Устройство для решения задач оптимального распределения ресурсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1372) 4 С 06 С 7/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ задачи планиров еняющеис ределения однородью изобретения явля ра Ц иеоптим ных ресурсов ется расширен можностей уст ции возможнос щественно нел фективности и и управляющим тение содержи данных, блок возеали э ональнь тва эа сче нь риращ ункци синхр левони блок3 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 739562, кл. Г 06 С 7/48, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1327125, кл. С 06 С 7/122, 985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕ 111 ЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для решения широко прити решения задач с су инейными функциями эфспользования ресурсов и переменными, Иэобре т блок задания исход коммутации, блок вычи ний, блок вычисленияблок выбора максиму ниэации. 1 э.п. ф-лы,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовацо для решения широко применякг щейся при планировании в различных отраслях народного хозяйства задачи оптимального распределения однородных ресурсов. Математически задача формулируется следующим образом: определить вектор распределения ресурсое Х = х хх х 1, обесоееивающийС = шахЕ , (х,),Хпри ограниченияххВ, при х,= О, 1, 2пеигде Г;(х,) - функция, характеризующая эффективность использования ресурсов в-й отрасли (районе,участке и т.п.), которая может быть существенно нелинейной; х; - количество ресурсов,распределенных в д-ю отрасль;и; - максимальное количестворесурсов, которое можетбыть освоено в 1-й отрасли;В - общее количество ресурсов;С - максимально достижимаяэффективность использования ресурсов (в рублях, тоцнокилометрах ит.п.),Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства за счет реализации возможности решения задач с существенно нелинейными функциями эффективности использования ресурсов и управляющимипеременными, ограниченными толькотребованием целочисленности,На фиг. приведена блок-схема устройства для решения задач оптимального распределения ресурсов; на фиг2 всхема блока синхронизации; на фиг.Зсхема узла коммутации. Устройство содержит блок 1 задания исходных данных, состоящий из ш узлов 1,-1, задания исходных данных, блок 2 коммутации, состоящий из ш узлов 2,-2, коммутации, блок 3 вычисления приращений, блок 4 вычисления целевой функции, блок 5 выбора макси мума, блок 6 синхронизации. Каждый узел задания исходных даццых блокасодержит потенциометры 7,-7, блок 3 вычисления приращений - операционные усилители Я, -8, и ключи 9, -9 , блок 5 выбора максимума - операционные усилители 10 в 1, токозадающие резисторы 11, - 11 , резисторы 12,-12 обратной связи, разделительные диоды 13, - 13 и 14 - 14 ключи 15, - 15Блок 4 вычисления целевой функции содержит сумматор 16 и индикатор 17, вход 8 запуска устройства. Блок 6 синхронизации содержит счетчик 19, триггер 20, элемент 21 задержки, ключ 22, элемент 23 индикации, выключатель 24, разделительные диоды 25 и 26,элемент НЕ 27, группу индикаторных счетчиков 28,-28 группу элементов И 29,-29 б, элемент ИЛИ 30, группу распределителей 31, -31уровня, каждый элемент коммутации блока 2 содержит первую и вторую группы ключей 32,-32 и 33,-33 соответственно.Каждый распределитель 3 уровней может быть выполнен на основе кольцевых сдвигающих схем, многоустойчивых схем или регистровых схем, каждый распределитель 31 уровней имеет входы а, Ь и с и выходы (каналы) с 1, с дб,. На вход а подается питание, которое в исходном состоянии распределителя будет и на выходном Й канале, Поступление сигнала на вход Ь обеспечивает возврат распределителя в исходное состояние, а на вход с - переключение напряжения с канала на канал в прямой последова.тельности.Устройство для решения задач оптимального распределения ресурсов работает следующим образом. 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 Принцип действия устройства основывается на решении задачи оптимальточному решению. Работа осуществляется за В шагов, на каждом из которыхопределяется А Е;(х,) = Е,(х;+, )-Е(х;) тип функции по шх(ЬЕ, (хи значение аргумента этой выбранной функции увеличивается на единицу. В результате определяются значения х, по показателям индикаторных счетчиков 28, значение максимально достижимой эф 55 ного распределения ресурсов градиентным методом, который для задач с однородными ресурсами и выпуклыми функ циями Е,(х ) (1 = 1, ш) приводит кфективности С по показателям индикатора 17 блокаПеред началом работы подвижные контакты потецциометров 7 каждого узла 1, адацця исходных данных блока 1 (Г = 1, ш, 3 = 1, и) устанавливаются в положение, которым соответствуют выходье напряжения, пропорциональные значениям Г;(х,) (1 - 1 п 10 1 = 1, 1 с), а остальные иоФенциометры 7 (Г = 1,ш, 3 = 1 с+1,и) остаются в исходном состоянии, которому соответствует нулевое выходное напряжение, счетчик 19 устанавливается в -15 состояние (11-В), где 1 Ч - емкость сч е т чика .Работа начинается при поступлениисигнала ца вход запуска блока 6. Приэтом сигнал запуска ,оступит на входы а группы распреде.ителей 31 уровней блока 6. На выходах й, распределителей 31 уровней появятся сигналы,которые, поступая на управляющие входы блока 2 коммутации, откроют соответствуюие ключи 32 первой группы.При этом сигналы, пропорциональныГ (1), с выходов блока 1 поступаютнд неинвертируншие входы операционных усилителей 8 блока 3. Ключи 9блока 3 открыты, тяк как ца их управляющие входы поступают сигналы с инвертирующего выхода триггера 20 блока 6 управления. Поэтому с выходовсуммирующих усилителсй 8 блока 3 сигналы поступают ня входы блока 5 выбора максимума.Блок 5 работает следующим образом,С входов блока 5 сигналы через токозадающие резисторы 11 поступают на 40входы операционных усилителей 10.Выходной сигнал появится на выходетого операционного усилителя 10 , навходе которого будет присутствоватьнаибольший сигнал. Этот сигнал постулает на управляющий вход ключа 15,и открывает его. Пусть, например,максимдль,й сигнал присутствует навходе первого операционного ус 1 лйтеля 1 О тогда откроется ключ 15, ина первом выходе блока 5 появится вы 50ходцой сигнал, который поступит напервый вход элемента ИЛИ 30 блока 6,на счетыш вход счетчика 28 группыблока 6 и ца вход элемента И 29,группы блока 6. С выхода элемента ИЛИ30 блока 6 сигнал поступит на счетныйвход счетчика 19 и на вход установкив единицу триггера 20. Триггер 20 переходит в е ичцоесостояние. Высокий потенциал с его инверсного выхода перестает поступдт ца управляншце входы ключей 9 б.гока 3. Ключ зякрывантся, Тем самым рекрящается поступление входьгх сигналов ца входы блока 5, Счетчики 28, и 19 изменяют свое содержимое нд единицу, с прямого выхода триггера 20 блока 6 сигнал поступает на э:емент 21 задержки, я с выхода элемента И 29 группы блока 6 - ца вход с распределителя 31, уровней группы, При этом происходит переключение сигцяла с вьхода 1 на выход й. Ключ 32, первой группы первого узла 2 коммутации блока 2 закроется и откроются ключи 32 первой группы И 33, второй группы первого узла 2, коммутации блока 2. Сигнал, пропорциональный Г (2), появится на первом выходе первого узла коммутации 21, а сигнал, пропорциональный Г,(1) - на втором выходе первого узла 2, коммутации блока 2. Эти сигналы поступят соответственно на неинвертирующий и инвертирующий входы операционного усилителя 8, блока 3. На выходе операционного усилителя 8, будет формироваться сигнал, пропорциональный ЛГ,(х ) = Г,(2) - Г(1). Кроме того, сигнал, пропорциональный Г (1), поступает нд первый вход сумматора 16 блока 4, и показания индикатора 17 станут пропорциональны Г(1). К этому моменту сигнал с выхода элемента 21 з,держки блока 6 через разделительный диод 25 поступит на вход установки в "0" триггера 20 блока 6. Триггер перейдет в нулевое состояние. Выходной сигнал с его инверсного выхода откроет ключи 9 блока 3. На этом первый шаг работы устройства заканчивается. Дальнейшая работа устройства будет проходить аналогично, На последнем шаге решения с выхода счетчика 19 блока 6 сигнал переполнения поступит на управляющий вход ключа 22 и через элемент НЕ - на входы элементов И 29 группы, прекращая работу устройства. Ключ 22 откроется и элемент 23 индикации сработает. Загорание элемента 23 индикации свидетельствует об окончании работы.Показания индикаторных счетчиков 28 блока 6 будут соответствовать количеству ресурсов, распределительныхн 1-ю отрасль, а показания индикатора 17 будут пропорциональны значению максимально достижимой эффективности использования ресурсов. Для возвра 5 та устройства в исходное состояние отключается сигнал запуска от входа запуска устройства и кратковременно включается выключатель 2 ч. Тем самым обнуляются счетчик 19 и группа счетчиков 28, а группа распределителей 31 уровней сигналом по входу Ь возвращается н исходное состояние.Аналогичным образом решается задачи при линейных 1(х,) и ограниче ниях видаа х с В, х; е (0,11 (х=1, ш), т.е. задача, решаемая с помощью известного устройства. При подготовке исходных данных необходимо каждую функцию а,х , представить в виде(х ) = (с,/а )у;, где у; = О, 2, , а а счетчик 39 установить перед началом решения в состояниеМ(И-В), где В =, а . Линейность1функций с,(х,) обеспечивает постоянство приращений ОЧ;(у, ) = Ц; (У 1 ) - Ч;(у,), а следовательно, и возможность определения значений х;30 при у, = а, и х, = 0 в противном случае.формула изобретенияУстройство для решения задач оптимального распределения ресурсов, содержащее блок задания исходных данных, блок коммутации, блок синхронизации, блок выбора максимума и блок вычисления целеной функции, выполненный в виде сумматора, последовательно соединенного с индикатором, группы выходов блока задания исходных данных подключены к одноименным информационным группам входов коммутатора, группы управляющих входов которого подключены к одноименным группам выходов блока синхронизации, первая группа информационных выходов коммутатора подключена к группе входов сумматора блока вычисления целевой функции, группа выходов блока выбора максимума подключена к группе входов блока синхронизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью расширения функциональных возможностей за счет возможности решения задач с существенно нелинейными функциями зффективности использования ресурсов и существенно нелинейными управляющими функциями, в него введен блок вычисления приращений, первая группа информационных входов которого подключена к первой группе информационных выходов блока коммутации, а вторая группа информационных входов блока вычисления приращений подключена к второй группе информационных ныходон блока коммутации, группа выходов блока вычисления приращений подключена к группе входов блока выбора механизма, вход разрешения съема информации блока вычисления приращений подключен к выходу блока синхронизации, вход запуска которого является входом запуска устройстна.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит группу распределителей уровня, группу элементов И, группу индикаторных счетчиков, элемент ИЛИ, элемент НЕ, счетчик, ключ, индикаторный элемент, триггер, элемент задержки, два разделительных диода и выключатель, входы элемента ИЛИ являются группой входов блока, первый вход 3 - го элемента И грутшы объединен с информационным входом 1-го индикаторного счетчика группы Ц = 1, 2 ш) и объединен с 1-м входом элемента ИЛИ, вторые входы всех элементов И группы объединены и подключены к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к выходу счетчика, выход счетчика подключен к управляющему входу ключа, выход которого подключен к входу индикаторного элемента, а информационный вход ключа подключен к шине питания, выход элемента ИЛИ подключен к входу счетчика и к единичному входу триггера, прямой выход которого через последовательно соединенные элемент задержки и первый разделительный диод подключен к входу установки в нОп триггера, входы установки в нОИ индикаторных счетчиков группы и счетчика объединены и подключены к аноду второго разделительного диода и через выключатель соединены с шиной питания, катод второго разделительного диода, подключен к входу установки нуля триггера, инверсный выход триггера является выходом блока, информационные входы всех распределителей уровня группы объединены и являются вхо 7 1372335 8дом запуска б,пока, входы установки в исходное состояние всех распределителей уровней группы объединены с входом установки в нО счетчика, пе 5 рекличавщий вход каждого 1-го распределителя уровня группы подключен квыходу 1-го элемента И группы, группа выходов -го распределителя уровнягруппы является 1-и группой информационных выходов блока.1372335 От Юлока Ю ФМЯ оставитель Т.Сапунова ехред М.Ходанич едактор В.Данко Коррек Пилипенко Заказ 484 4 70 одписное НИ по 13035, Мроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проект ТГосудел ам арственного изобретений Ж, Раув комитета СССРи открытийкая наб., д. 4