Аналоговый оптимизатор

О П И С А Н И Е (и) 47563 ОИЗОБРЕТЕН ИЯ Соаэ Советских Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 30.06,75. Бюллетень24Дата опубликования описания 19.09.75 овета тйиинстров ССС о делам изобретений 53) УДК 681,335(088,8) ткрмти 2) Автор изобретения офимов 171) Заявитель) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИМИЗАТО Изсбретение относится к вания задач оптимизации для решения в целочисленн обратной задач оптимально при различных способах любых законах распределен отказами устройств, а такж дач по определению оптим и оптимального запаса раб у 1 правления летательных а надежности входящих в си технике моделирои предназначено ом виде прямой и го резервирования резервирования и ия времени между е для решения заальной структуры очего тела систем ппаратов с учетом стемы устройств. Из основного авт. св.419917 известен аналоговый оптимизатор, содержащий блоки нелинейности, выходы которых соединены с входами блока перемножения, блоки умножения на постоянный коэффициент, выходы которых связаны с входами сумматора и входами блоков нелинейности, и переключатель. Кроме того, он содержит схемы установки затрат, блок развертки и блок измерения градиента, первый и второй входы которого через переключатель подключены к входам и выходам блоков нелинейности. Выход блока развертки соединен с входами схем установки затрат, а первый и второй выходы каждой из них - с входами соответствующего блока умножения на постоянный коэффициент и через переключатель с третьим и четвертым входами блока измерения градиента,Однако в таком оптимизаторе движение кэкстремуму на каждом шаге решения проводится в направлении максимального приращения Ж функции элемента системы рт на шаге5 с, что обеспечивает получение точного решения только в случаях, когда система состоитиз высоконадежных элементов.Соединение выходов блоков нелинейности сблоком перемножения позволяет получить0 только произведение вероятностей рт, что ограничивает класс используемых функций,класс решаемых задач.Предлагаемый аналоговый оптимизатор, сцелью повышения точности и расширения5 функциональных возможностей, дополнительно содержит второй и третий переключателии блок суммирования, входы которого черезвторой переключатель соединены с выходамиблоков нелинейности, а выход - с выходом0 блока перемножения и через третий переключатель с первым входом блока измерения градиента,На чертеже приведена блок-схема предлагаемого оптимизатора.5 Аналоговый оптимизатор состоит из блока1 перемножения, блоков 21 - 2 умножения напостоянный коэффициент, сумматора 3, блоков 41 - 4 у, нелинейности, схем 51 - 5 р, установки затрат, блока 6 развертки, блока 7 изме 0 рения градиента, переключателей 8, 9, 10 и5 10 15 20 25 ЗО 35 блока 11 суммирования, Выходы блоков 2, - 2, умножения на постоянный коэффициент подключены к входам блоков 4, - 4 через контакты переключателя 12.Блоки 4, - 4, позволяют воспроизводить любой формы нелинейные функции одной переменной. Число блоков выбирается любым. Выход каждого блока через переключатель 9 подключен к входам блока 1 перемножения и блока 11 суммирования, а вход каждого блока соединен с выходом соответствующего блока 2, - 2 умножения на постоянный коэффициент через контакты переключателя 12. Кроме того, переключателем 8 вход и выход каждого блока 4 - 4, нелинейности могут поочередно подключаться к блоку 7 измерения градиента, Блоки нелинейности могут быть специальными дистанционно управляемыми или стандартными.Схемы 5 - 5, установки затрат служат для установки напряжений, пропорциональных затрате на один элемент системы 1 вес, объем, стоимость и т. д.). Число схем установки затрат соответственно равно числу блоков 4, - 4 нелинейности. Каждая схема содержит потенциометр и инвертирующие усилители. Входы потенциометров схем установки затрат подсоединены к блоку 6 развертки, а выходы инвертирующих усилителей переключателем 8 могут подключаться к входам блока 7 измерения градиента.Блоки 2, - 2, умножения на постоянный коэффициент выполнены на операционных усилителях, коэффициенты которых меняются дискретно в пределах 1, 2 и за счет изменения входных сопротивлений, Входы блоков 2, - 2, соединены с выходами соответствующих схем 5, - 5, установки затрат, а выходы через переключатели - с входами соответствующих блоков 4, - 4, нелинейности.Сумматор 3 состоит из операционного усилителя в режиме суммирования с коэффициентом, равным единице по каждому входу, и вольтметра. Все его входы подключены к выходам блоков 2 - 2 умножения на постоянный коэффициент 2 - 2 ь. Блок 7 измерения градиента содержит электромеханический вибратор, операционные усилители в режиме инвертирования и суммирования, аналоговый блок деления двух переменных и вольтметры. Переключателем 8 первые два входа блока измерения градиента могут одновременно подключаться к входу и выходу блока 4 - 4, нелинейности, а третий и четвертый входы - к выходам каждой пары усилителей схем 5 - 5 р, установки затрат. Кроме того, переключателем 10 первый вход блока 7 может быть подсоединен к выходам блоков перемножения 1 и суммирования 11. Частота переменного напряжения, питающего обмотку вибратора, выбирается при наладке блока измерения градиента в зависимости от инерционности вибратора, полосы пропускания усилителей, блока деления и чувствитель 40 45 50 55 60 65 ности прибора таким образом, чтобы обеспечивались устойчивые его показания.Блок б развертки представляет собой сдвоенный потенциометр, питающийся двумя одинаковыми по абсолютной величине, но разными по знаку постоянными напряжениями. Выходы блока развертки подключены на входные потенциометры схем установки затрат,Блок 1 перемножения и блок 11 суммирования переключателем 9 могут быть подключены к выходам блоков нелинейности. Выходы блоков 1 и 11 объединены и соединены с вольтметром, а через переключатель 10 могут быть подключены к первому входу блока измерения градиента,Аналоговый оптимизатор предназначен для решения в целочисленном виде различных задач градиентным методом.Он имеет следующие три режима работы.Каждый шаг движения к экстремуму выполняется в направлении наибольшего значения функцииЖ = Лр/с- 1 Й,где Лр - приращение функции надежности системы в целом на шаге сс. Конечный результат является произведением рс.Каждый шаг движения к экстремуму происходит в направлении наибольшего значения функции Лю = Лр/сс, где Лр - приращение функции надежности с-го участка резервирования на шаге сс, Конечный результат - произведение величин р.Каждый шаг движения к экстремуму выполняется в направлении наименьшего значения функции исус / ЬглЛ=или Ь=), сс с где Лф и ЛМ - соответственно приращения функции ф и Л на шаге с. Конечный результат является суммой величин дс (или л) = 1, 2, , й.Перед решением выбирается число блоков нелинейности, равное А. На каждом из блоков набираются, например, при решении прямой задачи оптимального резервирования соответствующие функции р = (с, т)= 1, 2 й. Коэффициенты всех блоков умножения на постоянный коэффициент устанавливаются равными единице, На схемах установки затрат появляются напряжения, соответствующие затратам с,= 1, 2 lг, на сумматоре 3 опорное напряжение, пропорциональное допускаемым затратам соПереключатели 9 и 10 занимают положение 1 см. чертеж), соответствующее первому режиму работы.Выполняется первый шаг решения. Переключателем 8 блок измерения градиента подключается к клеммам блока 4, нелинейности и схемы 5, установки затрат. Напряжение на третьем и четвертом входе блока измерения градиента модулируется вибратором и подается на вход блока нелинейности. С его выхо 475630да снимается модулированное напряжение, которое поступает на первый вход блока 1 перемножения. На другие входы блока 1 проходят постоянные напряжения с выходов блоков 4 - 4, нелинейности. С выхода блока 1 снимается модулированное напряжение, которое преобразуется в переменное напряжение с амплитудой, пропорциональной приращению функции д,Р на шаге Сь Это напряжение подается как делимое на вход блока деления в блоке измерения градиента. На другой вход блока деления поступает как делитель напряжение, полученное как разность напряжений на третьем и четвертом входах блока измерения градиента. Вольтметр изменяет величину частного ЬьПереключателем 8 входы блока измерения градиента подключаются к клеммам следующего блока 4, нелинейности и схемы 5, установки затрат и аналогично замеряется величина Л, и так далее до последнего блока 4 нелинейности,Выбирается блок 4; нелинейности, для которого значение Ж = Ь,ас. На соответствующем блоке 2, умножения на постоянный коэффициент устанавливается увеличенный на единицу коэффициент, т. е. два. Напряжение с выхода этого блока подается на вход сумматора 3, осуществляющего суммирование всех напряжений с выходов блоков 2, - 2.Затем выполняется второй шаг решения и т. д.После выполнения У шагов напряжение на выходе сумматора может быть равным нулю (наложенное ограничение по затрате израсходовано точно), либо больше нуля (перерасход). В последнем случае уменьшается на единицу коэффициент того блока умножения на постоянный коэффициент, у которого на У-м шаге этот коэффициент был увеличен на единицу. Оценивается показание прибора сумматора и, если оно по абсолютной величине меньше любого из значений сг, то решение закончено. Блок измерения градиента переключателем 8 от схемы отключается.Напряжение на выходе блока перемножения соответствует достигнутому значению целевой функции для всей резервированной си стемы, напряжение на выходе сумматорасуммарной затрате, а зафиксированный коэффициент каждого блока умножения на постоянный коэффициент - числу параллельно включенных устройств на каждом участке резервирования.Перевод схемы оптимизатора в первый ивторой режимы решения осуществлястся установкой переключателей 9, 10, 12 в соответствующие положения, В этих режимах выходы 20 блоков нелинейности переключателем 9 подключаются непосредственно к первому входу блока измерения градиента, а переключателем 9 - к входам блока перемножения или блока суммирования. В остальном работа схе мы оптимизатора аналогична работе по первому режиму.П р ед м ет изобретенияАналоговый оптимизатор по авт. св, 419917, 30 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит второй и третий переключатели и блок суммирования, входы которого через второй 35 переключатель соединены с выходами блоковнелинейности, а выход соединен с выходом блока перемножения и через третий переключатель с первым входом блока измерения градиента,475630 Составитель И. Шелиповаактор И, Грузова Техред Т. Миронова Корректор Т. Добровольска Типография, пр. Сапунова Заказ 2261/9 Изд.1553 ЦНИИПИ Государственного ком по делам изобрет Москва, Ж, РауТираж 679 Подписноетета Совета Министров СССРий и открытийская наб., д. 4/5