Ячейка цифровой сетки для решения краевых задач

 

ОП И(:-.АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»739542

Союз Советски к

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— я (22)Заявлено 02.01.78(23) 2566720/18 24 (5))М. Кл. б 06 F 15/32 с присоединением заявки ¹вЂ”

Гасударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 681.323. (088. 8) Опубликовано 05.06,80. Бюллетень № 21

1 ао делам изобретений к открытий

Дата опубликования описания 08.06.80 (72) Авторы изобретения

И. Q. Коноплев и И. А. Чмырь

Одесский институт инженеров морского флота (7I) Заявитель (54) ЯЧЕЙКА ЦИФРОВОЙ СЕТКИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ

КРАЕВЫХ ЗАДАЧ, виями (2) 1

Изобретейие относится к узлам однородных вычислительных устройств, предназначенных для безитерационного, неалгоритмического решения прямых, обратных и инверсных краевых задач, описы«

5 ваемых уравнением (1) и краевыми усло- . ) ф a > (Х1 Х2 Х ")= <аз — "-. а (ац д

Ъ Ъ э с (1) 0о(Ьф; g («) =-, ао

d (Uc U) --p» ()= (х„,х,х,с 1 .

H (2.) где ф и О являются функциями коор- динат и времени, т. е.ф (Х,Х Х д) и 2е

U(x„,ê,,х,,«.).

Известно устройство для моделирова« ния обыкновенных дифференциальных урав2 некий, содержащее цифровой блок, анало говые запоминающйе устройства, сумматоры, интеграторы, ключи jl 1.

Недостатком известног о устройства является низкая точность получаемых Ре шений и невозможность решения обратных и инверсных краевых задач.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ячейка цифровой сетки для решения краевых задач, содержащая сумматор, блок умножения, первый и второй регистры, ел@менты ИЛИ и НЕ t2).

Недостатком известной ячейки является невозможность решения обратных и инверсных краевых задач.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач эа счет обес» печения возможности решения обратных и и инверсных краевых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в ячейку цифровой сетки для решения краевых задач, содержащую сумматор, блок умножения, первый и второй регист42

4 вход 15 записи регистра функции при решении прямых задач, вход 16 чтения регистра функции при решении обратных и инверсных задач,, вход 17, управления режимом работы, вход 18 генератора,, импульсов, параллельный вход 19 реверсивного счетчика для записи известного воздействия при решении прямых задач, вход 20 записи реверсивного счетчика " при решении прямых задач, вход 21 чтения реверсивного счетчика при решении прямых задач.

Реверсивный счетчик кроме функций прямого и реверсивного счета выцолняет функции параллельной записи и параллельного чтения кода.

Процесс решения состоит из подготовки ячейки к решению и переходного процесса в ячейке.

Подготовку при решении прямых задач проводят следующим образом.

На вход 17 управления режимом ра« боты подается сигнал, запрещающий про1., хождение сигналов генератора импульсов со входа 18 на выход элемента 6 И.

В регистр 3 коэффициентов записывается код коэффициентов подачей кодовой комбинации на вход 9 и импульса .записи на вход 11. В реверсивный счетчик 7 заносится код "воздействия" подачей кодовой комбинации на вход 19 и импульса записи на вход 20.

Переходный процесс и ячейке при решении прямых задач осуществляется в тече» нии времени, определяемом сигналами -. чтения, подаваемыми одновременно на входы 21 и 10, и заключается в том, что каждая ячейка выполянет арифметические действия при непрерывном изменении значения функций с выходов близлежащих окружающих ячеек, подаваемых на входы 8. Арифметические действия выполняются до тех пор, пока значения, по даваемые на входы 8, не прекратят своего изменения. После окончания переходного процесса решение получается за» писью кода, образованного на выходе сумматора 1 в регистре 4 функций пода» чей импульса записи на вход 15.

Подготовка при решении обратных и инверсных задач осуществляется следую щим образом.

В регистр 3 коэффициентов записывает- . ся код коэффициентов подачей кодовой комбинации на вход 9 и импульса записи на вход 1 1. В регистр 4 функции записывается код функции подачей кодовой комби3 7395 ры, дополнительно введены реверсивный счетчик, блок сравнения и элемент И, причем информационные выходы первого регистра подключены к первой группе . информационных входов блока умножения, вторая группа информационных входов которого является группой информационных входов ячейки, выход блока умножения

Э соединен с первым входом сумматора, l выход которого подключен соогветственно щ к первым информационным входам второго регистра и блока сравнения, второй . информационный вход блока сравнения соединен с выходом второго регистра, второй информационный вход которого являет- 15 ся первым информационным вхсцом ячейки, первый и второй выходы. блока сравне нйя " поВййбчены соответственно к первым и вторым управляющим входам реверсивного счетчика, первый информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход реверсивного счетчика подключен ко второму входу сумматора, первый и второй управляющие входы первого регистра, первый, второй и третий управляющие входы второго регистра, третий . и четвертый управляющие входы реверсивного счетчика, первый и второй входы элемента И являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, ЗО пятым, шестым, седьмым, восьмым и. девятым управляющими входами ячейки, второй информационный вход реверсивного счетчика является вторым информаци» онным входом ячейки, выход сумматора является информационным выходом ячейки, информационный вход первого регистра является третьим информационным входом ячейки.

На чергеже приведена схема предлагаемой ячейки. Ячейка цифровой сетки содержит сумматор 1, блок 2 умножения, регистр 3 коэффициентов, регистр 4 функции, блок 5 сравнения кодов, (двухвходовый) элемент 6 И, реверсивный счетчик

7. На чертеже также обозначейы входы

8 значения функций с выходов близлежащих окружающих ячеек параллельный вход 9 регистра коэффициентов, вход

50 .1 0 чтения .Параллельного кода регистра коэффициентов» вход 1 1 записи параллель ного кодл в регистр коэффициентов, выход

12 сумматора на входы близлежащих ок ружацицих ячеек, параллельный вход 13 регистра для затейся известной функции при решении обратннх и инверсных задач, вход 14 записи регистра функции прн решении обратных и инверсных задач, 739542

5 нации на вход 13 и импульса записи на вход 14.

:На вход 17 управления режимом работы подается сигнал, разрешающий прохождение сигналов генератора импуль сов, вход 18 — на выход элемента 6 И. .Переходный процесс в ячейке при решении обратных и инверсных задач осу- ществляется в течение времени, определяемом сигналами чтения, подаваемыми 10 на входы 10. 16, 21, и заключается в .сдедующем. На входы блока 5 сравнения кодов попадают коды с выходов сумматора 1 и параллельного выхода регистра 4 функции. B начальный промежуток времени t$ имеет место несовпадение кодов. В том случае, если величина с выхода суммато« ра 1 меньше, чем величина с выхода регистра 4, блок 5 сравнения кодов выдает такую комбинацию сигналов на уп- 0 равляющие входы счетчика 7, при которой счетчик с каждым приходящим на его счетный вход импульсом увеличивает хранимый в нем код на единицу. В том случае, если величина с выхода сумма25 тора 1 больше чем величина с выхода

1 регистра 4, блок 5 сравнения кодов выдает на управляющие входы счетчика 7 комбинацию сигналов, при которой счетчик с каждым приходящим на его счетный ЗО вход импульсом уменьшает хранимый в нем код на единицу. Код, хранимый в счетчике 7, с его параллельного выхода по цепи обратной связи поступает на один из входов сумматора 1. Величина с выхода сумматора 1 опять сравнивается со значением функции в регистре 4.

Сравнение сигналов и заполнение счетчика продолжается до тех пор, пока на

".выходе сумматора 1 не получим величину . в точности равную значению кода, хранимоговрегистре4,после: чего на вход 17 подается сигнал, запрещающий прохожде."..

Б ние импульсов от генератора на выход элемента 6 И. В реверсивном счетчике 7 образуется искомый код "воздействия .

В том случае, когда ячейка соответствует точке на границе моделируемой области, найденная величина "воздействия оцреде»; ляет решение обратной задачи. В том случае, когда ячейка соответствует точке внутри моделируемой области, найденная

° величина воздействия" определяет решение инверсной задачи.

Предлагаемая ячейка цифровой сетки для решения краевых задач благодаря на« личию новых элементов и связей между

6 ними позволяет решать прямые, обратные и инверсные краевые задачи.

Формула изобретения

Ячейка цифровой сетки для решения краевых задач, содержащая сумматор, блок умножения, первый и второй регистры, отличающа яся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет обеспечения возможности решения обратных и инверсных краевых задач, в нее дополнительно введены ре- -.. версивный счетчик, блок сравнения и эле мент И, причем информационные выходы r первого регистра подключены к первой группе информационных входов блока умножения, .вторая группа информационных входов которого является группой инфор мационных входов ячейки, выход блока " умножения соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен соответственно к первым информационным входам второго регистра и блока сравнения, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом второго регистра, второй информацион ный вход которого является первым информационным входом ячейки,. первый и второй выходы блока сравнения подключены соответственно к первым и вторым управляющим входам реверсивного счет чика, первый информационный вход которого соединен с выходом элемента И, выход реверсивного счетчика подключен ко второму входу сумматора, первый и второй управляющие входы первого ре» гистра, первый, второй и третий, управляющие входы второго регистра, третий и четвертый управляющие входы реверсивного счетчика, первый и второй входы элемента И являются соответствен» но первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, сецьмым, восьмым и девятым управляющими входами ячейки, второй информационный вход реверсивного счетчика является вторым информационным входом ячейки, выход сумматора является информационным выходом ячейки, информационный вход первого регистра является третьим информационным входом ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

¹ 307404, кл. G 06 Р 15/32, 1971.

7 739542 8.

2. Катков А. Q. Однородные цифро- .тическое моделирование и теория елект вые сетки для решения уравнений мате- рических цепей . К., Наукова думка", матической фиэики. Сборник. Матема- 1974, вып. 12.

f8 17

Составитель А. Колчин

Редактор С. Тараненко Техред H. Асталаа Корректор K). Макаренко

Закаэ 3048/8 Тираж 751 Подписное

OHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4