„Analóg számítógép” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Xqbot (vitalap | szerkesztései)
a Bot: következő hozzáadása: als:Analogcomputer; kozmetikai változtatások
SamatBot (vitalap | szerkesztései)
a →‎A gép elve: kurzív és fett tartalmú zárójelek javítása,
13. sor:
Az analógia elvét, illetve az elektronikus analóg számítógép működését két, csillapított rezgést végző rendszeren mutatjuk be. Az egyik esetben a tömeg rezeg, ha valamely erő meglöki. Az rugóerő képviseli a visszahúzó erőt, a csillapítást olajfürdő okozza. A mozgási energia mindaddig periodikusan átalakul helyzeti energiává és fordítva, míg a csillapítás következtében a teljes mozgási energia az olajfürdő hőenergiájává alakul át.
 
A másik esetben a rezgőrendszer egy ellenállásból, kondenzátorból és önindukciójú tekercsből áll. Ha a kondenzátort egy feszültséglökés feltölti, akkor a két kondenzátorlemezen felhalmozódott töltés elkezd kiegyenlítődni, de a tekercs önindukciója miatt rezgés jön létre, amit az ellenállás csillapít. Ha eltekintünk a két különböző energiaformától, akkor mind a két folyamat formálisan ugyanazzal a differenciálegyenlettel írható le:<br /> <math>\ddot{y}</math>(''(t)'') = -<math>a_1</math> <math>\dot{y}</math> (t)-<math>a_2<math/> y(t)-f(t) <br>ahol <math>a_1</math> és <math>a_2</math> mindig az anyagra jellemző állandók. A ''t'' időtől függő ''y'' változó az egyik esetben a tömeg távolsága a nyugalmi helyzettől, a másik esetben a kondenzátorlemez töltésének mennyisége.
 
A természetben és a technikában sok különböző jelenség van, amelyek időbeli lefolyását ugyanolyan típusú differenciálegyenlettel lehet jellemezni. A differenciálegyenlet megoldására analóg fizikai rendszer, azaz analóg számítógép alkalmazható, amely a rezgés lefolyását utánozza, vagy – úgymond – ''szimulálja''. Ezt az eljárást az analóg számítógép '''programozásának''' nevezik.
=== Programozás ===
Ahhoz, hogy az adott differenciálegyenletet megoldjuk, és az ''y'' mennyiséget a ''t'' idő föggvényeként megkapjuk, két integrálást, két szorzást, két előjelváltoztatást kell végrehajtani, és az analóg számítógép egyik különleges számítóegységével az ''f''(''(t)'') függvényt előállítani. Az analóg számítógépben azokat a számolási egységeket, amelyek a műveleteket el tudják végezni, sorba kapcsolják. <math>U_E</math> a bemenőmennyiséget, illetve a bemenőfeszültséget jelenti, ezt mindig az aktuális számolóegységhez vezetik; <math>U_A</math> a kimenőmennyiséget, illetve a kimenőfeszültséget jelenti, amit a számolóegységben elvégzett művelet erdeményeként kapunk. Az ''együttható-potenciométer'' az <math>U_E</math> bemenőfeszültséget szorozza az ''a'' állandóval, így megkapjuk az <math>U_A</math> = ''a'' <math>U_E</math> kimenőfeszültséget. A többi számolóegység megfelelő módon más műveleteket hajt végre, például az ''invertálók'' ellenkező előjelűre változtatják a bemenőértékeket, a ''szummátor'' összeadja ezeket, miután egy ''a'' állandóval megszorozták őket, az ''összegintegrátor'' az idő szerint integrál és összead, a ''függvénymultiplikátor'' szoroz, a ''függvénygenerátor'' pedig előállítja az előre megadott függvényt. Az összegintegrátornál fellépő <math>U_0</math> konstans a mindenkori problémához illeszkedő kezdeti érték.
 
A programozás első lépéseként egy ''szerkezeti vázlatot'', a ''kapcsolási tervet'' kell elkészíteni. Ez mutatja meg, hogyan kell összekapcsolni a számolóegységeket, például a csillapított rezgés adott differenciálegyenletéhez. Az összegintegrátor egy integrálást végez el, és előállítja <math>\dot{y}</math> (''(t)'')-t, ha meegkapja az <math>\dot{y}_0</math> kezdeti feltételt, azaz a <math>\frac{dy}{dt}</math> -t a ''t''=0 időpontban; a -<math>\dot{y}</math> (''(t)'')-t a differenciálegyenletnek megfelelően, egy együttható-potenciométeren keresztül <math>a_1</math>-gyel kell megszorozni és az integrátorra visszakapcsolni. A másik integrátor egy további integrálást végez el, és a keresett ''y''(''(t)'') függvényt adja meg, amely a végkészülék képernyőjén láthatóvá válik,és amelyet (<math>a_2</math>-vel megszorozva és negatív előjellel ellátva az első összegintegrátor bemenetére kell visszavezetni. A függvénygenerátor által előállított ''f''(''(t)'') függvényt ugyancsak ennek az összegintegrátornak a bemenetéhez kapcsolják.
 
A programozás második lépése abból áll, hogy rögzítenek valamilyen ''normálást''. Az elektroncsövekkel működő elektronikus analóg számítógépnél a függő változó, tehát a feszültség, többnyire -100 V és +100 V között lehet; tranzisztoros készülékeknél pedig -10 V és +10 V között; míg integrált áramköröknél az alkalmazott típus függvényében más és más a maximális megengedett kimenőfeszültség, általában <math>\pm</math>10 V megfelelő. Ugyancsak normálni kell a független változót is. A ''számolás idejét'', azaz az időtartamot, ami alatt a gép a megoldási görbének ''t'' keresett intervallumára vonatkozó részét kiszámítja, nagyon rövidre lehet választani, például tízezered másodperc egy százezered másodperc közöttinek, úgyhogy ismételt üzemeltetésnél, vagyis állandóan megismételt számításnál a képernyőn a megoldás görbéjének álló képét kapják.