Пристрій для розв’язання обернених задач теорії поля

Пристрій для розв'язання обернених задач теорії поля Винахід належить до аналогової обчислювальної техніки і призначений для визначення інтенсивності дискретного джерела фізичного поля в залежності від його місцеположення та обмежень на значення поля в заданих точках. Застосування пристою дозволить здійснити вибір місця розташування індустріального об'єкта, що будується і викидатиме забруднюючі речовини, по обмеженнях на рівень забруднення (поле) в екологічно значущих районах. Крім того, наявна можливість одночасно з розміщенням і контролем поля визначити інтенсивність джерела, дозволяє здійснити вибір місця розташування підприємства, що будується, з максимізацією продуктивності підприємства, яка пропорційна викидам. Іншим прикладом можуть бути задачі визначення місцеположення й інтенсивності джерела температурного поля, яке обігріває приміщення (теплицю), та забезпечення заданого теплового режиму. Відомий пристрій для моделювання фізичних полів, створюваних рухомим джерелом постійної інтенсивності, який містить комутатор, R-сітку, блок завдання граничних умов, блок цифро-аналогових перетворювачів, блоки порівняння, формувач імпульсів, суматор, блок завдання інтенсивності джерел фізичного поля, блок реєстрації, елементи І та АБО, лічильник, блок завдання обмежень [ Авт. св. СССР №1251122 Кл. G 06 G 7/56. 1986. Бюл. №30. Устройство для моделирования физических полей ]. Недоліком цього пристрою є те, що він не дозволяє керувати інтенсивністю рухомого джерела в процесі розв'язування задачі теорії поля. Найбільш близьким до пропонованого за сукупністю ознак є пристрій для моделювання взаємодії рухомого джерела тепла з температурним полем, який містить R-сітку, блок завдання граничних умов, блок комутації, блок реєстрації, блок керування, генератор імпульсів, блок порівняння, елементи І та АБО, лічильники та блок струмовводів, одні входи якого з'єднані з першим виходом блока керування, інші входи блока струмовводів підключені до виходів блока завдання граничних умов, а виходи блока струмовводів через блок комутації 2 з'єднані із входами елемента АБО, вихід якого підключений до першого входу блока порівняння, другий вхід якого з'єднаний із другим виходом блока керування, третій вихід блока керування підключений до одних входів лічильників, інші входи яких через блок реєстрації з'єднані з четвертим виходом блока керування, вихід першого лічильника підключений до входу блока керування, інформаційний вхід першого лічильника з'єднаний з виходом другого лічильника, інформаційний вхід якого підключений до виходу першого елемента І, входи якого з'єднані відповідно з виходом генератора імпульсів і з п'ятим виходом блока керування, відповідні виходи якого підключені до першого входу другого елемента І та до входів третього елемента І, виходи другого і третього елементів І з'єднані з одними входами блока завдання граничних умов, інші входи якого підключені до виходу першого елемента І, відповідний вихід блока завдання граничних умов з'єднаний з другим входом другого елемента І. [Авт. св. СССР №568953. Кл. G 06 G 7/56. 1977. Бюл. №30. Устройство для моделирования взаимодействия движущегося источника тепла с температурным полем ]. Недоліком цього пристрою є громіздкість його конструкції й те, що для функціонування пристрою необхідне підключення блока керування до універсальної ЦОМ, що утруднює його використання. В основу винаходу поставлено завдання спрощення конструкції пристрою й розширення його функціональних можливостей. Нове виконання в пристрої блоків керування інтенсивністю рухомого джерела, організація подачі струмів - аналогів джерел у вузли сіткової моделі, а також аналіз обмежень на фізичне поле аналоговими блоками є тим технічним результатом, який дає можливість значно скоротити кількість блоків і спростити конструкцію. Такого технічного результату можна досягнути, якщо в пристрій для моделювання взаємодії рухомого джерела тепла з температурним полем, який містить R-сітку, перша група входів якої підключена до групи виходів блока струмовводів, друга група входів R-сітки підключена до блока завдання граничних умов, генератор тактових імпульсів, лічильник, вихід якого підключений до з першого входу блока реєстрації, елемент І, блок порівняння введені аналогоцифровий перетворювач, два елементи затримки, регістр, фоторезистор, світлодІод, подільник напруги, підсилювач, інтегратор, блок виділення максимального сигналу, блок подільників напруги, група виходів якого підключена до першої групи входів блока порівняння, друга група входів якого підключена до групи виходів R-сітки, група виходів блока порівняння підключена до блока виділення максимального сигналу, вихід якого підключений до інтегратора, вихід інтегратора з'єднаний з підсилювачем, вихід якого підключений до світлодіода, який освітлює фоторезистор, другий вхід якого підключений до подільника напруги, вихід фоторезистора з'єднаний з аналого-цифровим перетворювачем і з першим входом блока струмовводів, друга група входів якого підключена до виходів розрядів регістра, вхід якого підключений до генератора тактових імпульсів, вихід останнього розряду регістра через перший елемент затримки підключений до другого входу блока реєстрації, третій вхід якого з'єднаний з виходом елемента І, перший вхід якого підключений до аналого-цифрового перетворювача, а другий вхід з'єднаний з четвертим входом блока реєстрації і з виходом другого елемента затримки, вхід якого підключений до виходу генератора тактових імпульсів, вихід якого з'єднаний із входом лічильника. При пошукові в патентній та науково-технічній літературі не виявлені об'єкти з ознаками, подібними до відмітних ознак технічного рішення, яке заявляється, на підставі чого можна зробити висновок про відповідність його критерію «суттєві відмінності». На фіг.1 подано блок-схему пристрою, а на фіг.2 - часову діаграму, яка пояснює роботу основних цифрових блоків. Пристрій складається з R-сітки 1, блока 2 граничних умов, блока З струмовводів, блока 4 порівняння, блока 5 подільників напруги, блока 6 виділення максимального сигналу, інтегратора 1, підсилювача 8, світлодіода 9, фоторезистора 10, подільника 11 напруги, аналого-цифрового перетворювача 12, регістра 13, генератора 14 тактових імпульсів, блока 15 реєстрації, елемента 116, лічильника 17, 4 елементів 18 і 19 затримки. Крім того блок 3 струмовводів містить струмовводи 20, блок 5 подільників напруги містить подільники 21 напруги, а блок 4 порівняння елементи 22 порівняння. Пояснимо роботу пристрою. Фізичне поле формується на R-сітці І за рахунок блока 2 граничних умов і струму - аналога джерела фізичного поля, який подається через струмовводи 20 у вузли R-сітки І. Кожний струмоввід 20 зв'язаний зі своїм вузлом R-сітки І. За допомогою генератора 14 тактових імпульсів у регістрі 13 переміщується «1» від першого розряду до останнього, що дозволяє -по черзі підключати струмовводи 20. На фіг. 1 зображена наявність «1» в 7-ому розряді регістра, що дозволяє подати струм в У-й вузол R-сітки. З контрольованих вузлів Rсітки 1 знімаються напруги, пропорційні значенням фізичного поля. Ці напруги порівнюються в блоці 4 з допустимими, що подаються з блока 5, а результати розбіжності надходять на блок 6 виділення максимального сигналу, який після інтегрування блоком 7 і підсилення блоком 8 змінює світіння світлодіода 9. Це дозволяє змінювати струм, який надходить від освітлюваного фоторезистора 10 і подається почергово у вузли R-сітки І. Крім того, струм від фоторезистора 10 надходить на вхід аналого-цифрового перетворювача 12, який перетворює струм у відповідний код, який реєструється блоком 15 по команді від елемента 19 затримки, який подає синхроімпульс на схему І 16 і в блок 15 реєстрації (фіг.2). Одночасно з лічильника 17 реєструється номер вузла R-сітки І, куди подавався струм - аналог джерела. Після проходження «1» по всіх розрядах регістра 13 (по всіх п вузлах R -сітки 1) і почергового підключення струмовводів 20 будуть проаналізовані всі можливі місцеположення джерела й зафіксована блоком 15 реєстрація значень струмів, які задовольняють обмеження на фізичне поле, і номери відповідних вузлів R-сітки І, куди подавались струми. Закінченням роботи пристрою є аналіз останнього вузла R-сІтки 1, що відповідає «1» в останньому розряді регістра 13 (фіг. 1, 2). Цей же сигнал «1» через елемент 18 затримки надходить на блок 15 реєстрації й вимикає йогр (фіг.2). __^__^^__________ ФІ Г.1 Автори: ПулггшВЛ ЧуріжовКА. Пристрій для розв'язання обернених задач теорії поля Генератор 14 імпульсів Вхід лічильника 17 . . . t Вихід елемента 19 к t Вихід елемента 18 Вимкнення блока 15 Фіг. 2 Автори: В.П. Путятін К.А. Чуріков