Устройство для решения оптимизационных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции

(19) 01 СПУБ 50 4 С 06 С 7 12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и и проут Глав -ого транашвили о СССР 1965. СССР 1967.ОПТИМИ НЕНИЯ ЦИИ анало- устрой нтных ольэовазации, в ов хра ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(46) 23,02.87. Гюл. 1 7 (71) Научно-исследовательс ектно-конструкторский инст ного управления автомобиль спорта Мосгорисполкома (72) В,А.Таран и Т.Г,Мириа (53) 681.333(088,8)(56) Авторское свидетельст У 188161, кл, С 06 С .7/36,Авторское свидетельство Ф 225568, кл. С Об С 7/32, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАЦИОНН 11 Х ЗАДАЧ РЕЖИМОВ ХР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУ (57) Изобретение относится говой технике, в частности ствам для решения трансиен уравнений, и может быть ис но при решении задач оптим частности оптимизации режи ния сельскохозяйственной продукции.Цель изобретения - повышение точностиЦель достигается введением вустройство блока индикации и блоказадания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции,выполненного в виде операционного усилителя с переменным резистором вцепи обратной связи,а также конструктивным выполнением блоков формирования трансцендентной функции затратна реализацию процедуры извлечениянекондиционной части хранящейся продукции и затрат из-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, которые включаютмножительные узлы, инверторы, функциональный преобразователь, операционный усилитель, квадратор, блокиформирования логарифмической функциии блок формирования степенной функции. 12 ил,12920 3 1 ю Фю Составитель И.ДубининаТехред Л,Сердокова Корректор Л.Пат едактор В.Петра с роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,аказ 273/49 Тираж 67 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, ЖПодпного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 1292013Изобретение относится к анялоЕ.О- вой технике, в частности к устройс. - вам для решения трансцендецтцых урдннений, и может быть использовано при решении задач оптимизации, н чдстцости оптимизации режимов хранения с ельскохозяйственной продукции.Цель изобретения - повышение точности решения.с 1 я Фиг. представлена блок-схема устройства для решения оптимизациоццых задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции; ца фиг,2 схема блок:а задания периода изнле 15 чения некондиционной части хранящейся продукции; на фиг.3 - схема блока задания исходньех данных; цд фиг.4 и 5 - схемы блоков формирования трансцендентных функций затрат на реали 20 зацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соответственно; на фиг,б - графики функций затрат для различных видов продукции; на Фиг.12 график суммарной функции затрат,Устройство для решения оптимиэа- .30 ционных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции содержит блок 1 инрикации, блок 2 задания периода извлечения некондиционнои части хранящейся продукции, блок 3 задания исходных данных, индикатор 4 ну ля, блок 5 формирования трансцендец - ной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продук 1 еии, блок б формирования трансцендентной Функции 0 затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, сумматор 7.Сумматор 7 и индикатор 4 нуля образуют блок 8 формирования знака рассогласования сигналов, Блок 2 включает резистор 9, операционный усилитель 1 О и входной резистор 11, блок 3 - операционные усилители 12-17, входные резисторы 8-23 и резисторы 24-29 в цепях обратной связи усилителей.Блок 5 содержит четвертый множительный узел 30, первый множительцый узел 31, функциональный преобразователь 32, третий множительный узел 33, второй множительный узел 34 инвертор 35. й 1 ок о содержит первый множительцьЕЙ уэсл 3 б, четв:.ртый множительныйузее 1 37, первый блок 38 Формиронаниялс 1 гдрифмической функции, кнадрятор39, третий множите:Еьный узел 40,блок 4 Формирования степенной функции нторой блок 42 формирования логарифмической функции, второй множительный узел 43, опердционый усили 1 е.т 1 еэ 4 4,Оптимизация 11 ериодя извлечения некондиционной части хранящейся проЕсук 1 ии ОсущестеЗлясется по минимуму суммарных затрат: затрат С ца организацию процедуры извлечения (эти затраты умец:шаются по мере возрастация периода извлеения цекондиционцой части продукции г ) и затрат СЦнь:зндцных погерями прорукции из-заотсутствия извлечения ее некондиционцой части (эти затраты повышаются по мере возрастания периода 1 извлечеЦция некондиционной части продукции), :1 атрдты С, и С, изменяются при изменении периода извлечения Г противоиречино, я их сумма С следовательно, имеет седлсвидную Форму., Это означает, что проведение часть:х извлеченийпродукции но время ее хранения может потребовать существенных затрат, а снижение интенсивности извлечений приводит к нарастающей порче продукции. Возникает задача поиска компромиссного решения, т,е. задача оптимизации периода г. извлечения некондиционной части хрдцяшейся продукции. Под периодом г извлечения поицимается промежуток времени между двумя сос.едними процедурами извлечения некондиционной продукции.Зкспериментальные исследованияпроцессов хранения и извлечения продукции позволили сформировать соответствующие функции затрат С, и С. Так, затраты на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции (применительно к плодоОВОщной продукции) В зявиси мости от периода извлеченияобозначаемые через С (г ) , характеризуются зависимостьюС,(г ) .= С 11 е ", (1)где С - величина начальных затратНчнд организацию закладки продукциица хранение;11 - величина массы продукции,здклддываемой на хранение;(3) е - основание натуральных логарифмов;параметр закона изменения затрат на процедуру извлечения. Эта зависимость получена на основании аппроксимации экспериментальных данных и приведена на фиг,б (для хранения яблок), фиг,7 (для хранения винограда) и фиг.8 (для хранения капусты), Функция С ( ) является транс цендентной,Потери продукции иэ-за отсутствия извлечения ее некондиционной части при хранении С в зависимости от периода извлечения Тхарактеризуются трансцендентной функцией затрат е 1аС (с ) =С ------ (2) 1 о11. ( /Т) гозатраты на хранение, не зависящие от реализации процедур извлечения некондиционной части хранящейся продукции; 25 - параметр закона изменения функции потерь;- минимальное время храненияпродукции данного вида; - максимальный срок хранения З 0продукции данного вида в хранилищах данноготипа.функция потерь С,(г. ) для некоторых видов продукции иллюстрируется графиками на фиг,9 (для хранения яблок), фиг. 10 (для хранения винограда, причем 1 - для Т = 4 мес, 2 для Т= 8 мес), фиг, 11 (для хранения капусты). 40Иэ анализа функций С,(е. ) и С,(с ) видна их противоречивость, выражающаяся в различии изменений функций при изменении аргумента С , Для нахождения оптимального значения периода извлечениянеобходимо проЦсуммировать эти функции (т,е. составить уравнение суммарных затрат), продифференцировать полученную сумму по Г и приравнять производную нулю.Уравнение суммарных затрат имеет вид:=СИе +С,Е. (УТ ) Уравнение (3), как и функции затрат, является трансцендентным. На фиг,12 представлен общий вид функции суммарных затрат С .(е ).Продифференцировав уравнение (3) по переменной Еи приравняв производную нулю, находим экстремум - минимум функции С, которому соответствует оптимальное (искомое) значение переменнойУравнение для оптимизации с имеет вид: 1.11,еп а п( /Т) тп=ы Бсее . 1 п(е/Т)1,Уравнение (4) описывает седловиднуюфункцию суммарных затрат С (с )(фиг. 1.2). Минимум этой функции соответствует оптимальному значению периода извлечения некондиционной частихранящейся продукции С . Уравнение (4) является трансцендентным; решение таких уравнений аналитическиневозможно,В то же время возможно формирование двух блоков; моделирующих левуюи правую части уравнения соответственно. Сопоставляя результаты решенийэтих двух моделей и добиваясь равенства решений, можно получить искомоеоптимальное значение величиныотОбе части уравнения Е 41 служат основой для формирования соответствующихблоков - блока 5 формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и блока 6 формирования трансцендентнойфункции затрат из-за потерь продукциипри отсутствии извлечения ее неконди.ционной части, Блок 3 включает операционные усилители, количество которыхвыбирается в зависимости от вида решаемой задачи,Устройство работает следующим образом.С помощью переменного резистора 9блока 2 задания периода извлечениянекондиционной части хранящейся продукции при входном напряжении 11 (встандартных аналоговых вычислительныхмашинах 11, = 100 В) устанавливаетсяпроизвольное значение переменнойКроме того, в блоке 3 задания исходных данных устанавливаются следующиезначения: параметр с закона изменения затрат на процедуру извлечения - переменным резистором 24;величина массы продукции Ь", зало -женной на хранение, - переменным резистором 25;величина С начальных затрат цанцорганизацию закладки продукции ца 5хранение - переменным резистором 26;максимальный срок Т храненияпродукции данного вида - переменнымрезистором 21;минимальное время Схранения10продукции данного вида - переменнымрезистором 22;параметр а закона изменения функции потерь - переменным резистором 2915При этом резисторы 11, 8-20,27,28и 23 соответственно операционных усилителей 1 О, 12-17 используются дляустановки масштабов, В результате цавыходах операционных усилителей получают напряжения, соответствующие:)2 - значению периода извлечениязначению параметра К; Г - зачегию объема продукции 11, заложеннойна хранение;. Г - значению уровня Сначальных затрат; Б - максимальномусроку Т хранению продукции дацноговида; О - минимальному временихранения продукции данного вида;Пзначению параметра д закона измеения функции потерь,Напряжение Ь"2, соответствующее(в принятом масштабе) значению периода С извлечения некондиционнойчасти продукции, заложенной на хра 3нение, подается в блок 1 индикации,на котором имеется шкала, градуированная в днях (месяцах),Напряжения Б, - Ь, подаютсявходы блока 5, При этом напряженияи П, подаются на первый и второйвходы первого множительного узла 31,осуществляющего их перемножение ивыдающего напряжениесоответствующее произведению 1, . Это напряжение подается ца вход функционального преобразователя 32, выходноенапряжение Б которого соответствуц - ,у.ет значению е" . Это напряжениеперемножается в третьем множительномузле 33 с напряжением Ь 2, полученнымс выхода операционного усилителя 10;в результате получается напряжение,пропорциональное значению произведенияец, Одновременно напряже Иние П , пропорциональное значению 3.,3У , пропорциональное значению Б, и ПУпропорциональное значению С, подаются на входы второго множительного узла 34, где перемцожаются, в результате чего ца его выходе получается напряжение С , соответствующеее значению произведенияС (. Это напряжение ицвертируется ицвертором 35 (напряжение Га его выходе соответствует зна ецию -С 1) и подается ца вход четвертого множительного узла 30, где перемножается с напряжениями Ц и Ба апр 5 жение 0, , получаемое ца выходе четвертого множительного узла 30, соответствуетпроизведению ГЬ(./Т): Ы.С,йеМ,которое представляет собой функцию затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, продиффереццироваццую по параметру С . Эта функция стоит в правой части уравнения (4) для оптимального периода извлечения и должна сопоставляться с аналогично продиффереццированной функцией затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения в блоке 8 формирования знака рассогласования сигналов. Оба этиуравнения описывают в сумме кривую,ца которой расположена оптимальнаяточка, координата которой и естьискомое оптимальное значениеОдновременно с Функционированиемблока 5 формирования трансцендентнойфункции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной частихранящейся продукции осуществляетсяФункционирование блока 6 формирования трансцендентной функции затратиз-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционнойчасти, При этом напряжения Б с2выхода операционного усилителя 10 и( с выхода операционного усилителя1 подаются ца входы четвертого множительного узла 37, где перемножаются,а выходное напряжение )15 соответствует произведению(/Т ), Это на -пряжение пода. ется ца вход первогоблока 38 формирования логарифмическойФункции, напряжение 0 на выходе которого соответствует значению(и(. / ), Это напряжение подаетсяна входы квадратора 39 (напряжение) на выходе которого соответствует12 2значению (.(.п(1 /Т)1 ) и второгомножительного узла 43,Одновременно ца входы третьегомножительного узла 40 подаются на 1292013пряжения Н 2 с выхода операционногоусилителя 1 О и 1;, с выхода операционного усилителя 16, а на выходе блока40 получается напряжение 1 , соответствующее значению/С . Этонапряжение вместе с напряжениемзпоступает на вход блока 41 формирования степенной функции, на выходекоторого получается напряжение Пс /ссоответствующее величине ь " , которое подается на вход первого множительного узла 36, Одновременно напряжение Г подается на вход второгоблока 42 формирования логарифмическойфункции, на выходе которого получает ся напряжение П, соответствующеезначению 1 а , это напряжение подается на вход второго множительногоузла 43 вместе с напряжением Б 2 свыхода операционного усилителя О инапряжением Б с выхода блока 38,На выходе уэна 43 получается напряжение Б , соответствующее произведению1 п а1 п( /Т)которое подается на операционный усилитель 44, где вычитается из единицы,формируемой входным напряжением ивходным резистором этого операцион 30ного усилителя, На его выходе получается, таким образом, напряжение Б2 Ясоответствующее разности1 - с .и а 1 п(с/Т )которое подается на вход множительного узла 36 вместе с напряжением Б, Зс выхода блока 41 формирования .степенной функции. На выходе первогомножительного узла 36 получается напряжение Ц 2 З , соответствующее (впринятом масштабе) величине потерьхранимой продукции при условии, чтоотсутствуют меры по извлечению еенекондиционной части,1Таким образом, на входы блока 8формирования знака рассогласованиясигналов подаются два результирующихнапряжения П и Б , которые пропорциональны соответственно левой иправой частям уравнения оптимизации (4), Сумматор 7 блока 8 формирования знака рассогласования сигналовдолжен выполнить функции вычитаниярешения одной части уравнения (4) иэрешения другой. На входы сумматора 7подаются напряжения Б, и 02 з с различными знаками, чем обеспечиваетсявычитание одного напряжения иэ другого, В результате получается напряжение разности Г , которое индици 2 друется на индикаторе 4 нуля, Это напряжение разности является отражением знака рассогласования сигналов в том смысле, что с его помощью формируется направление коррекции значения периода извлечения Е с целью достижения минимума (равного или близкого к нулю) на индикаторе 4 нуля.1Наблюдая значения разности на индикаторе 4 нуля и варьируя значениес помощью манипуляций переменным резистором 9, добиваются минимизации значения разности напряжений на индикаторе 4 нуля, Когда такой минимум достигается, на блоке 1 индикации устанавливается напряжение, в принятом масштабе соответствующее искомому оптимальному значению периодаизвлечения некондиционной части хранящейся продукции, При этом сумма затрат на реализацию процедуры .извлечения и из-за потерь при отсутствии извлечения минимальна, чем обеспечивается оптимальность выбора значения периода извлечения С,. Тем самым решается оптимизационная задача режима хранения сельскохозяйственной продукции,формула изобретенияУстройство дпя решения оптимизационных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции, содержащее блок задания исходных данных, первый выход которого соединен с первым входом блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, блок формирования трансцендентной функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, выходы блоков формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора нуля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности решения, в него введен блок индикации, блок задания периода извлечения не 129201 3кондиционной части хранящейся продукции, выполненный в виде операционного усилителя с переменным резистором в цепи обратной связи, блок формирования трансцендентной функции затрат 5 на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции включает четыре множительных узла, инвертор и функциональный преобразователь, причем первый вход блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции соединен с пер 15 выми входами первого и второго множительных узлов, выход первого множительного узла через функциональный преобразователь подключен к первому входу третьего множительного узла,20 выход второго множительного узла через инвертор подключен к первому входу четвертого множительного узла, второй вход которого соединен с выходом третьего множительного узла, выход4 четвертого множительного узла является выходом блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, выход операционного усилителя блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции подключен к второму входу блока формирования трансцендентной Функции затрат на реализацию процедуры иэ 35 влечения некондиционной части хранящейся продукции, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами40 блока задания исходных данных, вторые входы первого и третьего множительньгх узлов являются вторым входом блока формирования трансценцентной функции затрат на реализацию процеду 45 ры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, третьим и четвертым входами которого являются соответственно второй и третий входы второго множительного узла, блок формирования трансцендентной функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части включает с первого по четвертый множительные узлы, операционный усилитель, квадратор два блока Формирования логарифмической функции и блок формирования степенной функции, выход которого соединен с,первым входом первого множительного узла, выходкоторого является выходом блока формирования трансцендентной Функцииэатоат иэ-эа потерь продукции приотсутствии извлечения ее некондиционной части, первый вход которого подключен к выходу операционного усилителя блока задания периода извлечениянекондиционной части, второй, третийи четвертый входы блока Формированиятрансцендентной Функции затрат из-эапотерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соединены соответственно с четвертым,пятым и шестым выходами блока задания исходных данных, в блоке формирования трансцендентной Функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционнойчасти выход четвертого множительногоузла через первый блок формированиялогарифмической функции соединен свходом квадратора и первым входомвторого множительного узла, выходтретьего множительного узла подключен к входу блока формирования степенной Функции, выход второго блокаформирования логарифмической функциисоединен с вторым входом второгомножительного узла, выход которогочерез операционный усилитель подключен к второму входу первого множительного узла выход квадратора соединен с третьим входом четвертогомножительного узла блока формирования трансцендентной функции затратна реализацию процедуры извлечениянекондиционной части хранящейся продукции, первый вход блока формирова-,ния трансцендентной Функции затратиэ-эа потерь продукции при отсутствиииэвпечения ее некондиционной частисоединен с третьим входом второгомножительного узла и с первыми входами четвертого и третьего множительных узлов, второй вход третьегомножительного узла подключен к третьему входу блока формирования трансцендентной функции затрат иэ-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, второйвход которого соединен с вторым входом своего четвертого множительногоузла, четвертый вход блока формирования трансцендентной функции затратиэ-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционнойчасти соединен с входом основания12920своего блока формирования степеннпй функции и входом своего второго блока формирования логарифмическойфункции, выход операционного усилителя блока задания периода извлече ния некондиционной части хранящейся 13 12продукции подключен к входу блока индикации, выход индикатора нуля соеди- . нен с входом операционного усилителя блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции.