Устройство для решения обратных краевых задач

 

О П И С А Н И Е < 960860

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ., АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистичвскик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 27. 11. 79 (2! ) 2843630/18-24 (5I)M. Кл.

G 06 G 7/56 с присоединением заявки. РЙ

9кударстваииьй комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09. 82. Бюллетень М35 (53) УДК 681.333 (088. 8) Дата опубликования описания 23.09. 82 (72) Авторы изобретения

Э.С.Козлов, Н.Т.Прокофьев, Д.И.Стариков, В.Ат Я @щщ(дд

ИАТЕНТИОТЙХНИт1ЕСНАЯ ивлиотвкд (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ

КРАЕВЫХ ЗАДАЧ го!

Изобретение относится к аналого= вой вычислительной технике и предназначено для использования на элек« трических. моделях при решении обратных краевых задач, описываемых линейными уравнениями нестационарной теплопроводности.

Известно устройство для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, содержащее дифференциальные усилители, функциональные преобразователи, сеточные модели, управляемые стабилизаторы тока (1), Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее функциональные преобразователи, модел ь - сет ку, управляеььй стабилизатор тока, сумматоры, нелинейный преобразователь, усилитель и блок умножения (2 ).

Недостатком устройств является то, что они позволяют решать обратную краевую задачу олько в том случае, когда контролируеним парамет-. ром является напряжение U и не позволяют ее решать, когда контролируемым параметром является координатная составляющая градиента поля Н, например Н, что характерно при исследовании внешних краевых задач магнитного поля, а также недостаточное быстродействие решения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет решения обратных краевых задач, описываемых линейными уравнениями нестационарной теплопроводности, когда контролируемом параметрами являются координатные составляющие градиента поля в некоторых внутренних узловых точках сеточной модели и повышение быстродейст вия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для решения обратных краевых задач, содержащее управ-.. ляемый стабилизатор тока, выход ко" торого подключен к граничной узловой точке сеточной модели, выход функционального преобразователя соединен с первым входом блока сравнения, введен преобразователь тока в напряжение, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход ,которого соединен с входом управляемого стабилизатора тока, вход пре,образователя тока в напряжение подклю чен к соответствующей узловой точке сеточной модели.

На фиг. 1 .приведена блок-схема уст ройства; на фиг. 2 - преобразователь тока в напряжение, Устройство содержит сеточную модель 1, преобразователь 2 тока в напряжение, блок 3 сравнения, функциональный преобразователь 4, напряжение с выхода которого пропорционально контролируемой координатной составляющей градиента поля, управляемый стабилизатор 5 тока, причем выход функционального преобразователя 4 соединен с одним из входов

Ьлока 3 сравнения, выход управляемого стабилизатора тока 5 соединен с выходом блока сравнения 3, выход управляемого 5 стаЬилизатора тока присоединен к соответствующей граничной узловой точке сеточной модели 1, входы преобразователя 2 тока в напряжение присоединены в соответствующую ветвь внутренней узловой точки сеточной модели 1, а его выход соединен со вторым входом блока 3 сравнения. ПреоЬраэоватег!ь 2 тока в напряжение содержит четыре операционных усилителя 6-9, источник 10 напряжения, гальванически развязанный от общего нуля схемы, и резисторы 11-15.

Устройст so работает следующим образом.

Функциональный преобразователь 4 формирует изменяющееся во времени

7. напряжение Оф„„,пропорциональное контролируемой составляющей градиента поля в известной внутренней узловой точке сеточной модели 1:

1 усилителей 7 и 8.

R. . (р р () 15 14 1. 15) .

35 Вых 2 Р Оь Я Р Фр 1!

1 1Ъ 14/ где 0 — потенциал узловой точки сеточной модели 1.

При R =R выходное напряжение пре б. 15

40 оЬразователя 2, подаваемое на вход блока 3 сравнения, равно („)= К.K„H {„) a2(где К; - коэффициент передачи управляемого стабилизатора 5 тока, К!л — коэффициент про пор ци онал ьности, связывающий значение составляющей градиента Iz по координате z и протекающий в этой ветви сеточной модели 1 ток 3 .

Преобразователь 2 преобразует про" текаащий в соответствующей координат0860 4 .ной ветви сеточной модели 1 ток 3 в напряжение О согласно формуле н„(--)= <„ç

Входы преобразователя 2 тока в напряжение подключаются непосредственно в разрыв соответствующего координатного сопротивления, например

R, сеточной модели !. Ток, кротекающий через сопротивление R< узловой точки сеточной модели 1, создает на резисторе 11 преобразователя падение напряжения Uz={i)=3zRl, которое подается на входы операционных

Операционный усилитель б совместно с гальванически развязанным источником 10 оЬеспечивает равенство вте" кающего и вытекающего токов преобразователя при минимальнои разности потенциалов е=0, включаемой последовательно с сопротивлением Rz сегоаной модели.

Создаваемое током jz сеточной мо25 дели напряжение uz(!.) через операционные усилители 7 и 8 с коэффициентом передачи! равнь !!1!, Поступает на схему„выполненную на усилителе 9. Эта схема обеспечивает привязку напряжения Uz(i) к общему нулю схемь .

Выходное напряжение на выходе усилителя 9 равно:

Таким образом, напряжение, посту пающее на вход бг!ока 3 сравнения, не зависит от потенциала узловой точки и пропорционально только протекающему току через соответствующее координатное сопротивление сеточной модели, Блок 3 представляет собой диффе-.: ренциальный усилитель с большим коэффициентом усиления К>. Он отрабатывает разность напряжений в0=Ц „{ )u,(i)

Выходное напряжение блока 3 1.! ь,ft)

=К аО поступает на вход управляемого стабилизатора 5 гока, который пре960860

5 .образует это напряжение в ток 3=

=К„К ь0.

Данная система является замкнутой и при большом коэффициенте усиления

К блок 3 минимизирует разность напряжений ь0 таким образом, чтобы она стремилась к нулю. С выхода управляемого стабилизатора 5 тока в граничной узловой точке сеточной модели получаются такие граничные условия 10

ll рода, которые обеспечивают нужное значение составляющей градиента Н> в соответствующей ветви сеточнои модели

Устройство для решения обратных 15 краевых задач может быть использовано и при граничных условиях 1 и 1И рода. В первом случае выходное напряжение блока 3 Овь,„(т) непосредственно поступает в нужную граничную уэ- 2© ловую точку сеточной модели 1, а во втором, т.е. при наличии граничных условий Ill рода, оно поступает в гра" ничную узловую точку сеточной модели 1 через сопротивление Кд, харак- 25 теризующее интенсивность обмена энергией между окружающей исследуемое тело средой и самим телом.

Ь

Благодаря введенному блоку и связям между блоками повысилось быстродействие устройства. формула изобретения

Устройство для решения обратных задач, содержащее управляемый стабилизатор тока, выход которого подключен к граничной узловой точке сеточной модели, выход функционального преобразователя соединен с первым входом блока сравнения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что с целью повышения быстродействия, в него введен преобразователь тока в напряжение, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с входом управляемоro стабилизатора тока, вход преобразователя тока в напряжение подключен к соответствующей узловой точке сеточной модели.

Источники информации, принятые во внимани при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 462187, кл. G 06 G 7156, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

1Г 416708, кл. G 06 G 7/56, 1971 (прототип).

1 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, M-35, Рауаская наб.; д. 4/5

Заказ 72

Филиал ППП "Патент, г.. Ужгород, ул. Проектная, Составитель И.Дубинина

Редактор Т.Киселева Техред Е .Харитончик . Корректор Q.Áèëàê