328795

(1 ц 328795 ОП ИСА НИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советским Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 05.04,74. Бюллетень13 осударственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийн открытий(53) УДК 681,34.0(088. Дата опубликования сания 11.09.74(72) Авторы изобретения Г. И. Грездов, К. И. Гищак и О Логвиненк Институт кибернетики АН Украинской ССР(54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЪХ МАШИНфоркции, атом о 1 тельИзобретение относится к области вычислительной техники.Известны аналоговые вычислительные устройства для гибридных вычислительных машин, содержащие автомат режимов работы, модели-аналоги систем функций, преобразователь неравенств в уравнения, модель-квазианалог начальных условий и модель-квази- аналог инверторов, первый из которых непосредственно, а остальные через формирователи штрафных функций подключены ко входам формирователя производной, а также дискретно-аналоговый преобразовательВсе известные устройства не позволяют решать задачи нелинейного программирования.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит модель-аналог функции, вход которого присоединен к выходу дискретно-аналогового преобразователя, а выход подключен ко входу формирователя производной.На чертеже приведена блок-схема гибридной вычислительной машины.Она содержит аналоговое вычислительное устройство 1 с дискретно-аналоговым преобразователем 2, модель-аналогом 3 функции, моделями-аналогами 4, и 4, систем функций, моделью-квазианалогом 5 начальных условий, моделью-квазианалогом б инверторов, преобразователем 7 неравенств в уравнения, мирователями 8 ь 8 г, 8 з штрафной фун формирователем 9 производной и автом 10 режима работы,Аналоговое вычислительное устройств позволяет решать на гибридной вычисли ной машине задачи видасР,(Х, Х): - мин (макс),Е,(Х, Х)=0, (2)В -.Ф,(Х, Х) .А, (3)где А и В - векторы границ неравенств; Х - вектор искомых переменныхХ= - Х, (4)Ф 1 - заданная нелинейная функция; Фг иФ, - заданные системы нелинейных функций.Аналог 3 функции и аналоги 4, и 4 г системфункций выполнены в виде нелинейных резистивных многополюсников, Аналог 3 функции является функциональным преобразователем многих переменных с видом преобразования т)ь (Х, Х), а аналоги 4 и 4 г систем функций - системой функциональных преобразователей с видом преобразования Фг (Х, Х) и Ф, (Х, Х). Наличие инвертированных Х и неинвертированных Х значений искомых пере менных позволяет выполнять указанные пре(10) д -= - (1 з 1 Рп Г) 2 образователи без операционных усилителей. Модели-квазианалоги 5 и 6, соответственно начальных условий и инверторов выполнены в виде линейных резистивных многополюсников и служат для выработки сигналов, опредсляемых повязками в уравнении(Хо - задаваемый вектор начальных условий) и повязками в уравнении (4). Преобразователь 7 неравенств в уравнения выполнен в виде многополюсника, составленного пз диодно-резистивных схем с характеристиками типа зона нечувствительности. Векторы А и В границ неравенств определяют размер зоны нечувствительности. Формирователи 8 ь 8 г и 8 з штрафной функции выполнены в виде диодно-резистивных схем и служат для формирования пары сигналов + ипо входным сигналам в; в соответствии с выра- жениями Закон преобразования .,(г) ис(-;) задается условиями работы аналогового вычислительного устройства 1 в гибридной вычислительной машине и выбирается таким, чтобы штрафная функция имела квадратичную зависимость в зоне изменения в около нуля и линейную в остальной области. Фор:дирователь 9 производной представляет собой транзисторную схему, предназначенную для выработки выходного сигнала 1 по входным сигналам 1+ ив соответствии с выражением(У - У )1 - .: lг где 1; -- некоторый множитель. Содержащиеся в схеме формирователя 9 производной ключевые элементы позволяют выполнять преобразование (9) для сигналов, поступающих по различным входам. Автомат 10 режимов работы служит для выработки дискретных сио, определяющих режим работы аналогового вычислительного устройства, по внешним командам (например, от операто. ра).Аналого-дискретный преобразователь 11 предназначен для выработки выходного сигнала о по входному сигналу 1 в соответствии с выражением и может быть выполнен, например, в виде триггера Шмидта.Дпск 1;етпо-аналоговый преобразователь выполнен в виде набора управляемых генераторов линейно изменяемого напряжения, кото 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 б 5 рые под действием управляющих сигналов вырабатывают напряжения, линейно изменяющиеся то в сторону возрастания, то в сторону убывания.Предлагаемое устройство работает следующим образом. На входы модели-аналога 3 функции, аналогов 4, и 4 г систем функций, моделей-квазианалогов начальных условий 5 и ипвсрторов 6 подаются входные сигналы аналогового вычислительного устройства 1. Автомат 10 режимов работы задает следующие режимы работы аналогового вычислительного устройства - исходного положения и решения.В режиме исходного положения решается задача, представленная системами уравнений (4) и (5). В этом режиме используются сигналы модели-квазианалога 5 начальных условий и модели-квазианалога 6 инверторов. Модель-квазианалог 5 начальных условий вырабатывает сигналы, соответствующие певязкам в уравнении (5), а квазианалог 6 ипверторов - соответствующие невязкам в уравнении (4). Эти невязки поступают па входы формирователей 8 г и 8, штрафной функции, на выходах которых образуются пары составляющих штрафной функции в соответса вии с выражениями (6) и (7), Общая штрафная функция, равная сумме штрафной функции начальных условий и штрафной функции инверторов, имеет единственный минимум, соответствующий решению системы уравнений (4) и (5). Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме состоит в отыскании этого миниму ма. Составляющие штрафной функции поступают на входы формирователя 9 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в,соответствии с выражением (9) и полученные сигналы суммируются. Выходные сигналы формирователя 8, штрафной функции в этом режиме отключаются по команде автомата 10 режимов работы.В режиме решения решается задача вида (1) - (4). На выходе аналога 3 функции вырабатывается сигнал, соответствующий текущему значению минимизируемой или максимизируемой функции Фь на выходах моделей-аналогов 4, и 4 г систем функций вырабатываются соответственно текущие значения систем функций Фг и Ф. Выходная величина модели-аналога 3 функции соединяется с выходной величиной + формирователя 8 штрафной функции, если Ф минимизируется, и с 1, если максимизируется, Выходные сигналы - модели-аналога 4 г системы функций пост"паю па входы преобразователянеравенств в уравнения, где вырабатываются неязки в системе неравенств (3). Выходные сигналы модели-аналога 4 системы фуцкции, преобразователя 7 неравенств в уравнения поступают па зходы формирователя 8 штраф. ной функции, па выходах которого образуют ся ссставляющие штрафной функции в соответствии с выражениями (6) и (7). Модельквазианалог 6 ицверторов вместе с формирователем 8 з штрафной функции работают ак жс, как и в предыдущем режиме. Общая штрафная функция- Ф, +,+,+где 1 - множитель, равный +1, когда Ф минимизируется, и - 1, когда максимизируется, 1:, , 1., - штрафные функции соответственно системам уравнений (2), (3), (4) имеет несколько минимумов, в соответствии с количеством решений задачи (1) - (4). Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме состоит в отыскании координат одного из минимумов. Составляющие штрафных функций с выходов формирователей 8 и 8, штрафных функций поступают на входы формирователя 9 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в соответствии с выражением (9), а полученные сигналы суммируются, в результате чего образуется производная по времени от штрафной функции (11). Поступающие от формирователя 8, штрафной функции сигналы в этом режиме отключаются по команде автомата 10 режимов работы. Во всех режимах выход формирователя 9 производной является выходом аналогового вычислительного устройства 1,Выходной сигналаналогового вычислительного устройства поступает на вход аналого-дискретного преобразователя 11, который вырабатывает выходной сигнал о в соответствии с выражением (10).Выходной сигнал о аналого-дискретного преобразователя 11 поступает на вход цифрового устройства 12, которое врабатывает серию сигналов в виде последовательности взаимно ортогональных векторов, компоненты которых могут принимать лишь два значения +1 и - 1.Выходные сгналы цифрового устройства 12 являются управляющими сигналами дискретно-аналогового преобразователя 2, на выходах которого образуются напряжения, определяющие траекторию поиска. Полученная траектория имеет вид непрерывной ломаной линии со взаимно ортогональными прямоли цейнымц участками. Эти напряжения поступают на входы аналогового вычислительнога устройства 1.В целом работа гибридной вычислительноймашины характеризуется следующим образом.При прямолинейном движении по выбранному направлению анализируется изменение 10 штрафной функции. Если штрафная функцияубывает (о = О), то движение в выбранном направлении сохраняется, если же штрафная функция возрастает (о = 1), то сначала направление движения изменяется на ортогональное к предыдущему, затем производится реверс в этом направлении, после чего сцова переход на новое направление ц т. д. до тех пор, пока штрафная функция це начнет убыВать, Такая о;гаццзация поиска дает вдзмож ность быстро находить минимум в выбраннойзоне. Выбор зоны. в которой отыскивается минимум осуществляется оператором в режиме исходного положения путем соответствующего выбора вектора начальных условий Хо.25Предмет изобретения30 Аналоговое вычислительное устройство длягибридных вычислительных машин, содержащее автомат режимов работы, модели-анало- ги систем функций, преобразователь неравенств в уравнения, модель-квазианалог на чальцых условий ц модель-квазианалог цнверторов, первый цз которых непосредственно, а остальные через формирователи штрафных функций подключены ко входам формирователя производной, г также дискретно-аналого вый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения ввода начальных данных, оно содержит модель-аналог функции, вход которого присоединен к выходу 45 дискретно-аналогового преобразователя, авыход подключен ко входу формирователя производной.328795 Составитель Г, Сорок Корректор В. Жолудев Техред Т. Кури Редактор Е. Гонча ПодписнСССР аказ 2314/3 Изд732ЦН 1 Л 1 ЛПИ Государсгвеппогопо делам изМосква, )К-Зэ Тираж 624 сомитета Совета Министр ретений и открытий Ратшская наб д 4/5 р. Сапунова, 2 пограср Г 1 1 1 1 11 1 11 1 1