109767 ходов блока 4 сумматоров поступают в блок 6 сравнения (выделения максимального значения среди невязок между допустимыми и полученными по модели значениями физического поля). 5 .Результирующий сигнал из блока 6 сравнения поступает на усилитель 7, откуда подается на:электромеханический коммутатор 8, ротор которого механически связан с движком, который подключает клеммы от блока 3 через движок и соответствующую клемму подает ток на ключи 12 -сетки 1, е ппоомощью которых происходит отключение R --сетки 1. Кроме того, сигнал 15 из коммутатора 8 поступает на аналого-цифровой преобразователь 9 "Уголкод", который формирует сигнал, соответствующий числу отключенных рядов К -сетки. Поскольку шаг 1 -сет- 20 ки известен (также как и масштабы моделирования), то в случае необходимости возможен переход от числа отключенных рядов -сетки к измененным линейным размерам области (тела).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить моделирование обратных задач теории поля для случая восстановления геометричес"30 кой формы тела (изменения геометрических характеристик 1 -сетки} по ограничениям на значения физического поля в контролируемых точках тела.

При решении на ЭЦВМ задач оптимизации формы телы (восстановления геометрической конфигурации тел@ по ограничениям на значения поля в контролируемых точках тела необходимо многократно решать краевую задачу математической физики, задавая каждый раэ с некоторым шагом различные формы (или размеры) области. Таких итераций необходимо сделать около 100-200, а для решения краевой задачи (одна итерация) необходимо затратить 1 ч (БЭСМ-6), т.е. для решения всей задачи восстановления геометрической конфигурации тела необходимо затратить 100-200 ч машинного времени. Стоимость 1 ч машинного времени составляет 100 руб., кроме того, в течение года решается не менее 30 задач. Таким образом, применение ЭЦВМ для решения такого класса задач в течение, года только в одной организации требует затрат не менее 300000 руб °

Использование предлагаемого устройства позволяет получить решение практически мгновенно. Отсюда следует эффективность использования устройства в практике проектирования.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет за счет проведенной оптими- зации сократить вес и габариты проектируемой конструкции, что увеличивает сумму годового экономического эффекта.

1109767

Заказ 6086/35

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул., Проектная, 4

Составитель В.Рыбин

Редактор Н.Бобкова Техред М.Гергель Корректор С. ШекмаР