Пристрій для вирішування диференційних рівнянь

Устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее фазовращатель и параметрический зонный генератор, состоящий из двух магнитных сердечников, на каждом из которых размещены обмотка накачки, обмотка управления, измерительная и резонансная обмотки, причем обмогки накачки первого и второго магнитных сердечников соединены последовательно и согласно, обмотки управления соединены последовательно и встречно, измерительные обмотки соединены последовательно и согласно, резонансные обмотки соединены последовательно и встречно, параллельно резонансным обмоткам включена цепь из последовательно соединенных фильтрующего переменного конденсатора и первого масштабирующего резистора, второй масштабирующий резистор подключен последовательно к свободному выводу обмотки накачки второго магнитного сердечника параметрического зонного генератора, о т л ич а ю щ с с я тем. что в него введены генератор накачки, генератор линейно изменяющегося напряжения генератор низ кой часторы генерагог высокой источник постоянного смещения, пять масштабирующих резисторов, первый и второй блоки переключателей, интегратор, блокинг-генератор, дифференциатор, усилитель, первый и второй ключи и блок индикации, причем выходы генератора линейно изменяющегося напряжения, генератора низкой частоты, генератора высокой частоты и источника постоянного смещения подключены к одним выводам соответственно і ретьего, четвертого, пятого и шестого масштабирующих резисторов, другие выводы которых через первый блок переключателей соединены со свободным выводом обмотки управления первого магнитного сердечника параметрическою зонного генератора, выход генератора накачки подключен к одному выводу седьмого масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен со свободным выводом обмотки накачки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора и через первый ключ подключен к окоду дифференциатора, выход которого подключен к входу блокинг-генераторэ, свободный вывод измерительной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора подключен к входу интегратора, свободный вывод резонансной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора соединен с входом фазовращателя, пыход которого подключен к входу усилителя, ЙЫходы блокинг-геиератора, интегратора и усилителя соединены через второй блок переключателей соответственно с первым, вторым и третьим информационными RXOдами блока индикации, свободный вывод резонансной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора через (парой блок переключателей подключен к второму 13763 ному входу блока индикации, четвертый, пятый и шестой информационные входы которого через второй ключ соединены с вторым информационным входом блока индикации, свободный выход обмотки накачки второго магнитного сердечника параметрического зонного генератора через второй блок переключателей подключен к третьему информационному входу блока индикации. Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для моделирования нелинейных динамических систем и формирования специальных функций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является параметрический зонный генератор, включающий магнитные сердечники, на которых размещены обмотки накачки, управления, измерительные и резонансные обмотки, переменный конденсатор и два масштабирующих резистора, а также фазовращатель (2). Недостатком устройства является узкие функциональные возможности. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения решения нелинейных уравнений с переменными коэффициентами. Поставленная задача решается тем, что в устройство для решения дифференциальных уравнений, содержащее фазоаращэтель и параметрический зонный генератор, состоящий из даух магнитных сердечников, на каждом из которых размещены обмотки накачки, обмотка управления, измерительная и резонансная обмотки, причем обмотки накачки первого и второго магнитных сердечников соединены последовательно и согласно, обмотки управления соединены последовательно и встречно, измерительные обмотки соединены последовательно и согласно, резонансные обмотки соединены последовательно и встречно, параллельно резонансным обмоткам включена цепь из последовательно соединенных фильтрующего переменного конденсатора и первого масштабирующего резистора, второй масштабирующий резистор подключен последовательно к свободному выводу обмотки накачки второго магнитного сердечника параметрического зонного генератора, согласно изобретению, г него введены генератор накачки, генератор линейно изменяющегося напряжения, генератор низкой частоты, генератор высокой частоты, источник постоянного смещения, пять мас штабирующих резисторов, первый и второй блоки переключателей, интегратор, блокинг-генерзтор, дифференциатор, усилитель, первый и второй ключи и блок индикации, причем выходы генератора линейно изменяющегося напряжения, генератора низкой частоты, генератора высокой частоты и источника постоянного смещения подключены к одним выводам соответственно третьего, четвертого, пятого, и шестого масштабирующих резисторов, другие выводы которых через первый блок переключателей соединены со свободным выводом обмотки управления первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора, выход генератора накачки подключен к одному выводу седьмого масштабирующего резистора, другой вывод которого соединен со свободным выводом обмотки накачки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора и через первый ключ подключен к входу дифференциатора, выход которого подключен к входу блокинг-генератора, свободный вывод измерительной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора подключен к входу интегратора, свободный вывод резонансной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора соединен с входом фазовращателя, выход которого подключен к входу усилителя, выходы блокинг-генераторэ, интегратора и усилителя соединены через второй блок переключателей соответственно с первым, вторым и третьим информациоиными входами блока индикации, свободный вывод резонансной обмотки первого магнитного сердечника параметрического зонного генератора через второй блок переключателей подключен к второму информационному входу блока индикации, четвертый, пятый и шестой информационные входы которого через второй КЛЙЧ соединены с вторым информационным сходом блска индикации, свободный вьиод обмотки накачки второго магнитного сердечники параметрического зонного генератора через второй блок переключателей подключен 13763 к третьему информационному входу блока индикации. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схе- 5 ма устройства, на фиг.2 - алгоритм работы устройства. Устройство для решения дифференциальных уравнений содержит параметрической зонный генератор 1, состоящий из даух 10 (первого 2 и второго 3) магнитных сердечников, на каждом из которых размещены обмотки 4 накачки, обмотка 5 управления, измерительная обмотка б, резонансная обмотка 7. фильтрующий переменный конден- 15 сатор 8, первый масштабирующий резистор 9, второй масштабирующий резистор 10, блок задающих функций 11, состоящий из генератора линейно изменяющегося напряжения 12, генератора 13 низкой частоты, 20 генератора 14 высокой частоты, источника 15 постоянного смещения, генератора 1G накачки, дифференциатора 17, блокинг-генератора 18, интегратор 19, фазооращатель 20. усилитель 21, первый 22 и второй 23 25 блоки переключателей, первый 24 и пторой 25 ключи и блок 26 индикации, включающий осциллограф 27, частотомер 28, термомиллиэольтметр 29 и осциллограф 30 с запоминающей трубкой, пять масштабирующих 30 резисторов 31. Устройство может работать в четырех режимах (фиг.2). Сигнал с генератора накачки 16 определенной частоты поступает на обмотки накачки 4 параметрического зонно- 35 го (паэонного) генератора 1, работающего в высших зонах неустойчивости, через клю,ч 24 на дифференциатор 17, блокинг-генератор 18, блок переключателей 23 и на вход управления яркостью осциллографа 26 дня 40 создания на экране яркостных меток. На обмотки управления 5 поступает сигнал через блок переключателей 22 с блока задания функций 11. В первом режиме (режиме измерения 45 интегральных кривых) блок переключателей 23 находится в верхнем на схеме положении, ключ 24 замкнут, сигнал с резонансных обмоток 7 через вторую группу контактов блока переключателей 23 поступает на вход 50 вертикальных пластин осциллографа 27 и через фазовращатель 20, усилитель 21 и третью группу контактов блока переключателей 23 - на горизонтальный вход осцилло~ графа. При этом на электронно-лучевой 55 трубке осциллографа наблюдаются переходные процессы в виде интегральных кривых, высвечиваемых яркостными метками, Во втором режиме (режиме измерения фазовых портретов) блок переключателей 23 в том же положении, а ключ - разомкнут. При этом на экране осциллографа 27 наблюдаются переходные процессы на фазовой плоскости. В третьем режиме (режиме моделирования нелинейных функций) блок переключателей 23 - в среднем положении, сигнал с измерительной обмотки подается через интегратор 14 и блок переключателей 23 на вертикальный вход осциллографа 27, падение напряжение с резистора 10 подается через третью группу контактов блока переключателей 23 (переключатель режимов работы) на горизонтальный вход осциллографа 27 и управляет горизонтальной раэоерткой. При этом на экране'осциллографа будут наблюдаться зависимости, описываемые функциями вида У =ash/3x. Вид функции определяется режимами работы пазонного генератора 1 иустанавливается с помощью блока переключателей 22 (переключатели коэффициентов уравнений), масштабирующих резисторов 31 и резистора 10. В четвертом режиме (режиме дифференциальных уравнений) блок переключателей режимов работы 23 находится в нижнем по схеме положении. При этом входы горизонтальный и управления яркостью не задействованы, а на вертикальный вход подаются параметрические колебания с резонансных обмоток 7. На экране осциллографа наблюдаются решения дифференциальных уравнений (прямая задача) вида аі(х, у, t)ch $ - Z m -cos( wt c.y.t)y chn-sb +b 2 (x. y. + x = где x(t)~ вынуждающая сила (функция накачки); y(t) - выходная функция (реакция); аі(х, у, Ь), Ьі(х, у, t), Ьг(х, у, t) - нелинейные периодические коэффициенты: 3 l (x.y,t)=2Rl-Y 2 ' bi(x, у, t)= Ьг(х. у, t)« R2 too (Ып 2 • X . у 2 2 Uo - постоянный параметр; UK ~ переменный параметр; t - время. Устанавливая соответствующие значения коэффициентов с помощью резисторов 31 и блока переключателей 22, можно по 13763 лучить на экране осциллографа решения линейных дифференциальных, нелинейных, существенно нелинейных уравнений с переменными коэффициентами, в частности, уравнения Матье,Хилла, Дуффинга и Льенара. При замыкании ключа 25 колебания с вертикального входа осциллографа 27 по ФигЛ 8 ступают на сходы частотомера 28, термомилливольтметра 29 и осциллографа 30 с запоминающей трубкой. С помощью частотомера и миллиоольтметрэ можно измерять частоту и амплитуду исследуемой функции, а осциллограф с запоминающей трубкой предназначен для исследования переходных процессов пазонных систем. 13763 начальны/ иг. Упорядник Замовлення 4122 Техред М.Моргентзл Коректор Л.Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 В(дкрите акціонерне товариство "Патеит", м. Ужгород, вул.ГагзрІна, 101