Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Измайлов А.Ф. Аналоговые вычислительные машины и их применение в ВМФ учебное пособие с элементами программированного обучения

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
6.76 Mб
Скачать

Z,C*K

Т,сея

%е**

Р и с . 3 . 1 9

14

209

§ 9. Особенности подготовки обыкновенных диффе­ ренциальных уравнений с переменными коэффи­

циентами

К указанной группе относятся те уравнения, члены

которых

содержат

в качестве коэффициентов известные

функции

аргумента

t

, например,

f>nx(() +cx1(t)pn4x(t)+-- ■+an4(t)px(t)+anx(iyO{3 . 6 O)

если ск-(£)£c o n s t , величины а ± ( { ) называют перемен­ ными коэффициентами.

Входящие

в уравнение известные

и неизвестные функ­

ции должны быть определены в одном

и том же интервале:

назначенная область

t peui )

нахождения неиз­

вестной x ( t )

и др.

является областью задания пере­

менных коэффициентов

a^Ct) (рис.

3 .20).

Рис. 3.20

Подготовка уравнений с переменными коэффициентами к решению на АВМ: определение масштаба аргумента, со­

2 1 0

ставление блок-схемы набора, реализация коэффициен­ тов уравнения и выбор масштаба переменных - произво­ дится согласно методике, разработанной для любых обык­

новенных дифференциальных уравнений. Однако в схеме на­ бора используются блоки переменных коэффициентов, и это накладывает дополнительное требование к определе­

нию масштаба аргумента.

 

 

Время

решения уравнения

на АВМ, с одной

стороны,

пропорционально

назначенной

величине tpeuJ :

 

^реш~ rr,t

tpeuj >

(3.61)

а с другой - должно быть равно времени работы блока

переменных коэффициентов

Г1 БПК :

 

 

7

= 7

 

(3.62)

 

‘'реи/

свпк •

Если равенство (3 .62) не выполнено, возникает ситу­ ация, изображенная на рис. 3.21 для случая ВПК с шаго­ вым искателем. В случае е1реш:>(1БПК можно смоделировать

только часть заданного участка кривой, при

>

точность аппроксимации понижается из-за того,

что ис­

пользуются не все ламели шагового искателя. Чтобы удов­ летворить условию (3 .6 2 ), масштаб аргумента определяют

по формуле

.

 

m t

С реш

 

° ВПК

(3.63)

 

 

 

Время работы блока зависит от частоты импульсов или

же от скорости протяжки каретки ( см. § 3 гл. П). В

каждой АВМ имеется несколько фиксированных частот

(скоростей), чему соответствует

ряд фиксированных зна­

чений времени T6/7/f . Подставляя

их в формулу (3 .6 3 ),

получаем несколько

масштабов mf

, в равней мере обес-

2 1 1

Рис. 3.21

печиваодих оптимальное использование 5ПК. Из этих мас­ штабов выбирают приводящий к наибольшему выравниванию максимальных значений коэффициентов и пределов измене­ ния переменных. Ориентиром для выбора служит величина масштаба, вычисленного, например, по формуле

где

и

а п

-

максимальные значения переменных ко­

эффициентов

ск0( t )

И a n ( t ) .

 

Задание

24.

Дифференциальное уравнение Лежандра

(1~tZ) п х ( t ) = 0

подготовить к решению на АВМ. Составить блок-схему на­

бора. Область определения решения

, п = 6 ,

начальные условия

 

 

* б (0 ) = ~7д~

f x 6( ° ^ 0 -

 

Решение рассматриваемого уравнения называют полино­

мами Лежандра порядка п ;

их обозначают Рп ( t )

212

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вклейка 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 15

 

 

 

I

Номера ламелей

0 I

2

3

А 5

6 7

8

9 10

II

12

13

14

15

16

17

18 19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

2

 

Номера

0 I

2

3

4 5

б 7

8

9 10

II

12

13

14

15

16

17

±8 19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

 

 

секций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0,769

циомет-

0 I

2

3 3 4

5 6 6 7 8

9

9 10

II

12

12

13

14 15

15

16

17

18

18

19

20 21

21

22

23

24

24

25

ра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53 54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68 69

2

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

 

66

67

68

3

 

27

27

28

29

30

30

31

32

33

33

34

35

36

36

37

38

39

39

40

41

42

42

43

44

45

45

46

47

48

48

49

50

 

51

51

52

I

7 0 71

72 73 74 75

76

77

78 '"9 80

81

82

83

84

85

86 87

88 89

90

91 92

93

94

95

96

97

98

99

 

 

 

 

 

 

 

2

69 70

71

72

73 74

75

76

77

78 79

80

81

82

83

84

85

86

87

88 89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

П<фВ11Й зар]иан1г набора

3

53 54

54 55

56 57

57

58

59

60 60

61

62

63 63

64

65

 

66 67

68 69

69 70

71

72

72

73

74 75

1

 

1

1

1

1

1

66

Второй

вариант

набора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

1

1

1

Заказ 60, ВМОЛУА, 1968

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Номера

ламелей

О I 2

3

4

5 б

7

8

9

10

II

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

2

Номера

секций

5 6 7

8

9

10 II

12

13

14

15

16

17

18

19

19

20

20

21

21

22

22

23

24

24

25

 

потенциометра

I

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

2

25

25

26

26

27

27

27

28

29

29

30

30

31

31

32

32

32

32

33

33

33

34

34

35

35

36

36

37

37

38

38

39

39

40

40

I

61

62

63

64

65

66

67

68 69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88 89

90

91

92

93

94

95

2

41

41

42

42

43

43

44

45

46

47

48

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

59

60

61

63

65

67

69

70

72

74

76

79

81

83

I 96 97 98 99 100

2 86 89 92 95 98

Вклейка 3

Таблица 17

I

Номера

 

0

I

2 3

4

5

6 7

8

9

10

I I

12

13

14

15

16

17

 

 

ламелей

 

 

 

ШИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Генера­

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

торы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

1 8

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А ..... .........

'■

 

 

........

 

 

 

I

37

э в

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ак

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

7 0

71

72

73

74

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

о

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

с

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

94

95

96

97

98

99

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Г%J

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. Частоты генераторов*

А -

I гц,

В -

2

г * ,

С -

4

гщ,

Д - 1 0

гц.

 

Зам » 60, ВИОЛУА, 1968

Решение. Разрешая уравнение относительно старшей

производной, получаем

6 - 7 - x 6 ( t }

 

2 t

 

Р * в Ю ' i - t 2

= О

 

i - t 2

 

или

 

 

f W t ) = y ^ r [ 2 t p ^ 6 ( t ) - ^ 2 x 6 ( t ) ] = 0 .

 

Отсюда видно, что

определить функцию sc6 ( t )

в

заданном интервале невозможно: переменный коэффициент

( i - t 2) *

n p u t —’ i неограниченно

возрастает, выну­

ждая несколько сузить этот интервал. Положим

0 < t <

0,975.

 

 

 

 

у

Определив максимальное

значение

величины ~f~[i »

Тчакс

/

 

 

/

 

2 0 .

'макс 1 - 0 , 9 7 5 2

0 ,0 5

 

■ 6

- t ‘X

 

 

 

 

 

преобразуем уравнение к виду

 

 

 

 

р x6 ( t )

f j - t 2)

 

t p x6 ^ ^2 Т м а к с ^ б ^ ]

 

'макс^ L '

 

 

 

 

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

0 5

 

 

 

 

 

 

p \ ( t ) - [ ^ 0 t p x 6 C i ) - U2-20oc6 ( t ) ] j :

Переменные коэффициенты

 

0,05

и

t

наберем

у~р~

на ВПК согласно табл. 15-17. Для первого из коэффици­ ентов применяем программную развертку, для второго - равномерную. Последующее введение масштаба аргумента не изменит значения набранных функций:

0,05

0 ,0 5

если t —

.

i - t 2

i - ( m t 7 ) -

 

 

213

Вводя масштаб аргумента, уравнение представляем

в виде

^%(т)‘ ^ ^ [ 4 о ( ^ 7т)^х/?)-4г-го-тХ(т)]-

Значение введенного масштаба должно быть согласо­ вано с длительностью работы ВПК. Применительно к АБЫ МПТ-9

<1 = 12,63 j 25,3; 50,5'} 101} 202 с ек } заданная величина^ tpeul = 0,975, а отсюда

m= QtS2&- . 0,0773} 12.63

m2£

=

0,0387 }

m3£ =

0,0193}

/77^

=

0,00965}

=

0,00483.

Величину масштаба, которая обеспечивала бы вырав­ нивание коэффициентов уравнения, определим по формуле

"V = l/ т ^ — =0.035-

f V 42 -20

Окончательно принимаем

m2t = 0,0387, получая

конкретную форму малинного уравнения:

<,S38(mt ?)f>Xe n ) + Y,225X6( T ) J ^ ~ ^

Блок-схема набора представлена на рис. 3.22.

При составлении блок-схемы возникло желание набрать

_

j 5 3 ft

г

на БПК коэффициент

 

(mt 7 ) = 0,769 (m t ? )

$абл. 15) вместо намеченного ранее. Это несколько сни­ зит точность аппроксимации: вместо 100 секций потенци-

214

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ