Аналоговое вычислительное устройство для решения нространственных краевых задач

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

2 345

Союэ Советских

Социалистических

Ресоу0лик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29.VIII.1967 (№ 1182045/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.VII.1969. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 8.XII.1969

Кл, 42m4, 7/48

МПК G 06@

УДК 681.333(088.8) Комитет пь делам иаобрьтьиии II открытий ьри Совать Миииатрьа СССР

Авторы изобретения

Б. Л. Меркулов, В. А. Борковский и А. Х. Каримов

Заявитель

АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

РЕШЕНИЯ IIPOCTPAHCTBEHHbIX КРАЕВЬГХ ЗАДАЧ

Изобретение относйтся к аналоговой вычис.лительной технике.

Известны устройства для решения простран:ственных краевых задач, содержащие блок питания, блок делителей напряжения, читающее устройство, запоминающий блок, измерительное устройство,,индикатор и два реле.

Известные устройства неудобны в эксплуатации, решение задач на них требует больших з атр ат времени.

Предложенное устройство отличается тем, что с целью упрощения конструкции, уменьшения времени вычислений и удобства экс.плуатации в .нем одна из обкладок каждого

:конденсатора первого каскада запоминающего блока соединена с соответствующим, резистором читающего устройства, причем все эти обкладки конденсаторов первого каскада через нормально открытый контакт первого реле соединены с обкладкой одного из конденсаторов второго каскада, причем обкладки конденсаторов второго каскада через нормально открытый контакт второго реле соединены с вводом измерительного устройства, а .все другие обкладки конденсаторов обоих каскадов соединены,со скользящим контактом и другим вводом измерительного устройства.

На фиг. 1 приведена схема решения задачи; на фиг. 2 — принципиалыная электрическая схема описываемого устройства, Основными блоками устройства являются блок питания 1, блок 2 делителей, напряжения, читающее устройство, двухкаскадный запоминающий блок, переключающее устройство, индикатор с двумя шкалами (подвижной и неподвижной), измерительное устройство.

Блок питания имеет m независимых источников постоянного тока, дающих стабилизированное напряжение.

10 Блок 2 состоит из т — и потенциометров, каждый из которых снабжен переключателем полярности. Каждая группа из и потенциометров, соответствующих определенному зна÷åнию х, имеет общий источник питания.

15 Читающее устройство состоит из прозрачной пластины 8 (транспаранта), закрепленных на ней пг параллельных и расположенных на равных расстояниях друг от друга проводников 4 и одинарного скользящего контакта 5

20 (щупа). Проводники 4 могут получать напряжение от любой из и групп потенциометров.

Каждая такая группа состоит из т потенциометров и соответствует определенному значению у.

25 Один из концов каждого проводника 4 соединен с обкладкой запоминающего конденсатора б первого каскада. Другие обкладки всех конденсаторов б соединены со скользящим контактом, с обкладками конденсаторов 7 втоЗО рого каскада запоминающего устройства и С

248345

3 одним из вводов электростатического волыметра.

Каждый из конденсаторов заряжается при контакте щупа с соответствующим проводником 4. При замыкании выключателя 8 (см. фиг. 2) обкладки конденсаторов б, связанные с концами проводников 4, соединяются с обкладкой одного из конденсаторов /. Замыкание выключателя 6 осуществляется в результате контакта щупа с (m+1)-ым проводником транспаранта. Номер заряжаемого конденсатора 1 определяется положением переключателя 9. Этот переключатель обеспечивает также соединение проводников 4 с группой потенциометров, соответствующей заданному значению у. Переключатель 9 кинематически связан со стрелкой индикатора 1У, имеющего неподвижную шкалу 11 и подвижную шкалу 12, На одной из шкал устанавливается репер (указатель .нуля). На подвижной шкале нанесены ооозначения кривых 0 (х — xo, у — go, z — zo), соответствующих определенным значениям у — go (в порядке возрастания этих значений).

После зарядки всех п конденсаторов второго каскада их оокладки, связанные с переключателем 9, соединяются со вторым вводом вольтметра И. Для этого замыкается контакт реле 14. После снятия показания вольтметра конденсаторы i разряжаются через цепь гальванометра 1а. Но отклонению стрелки гальванометра определяется знак замеренного напряжения.

При решении задачи потенциометры блока 4 устанавливаются в положения, при которых с каждого из них снимается напряжение, пропорциональное значению заданнои фукции в соогветствующеи точке. Для нахождения решения в точке (хо, go, zo) необходимо наложить транспарант на график семейства функций

6 (X — xo, ц — go, 2 — zo) .

Все кривые на графике соответствуют заданному значению z — =- o. Каждая кривая соответсгву ет определенному значению у — Уо

Ось х транспаранта совмещается с осью х — xo графика.

Для вычисления интеграла f (х, у, z) °

° G (х — xo, g — go, z — зо) с1хау необходимо, чтобы значение функции f в каждой точке х соответствовало значению функции G в точке х — хо. Это достигается совмещением нуля на графике функции Gсзаданным значение,м хо на оси х транспаранта. Для вычисления искомого интеграла необходимо также, чтобы значениям функции f при любом у соответствовали значения функции G для у — go. Это достигается совмещением нуля подвижной шкалы с делением неподвижной шкалы, соответствующим заданному уо. При этом каждое положение переключателя 9 обеспечивает включение группы потенциометров, соответствующей определенному значению у, а стрелка вн. дикатора указываег на подвижной шкале обозначение кривой G, которая соответствует

g — уо и которую необходимо трассировать при данном положении переключателя. Трассирование кривых, соответствующих всем возможным положениям переключателя, обеспечивает суммирование подынтегральной функции на всей граничной области.

l0 При замыкании контакта, реле 14 на электростатический вольтметр подается напряжение т и

15 U(x„y„z,)= Q(U,(х)tcj(х„у,zj с.=-l а=!

G (х, — х„уд — у„г — г,), где Uo(xo) — напряжение в точке пересечения

i-ro проводника с осью х, с — коэффициент, одинаковый для всех х .

Для вычисления интеграла в любой другой точке плоскости zo достаточно передвинуть транспарант по графику функции G (в соответствии с новым значением хо) и повернуть подвижную шкалу относительно неподвижной (в соответсгвии с новым значением уо).

Для вычисления искомого интеграла необходимо определить напряжение

Для этого нужно трассировать ось х транспаранта при всех положениях переключателя 9.

Искомый интеграл определяется как разность

40 (хо, go zo) — 1о.

Если для решения краевой задачи используется вспомогательное интепральное уравнение, то вычисления на предлагаемом устройстве выполняются аналогичным образом. Однако в этом случае удобнее задавать функцию влияния с помощью потенциометров, а последовательные приближения для функции строить на графике.

Значения функции f наносятся на график непосредственно в процессе решения.

Предмет изобретения

Лналоговое вычислительное устройство для решения пространственных краевых задач, содержащее блок питания, блок делителей напряжения, читающее устройство, запоминающий блок, измерительное устройство, индика60 тор и два реле, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения времени вычислений и удобства эксплуатации, в нем одна из обкладок каждого конденсатора первого каскада запоминающего блока соеди66 непа с соответствующим резистором читающе248345 о го устройства, причем все эти обкладки конденсаторов первого каскада через нормально открытый контакт первого реле соединены с обкладкой одного из конденсаторов второго каскада, причем обкладки конденсаторов второго каскада через нормально открытый контакт второго реле соединены с вводоМ Измери. тельного устройства, а все другие обкладки конденсаторов обоих каскадов соединены со скользящим контактом и другим вводом пз5 мерительного устройства.

VZ.

Составитель Е. В. Тимохина

Редактор Е. В. Семанова Техред A. А. Камышникова Корректор Т. А. Абрамова

Заказ 3214 6 Тираж 480 Подписное

1111ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 1К-35, Раушская паб., д. 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2