Аналоговый оптимизатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 220777(21) 2510212/18-24с присоединением заявки Ко(23) Приоритет -Опубликовано 0501.80 Бюллетень Йо 1Дата опубликования описания 050180 Союз Советскик Социалистических РеспубликГосуаарственный комитет СССР по релаи нзобретениИ и открытий(54) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИИИЗАТОР Изобретение относится к области технического моделирования и предназначено для решения задачи оптимального распределения ресурсов.Известно устройство для решения задачи оптимального распределения ресурсов, содержащее интегратор, группУ блоков воспроизведения нелинейности, выходы которых соединены с 10 входами сумматора, блок задания множителей Логранжа, дифференцируюший блок индикатор экстремума масштабные блоки, накопитель затрат, блок контроля ограничений и переключатели 11. 15Устройство отличается простотой конструкции и дает возможность получать точные решения ряда задач оптимального распределения ресурсов, Недостатком его является непрерывность оптимизируемых переменных и одномерность, ограничений.Наиболее близким техническим решением к изобретению является аналоговый оптимизатор, содержащий первую группу блоков нелинейности, выходы которых непосредственно подключены ко входам блока определения целевой функции и через переключатель к первому входу блока определения градиента, второй вход которого через пере.ключатель соединен с выходами блоковнелинейности второй группы, блокустановки значений аргумента, первыйвыход которого соединен с третьимвходом блока определения градиента,второй выход блока установки значений аргумента через первый блок умножения на постоянный коэффициентподключен к входам блоков нелинейности соответственно 2 .Недостатком прототипа являетсяневозможность решать на нем задачиоптимального распределения ресурсовпри двухмерных ограничениях,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетрешения многомерных задач,Указанная цель достигается тем,что в оптимизатор введены группаблоков определения расхода ограничений, блок определения нижней границы оптимизации и второй блок умножения на постоянный коэААициент,выходы которого через переключательсоединены с четвертым. входом блокаопределения градиента, выход коТорого подключен к первому входу блокаопределения нижней границы оптнми 7083 б 5зации, второй вход которого соединенс выходом блока определения целевойФункции, выходы блоков нелинейностивторой группы и выходы блоков нелинейности третьей группы через переключатель подключены к входам блоковопределения расхода ограничений, выходы которых соединены с группой входон блока определения нижней границыоптимизации, второй выход блокаустановки значений аргумента подключен к входам второго блока умноженияна постоянный коэффициент,Структурная схема устройства приведена на чертеже,Оптимизатор содержит блок определения целевой функции 1, 2 и блоковумножения на постоянный коэффициент2 и 3, И блоксн нелинейности первойгруппы 44 - 4 И, и блоков нелинейности вч орой группы 5+ - , 5 и 1, и (п)блоков нелинейности третьей группы 2054-, 5 ип, блок установки значенийаргумента б, блок определения градиента 7, переключатель Я, блокопределения нижней границы оптимизации 9 и группу блоков определения 25расхода ограничений 10 - 10,Аналоговый оптимизатор позволяетрешать задачи оптимального распределения ресурсов вида:вю)Ох 1 ри э й 16; ы),ЗОигде О(Х= % с)(Х);2 (Х 1=;Гд (Х 1);11111 2) Х О - целые числа,Уустановленные градиентным методом.Блоки нелинейности 41 в . 4 и и511 в , 5 воспроизводят Функции 9(,)и Й 1 (х)и соответственно,Блоки умножения на постоянныйкоэффициент 2 и 3 представляют собойоперационные усилители, коэффициентыкоторых дискретно меняются в пределах 1, 2 ,за счет изменениявходных сопротивлений,Блок определения градиента 7 состоит из вибратора, двух операционныхусилителей с коэффициентом, равнымединице, аналогового блока делениядвух переменных и вольтметра,Блок определения целевой Функции 5 О1 предсталяет собой сумматор на ивходов, с и усилителями в режиме запоминания, входи которых соединены свыхоцами блоков нелинейности 4 в . 4 ЛБлоки определения раСхода ограничений 134 -, 10 и, аналогичны блоку определения целевой ункции 1. Входы блока 104 соединены с выходами блоков 51, 51, , 5 И, входы блока 10 соединены с выходами блокон 60 51, 5 з.., 5 и и тдБлок установки значений аргумента б включает блок развертки, представляюший собой сдвоенный потенциометр, питают,ийся одинаковыми по аб солютной йеличинэ, но разными познаку, постоянными напряжениямиусилителей, инвегтора и сумматора.Блок Определения нижней границыоптимизации 9 включает н свой состав блок умножения двух переменных,входы которого соединены с выходамиблока определения градиента и выходами блоков определения расхода ограничений, сумматор и вольтметр, входы сумматора соепинены с выходамиблока определения целевой Лункции 1и блоком умножения.Аналоговый оптимизатор работаетследуюшим образом, Ца блОках Нелинейности 44 в , 4 и набираются 1 ункцииЦ (х;), а на блоках нелинейности511 - 5 ии- Аункции(х). На блокеустанонки значений аргумента б с помошью потенциометрон устанавливаетсянапряжение, пропорциональное значениюаргумента х, Коэфициенты блоковумножения на постоянный коэФФициентустанавливаются равными единице,Решается первая одномерная задача по одному из ограничений и проверяется по другим ограниченчям, .лляэтого с помо ью блока умножения напостоянный коэффициент 3 устанавливают такое значение аргумента, при котором с 1 (х ) = п 1 иЙ х)Таким обоаэом выбирается начальнаяточка для аппроксимации невыпуклыхнелинейных Лункпий. затем с помошьюблока умножения на постоянный коэфФициент 2 подают прирашения аргумента на вибратор, где оно модулируетсяи через переключатель 8 подается навход блоков нелинейности ли 51 А,с которых снимается перемен ое напряжение с амплитудой, пропорциональной:прирашению Функции, и подаетсясоответственно в качестве делимоги делителя на вход блока деления,Т. е определяется: градиент, С помошью блока 2 устанавливается следующее значение аргумента и опять определяется градиент и т.д, Определяется максимальное значение градиента,На блоке 2 устанавливаем значение,пропорциональное значению аргументапри максимальном градиенте, Такимобразом выбиоается вторая точка аппроксимируюшей Аункции, Аналогичнорешается задача для других блоковнелинейности 4в , иВыбираетсяблок нелинейности 4; , которому соотгветствует максимальное значение гради.ента, пля него по описанной выше методике определяется следуюшее значение Функции 9(х ),1чо вольтметрам блоков определениярасхода ограничений 104 в . 1 О определяем, полностью ли израсходованоданное ограничение. На каждом этаперешение задачи по одному из ограничений, при установленных положенияхблоков умножения на постоянный коэф 708365Фициент, проверяется расход по остальным ограничениям. В результате решения первой одномерной задачи напряжение на выходе блоков определения расхода ограничений может быть равным нулю (положенное ограничение израсходовано точно), либо больше нуля (перерасход). В последнем случае уменьшается коэФФициент того блока умножения на постоянный коэФФициент, у которого на последнем шаге этот коэффициейт бнл увеличен.Рля определения нижней границы решения по данному ограничению последнее максимальное значение градиента подается на вход блока умножения, где умножается с напряжением, пропорциональным израсходованному ограничению и поступающим с выхода блока определения расхода ограничения. Напряжение с выхода блока умножения складывается с напряжением, пропорциональным значению целевой Функции, на выходе сумматора будет напояжение, соответствующее нижней границе решения пб данному ограничению.Палее решается следующая одномерная задача по следующему ограничению и проверяется по другим ограничениям и т,д.В результате решения задачи выбираем максимальное из всех значений целевой Функции для различных ограничений и определяем соответствующую нижнюю границу, Значения коэФФициентов блоков умножения на постоянный коэФФициент 3 определяют значения аргументов, при которых достигается оптимальный вариант решения задачи, Вольтметры блоков определения рвсхода ограничений показывают расход ограничений, вольтметр на выходе блока умножения блока определения нижней границы оптимизации показывает напряжения, пропорциональные точности оптимизации.Рлагодаоя введению новых блоков и связей повысилась размерность решаемь 1 х задач.Формула изобретенияАналоговый оптимизатор, содержащий первую группу блоков нелинейности, выходы которых непосредственноподключены ко входам блока определения целевой Функции и через переключатель к первому входу блокаопределения градиента, второй входкоторого через переключатель соединен с выходами блоков нелинейностивторой групгы, блок установки значений аргумента, первый выход которого соединен с третьим входом блока определения градиента, второйвыход блока установки значений аргумента через первый блок умножения напостоянный коэффициент подключен квходам блоков нелинейности соответственно, о т л и ч а ю Ш и й с ятем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет решения многомерных задач, в него введены группа блоков определения расхода ограничений, блок определениянижней границы оптимизации и второйблок умножения на постоянный коэфФициент, выходы которого через переключатель соединены с четвертым входом блока определения градиента,выход которого подключен к перомувходу блока определения нижней границы оптимизации, второй вход которогосоединен с выходом блока определенияцелевой Функции, выходы блоков нелинейности второй группы и выходыблоков нелинейности третьей группычерез переключатель подключены квходам блоков определения расхода ограничений, выходы которых соединеныс группой входов блока определениянижней границы оптимизации, второйвыход блока установки значений аргумента подключен к входам второгоблока умножения на постоянный коэФфициент,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Заявка Р 2483136/24,кл. С 06 С 7/48 от 10.05,71, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства,2, Авторское свидетельство СССРР 475630, кл, С 06 С 7/48, 19 75 (прототие),708365 490/45 ЦНИИ Чака Типаж 751 Подписноств енного комитета СССРобретений и открытий-35, Раушская наб., д. 4/ ПИ ГосУд по делам935, Иосква,ГП Патент, г Ужгород, ул Проектн или Гоставитель А. ЯицковРедактор Д. мепуришвили Техред М.Келемеш Корректор Н, Задернозс