Устройство для решения обратной задачи теплопроводности

 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности и является усовершенствованием устройства по авт.св. Ns 1401488. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается путем введения в устройство блока управления коэффициентом усиления сумматора, что позволяет увеличить точность решения обратной задачи не менее чем на порядок. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s 6 06 G 7/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Э

О

О (61) 1401488 (21) 4701301/24 (22) 21.04.89 (46) 07,02,92, Бюл, № 5 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.А.Иванов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1401488, кл. G 06 G 7/56, 1988 (прототип), (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (57) Изобретение относится к вычислительИзобретение относится к вычислительнойтехнике, предназначенодляопределения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности и является усовершенствованием изобретения по основному авт,св, ¹ 1401488, Известно устройство по авт,св. № 1401488, содержащее R-сетку, группу блоков сравнения, сумматор„,амплитудный детектор, компаратор, ключ, блок управления, блок кодоуправляемых резисторов и делитель напряжения.

Обратные задачи.теплопроводности (ОЗТ) относятся к классу так называемых некорректных задач. Некорректность ОЗТ заключается в том, что малым погрешностям входных параметров могут соответствовать сколь угодно большие погрешности выходных (искомых) параметров.

Известное устройство реализует экстремальный метод решения ОЗТ, для котоЫ1 1711200 А2 ной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1401488, Целью изобретения является повышение точности.

Цель достигается путем введения в устройство блока управления коэффициентом усиления сумматора, что позволяет увеличить точность решения обратной задачи не менее чем на порядок. 2 ил. рого характерной чертой является то, что чем точнее будет определен минимум функционала невязки, тем с большей точностью будет получено решение 03Т.

Цель изобретения — повышение точности решения 03Т за счет изменения коэффициента усиления сумматора, Поставленная цель достигается тем, что сумматор выполнен в виде последовательного соединения группы масштабных резисторов и операционного усилителя с резистором в цепи обратной связи, а в устройство дополнительно введен блок управления коэффициентом усиления сумматора, состоящий из компаратора, первого и второго триггеров, элемента И, блока электронных ключей и группы масштабных резисторов, первые выводы которых являются первой группой входов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а также выводы подключены к группе информационных входов блока электронных ключей, группа

1711200

55 выходов которого является группой выходов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а управляющий вход подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход которого подключен к первому установочному входу первого триггера и к цепи "Подготовка к решению" устройства, а второй установочный вход — к выходу элемента И, первый вход которого является синхронизирующим входом блока, а второй вход подключен к выходу первого триггера, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора, информационный вход которого является вторым входом блока управления коэффициентом сумматора, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, причем первая группа входов блока управления коэффициентом усиления сумматора подключена к первым выводам масштабных резисторов группы сумматора, группа выходов — к вторым выводам масштабных резисторов группы сумматора, второй вход — к выходу сумматора, а синхронизирующий вход — к выходу компаратора устройства.

На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема блока управления коэффициентом усиления сумматора.

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности содержит последовательно соединенные R-сетку 1, блок 2 сравнения, сумматор 3, амплитудный детектор 4, компаратор 5, ключ 6, блок 7 управления, блок 8 кодоуправляемых резисторов, делитель 9 напряжения. Блок 10 управления коэффициентом усиления сумматора (фиг.2) состоит из компаратора 11, первого

12 и второго 13 триггеров, элемента 14 И, блока 15 электронных ключей и группы масштабных резисторов R1, первые выводы которых являются первой группой входов блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а также выводы подключены к группе информационных входов блока

15 электронных ключей, группа выходов которого является группой выходов блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а управляющий вход подключен к выходу второго триггера 13, первый установочный вход которого подключен к первому установочному входу первого триггера

12 и цепи "Подготовка к решению" устройства, а второй установочный вход — к выходу элемента 14 И, первый вход которого является синхронизирующим входом блока

10, а второй вход подключен к выходу первого триггера 12, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора

11, информационный вход которого является вторым входом блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, прйчем первая группа входов блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора 3 подключена к первым выводам масштабных резисторов группы R сумматора 3, группа выходов — к вторым выводам масштабных резисторов группы R сумматора 3, второй вход — к выходу сумматора 3, а синхронизирующий вход — к выходу компаратора 5 устройства.

Устройство работает следующим образом, Из i-го узла R-сетки 1 (фиг.1) на первый вход блока 2 сравнения поступает текущее значение потенциала Ui, а на второй вход — значение потенциала Ui* с выхода делителя 9 напряжения. На выходе блока 2 сравнения при изменении сигнала Ui в диапазоне -Омакс Ui — 0макс формируется модуль разности /U< — Ui*/. Ha выходе сумматора 3 формируется сумма модулей невяи + зок F =,,/Ui - Ui / (в приведенной схеме

i =1 п=3).

Необходимо как можно точнее определить минимум функционала F, что связано с некорректностью 037. Коэффициент усиления сумматора Kyc = Ро /К х в известном устройстве равен 1. Если сразу же взять

Kyс=10, то в начальный момент решения может создаться ситуация, при которой на выходе сумматора возникнет недопустимо большое напряжение. В то же время решение задачи с Кус=1 может не обеспечить требуемой точности.

Очевидным является вывод о том, что необходимо изменить Ку< в процессе решения, когда потенциал на выходе сумматора станет равным .ЕМ», Потенциал Е ин может быть принят, например, EM =EMaKc/10(имеЕТСЯ ВВИДУ СЛУЧай Kyc=10). ГДЕ EMaKC — МаКСИ мально допустимое напряжение нa R-сетке.

Введение в состав устройства блока 10 управления коэффициентом усиления сумматора позволяет решить поставленную задачу.

По сигналу "Подготовка к решению" (сигнал на фиг.1 не показан) производится установка в исходное состояние триггеров

12 и 13. Затем начинается процесс решения

03Т, который сводится к минимизации функционала невязки. До тех пор пока на выходе сумматора 3 напряжение Е > EM><, Kyc = 1, так как блок 15 ключей находится в разомкнутом состоянии. Как только

Е станет Е и,, компаратор 11 изменит состояние триггера 12 на противоположное

1711200 (на выходе установится "1"). Элемент 14 и является вентилем для прохождения "1" на установочный в "1" вход триггера 13. С приходом сигнала "Метка", который сообщает об окончании очередного цикла решения, триггер 13 изменит свое состояние на противоположное (т.е. "1") и даст, сигнал на замыкание контактов блока15 ключей. В результате этого к группе масштабных резисторов сумматора 3 окажется параллельно подключена группа масштабных резисторов R блока 10 управления коэффициентом сумматора.

Резисторы необходимо подбирать по следующей формуле:

Roc

Kyc = 10

R+Ri

Следовательно, можно продолжать решение 03Т дольше и точность определения

Е будет на порядок выше, а следовательно, и решение 03Т будет получено с более высокой точностью.

Формула изобретения

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности по авт.св. М 1401488, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, сумматор выполнен в виде последовательного соединения группы масштабных резисторов и операционного усилителя с резистором в цепи обратной связи, а в устройство дополнительно введен блок управления коэффициен i ом ус,,лени:-, сумматора, состоящий из компаратора, первого и второго триггеров, элемента И, блока электронных ключей и группы масштабных

5 резисторов, первые выводы которых являются первой группой входов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а также выводы подключены к группе информационных входов блока электронных клю10 чей, группа выходов которого является группой выходов блока управления коэффициентом усиления сумматора, а управляющий вход подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход кото15 рого подключен к первому установочному входу первого триггера и к цепи "Подготовка к решению" устройства, а второй устано вочный вход — к выходу элемента И, первый вход которого является синхронизирующим

20 входом блока, а второй вход подключен к выходу первого триггера, второй установочный вход которого подключен к выходу компаратора, информационный вход которого является вторым входом блока управления

25 коэффициентом усиления сумматора, а опорный вход подключен к шине опорного напряжения, причем первая группа входов блока управления коэффициентом усиления сумматора подключена к первым выво30 дам масштабных резисторов группы сумматора, группа выходов — к вторым "-ыводам масштабных резисторов группы сумматора, второй вход — к выходу сумматора, а синхронизирующий вход — к выходу ком35 паратора устройства.

1Л 1200

Составитель В.Иванов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор М.Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 342 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., 4/5