Устройство для решения краевых задач теорииполя
паq ., б х,::; . . 1
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и1 4ll99I4
Союз советских
Социалистических
Республин (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24.04.72 (21) 1776370/18-24 с присоединением заявки (32) Пр нор итет
Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10
Дата опубликования описания 21.08.74 (51) М. Кл. С 06g 7/48
Гвсударственный К0МНТВТ
Совета Министров СССР вв делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Автор изобретения
В. Е. Прокофьев (71) Заявитель Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ
ПОЛЯ
Изобретение относится к области, аналогичной вычислительной техники, и предназначается для решения краевых задач теории поля.
Известны устройства, позволяющие использовать RC-сетки к решению обратных задач с граничными условиями второго и третьего рода.
Однако указанные устройства являются довольно сложными. Использование их может быть оправдано только при минимальном количестве граничных точек модели, поскольку такие устройства должны быть подключены к каждой граничной точке RC-сетки.
С целью уменьшения трудоемкости и повышения точности решения обратных задач нестационарной теплопроводности с переменными граничными условиями третьего рода на
RC-сетках при одновременном упрощении и унификации схемы устройства к каждой граничной точке RC-сетки подключается блок воспроизведения граничных условий, в котором в качестве регулирующего элемента, моделирующего интенсивность теплообмена, используется полевой транзистор, а для измерения проводимости регулирующего элемента, пропорциональной интенсивности теплообмена, используется блок для измерения проводимости, представляющий собой аналоговое делительное устройство, выполненное на полевых транзисторах.
Блок для воспроизведения граничных условий вместе с блоком для измерения проводимости составляют предлагаемое устройство для решения обратных задач. Существенным для предложенного устройства является то, что при решении обратных задач, независимо от числа граничных точек модели, использует10 ся блок для измерения проводимости.
На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства, содержащего: RC-сетку 1, функциональные преобразователи 2, 3, дифференциальный усилитель по15 стоянного тока 4, усилители постоянного тока
5, 6, резисторы постоянной величины 7 — 10, однотипные полевые транзисторы 11 — 13, измерительный резистор 14, блок для воспроизведения граничных условий 15, блок для из20 мерения проводимости 16.
Блок 1 представляет собой обычную RCсетку и предназначен для моделирования температурного поля исследуемого тела.
Функциональные преобразователи 2 и 3
25 предназначены для формирования напряжений, изменяющихся во времени по заданным законам. При этом блок 2 формирует напряжение U,(T), пропорциональное известной температуре поверхности тела Т„(т), а блок
30 3 — напряжения противоположных знаков
419914
U,. (т) и — U,(т), нропорциональцыс температуре среды Т,(т) в граничных условиях третьего рода.
Блоки 4 — 6 представляют собой усилители постоянного тока с большим коэффициентом усиления К. Прн этом блоки 5, 6 используются как операционные усилители, для чего во входной цепи этих блоков включены резисторы одинакового номинала 7 — 10.
Соединенные, согласно схеме, блоки 1, 2, 3, 4, 14 представляют собой блок для воспроизведения граничных условий 15, в котором определяется коэффициент теплообмена. Этот блок можно рассматривать как замкнутую систему автоматического управления, в которой объектом управления является модель исследуемого тела, набранная на ЯС-сетке.
При этом входными параметрами для устройства являются напряжения < «(т) и У,(т), а выходными — ток 1,(т), задаваемый B граничную точку блока 1. Этот ток является электрическим аналогом поверхностного теплового потока д,(т), который обеспечивает заданное нестационарное распределение температуры в исследуемом теле.
В качестве регулируемой проводимости, моделирующей коэффициент теплообмена, в блоке 15 используется транзистор 11, упраBëÿñмый выходным tlàïðÿæåïèåì блока 4.
Как известно, в замкнутой статической
САУ, какой является устройство 15, U, = U„, 1+ J При достаточно большом К» 1, а следовательно, и К„У, = U„„. При этом ток I, будет пропорционален тепловому потоку, а проводимость — коэффициенту теплообмена и. Поскольку предлагаемое устройство для решения обратных задач в качестве конечного результата должно выдавать значения интенсивности теплообмена, то, кроме блока 5, оно также содержит и устройство для измерения проводимости. Это устройство преобразует проводимость в .пропорциональное ему напряжение U, (т), Это напряжение может быть измерено измерительным блоком, имеющимся на каждой модели. Блок 16 должен производить замер тока 1, в зависимости от разности напряжений Ь „и U„„. Для измерения тока !, в устройстве используется измерительный резистор 14 и операционный усилитель 5 вместе с элементами 7,8, 12. Следует, что на пряжснис на выходе блока 5 будет пропорциональным д,, если проводимость транзистора 13 будет пропорциональна разности (Vc — Urr). С этой целью в устройстве 16 используется блок 6 вместе с элементами 9, 10, 13. Используемое включение транзистора 13 в обратную связь усилителя 6 обеспечивает преобразование разности напряжений U< и U„ в проводимость g, транзистора 13. Поскольку затворы транзисторов 12 и 13 находятся под одинаковым потенциалом относительно истока, то в случае идентичности характеристик транзисторов 12 и 13 проводимости g и gq будут равны. Таким образом, напряжение, действующее на выходе блока 5, пропорционально проводимости g а следовательно, и интенсивности теплообмена а. В заключение отметим, что, если блок 3 не имеет инверсного выхода, то устройство для измерения проводимости должно дополнительно содержать инвертирующий усилитель, включенный между выходом блока 3 и резисторами 8, 10. Предмет изобретения Устройство для,решения краевых задач теории поля, содержащее сетку, функциональные преобразователи, резисторы, дифференциальные усилители и моп-резисторы, отл ича юще е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности его ра боты, в нем выход первого дифференциального усилителя, соединенного с RC-сеткой и с первым функциональным преобразователем, подключен к затвору первого моп-транзистора, исток которого соединен с RC-сеткой и входом первого дифференцирующего усилителя, а сток через первый резистор соединен со вторым функциональным преобразователем и через второй резистор — со вторым дифференцирующим усилителем, вход и выход которого подключены соответственно к истоку и стоку второго моптранзистора, причем исток третьего моп-транзистора соединен со входом третьего дифференциального усилителя, подключенного через третий и четвертый резисторы к функциональным преобразователям, выход третьего дифференциального усилителя соединен с затворами второго и третьего моп-транзистора, а вход второго дифференциального усилителя через пятый .резистор соединен со вторым функциональным преобразователем. 419914 1б Составитель Е. Тимохина Техред T. Курилко Редактор А. Цветкова Корректор Н. Стельмах Заказ 1873/6 Изд. № 1374 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр Сапунова, 2 1 ! ! 1 ! ! ! ! 1 1 
