Устройство для моделирования воспроизводства продукта в экономических системах

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оптимальных макроэкономических пропорций и изучения динамики процесса оптимизации, Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения и ис

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4197803/24-24 (22) 19.01.87 (46) 15. 10.88.Вюл. ¹ 38 (72) Г.А.Осипов (53) 681.3(088.8) (56) Осипов Г.А. Простая оптимизируемая модель экономики. Л., ЦНИИ, "Румб", 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1293740, кл. С 06 G 7/52, 1985.

„„BU„, 1430974 А1 (51)4 G 06 G 7/52 G 09 В /ОО (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВОСПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТА В ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения оптимальных макроэкономических пропорций и изучения динамики процесса оптимизации, - Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения и ис1430974 аК

1+(1+а) К следования процесса оптимизации экономических пропорций. Устройство содержит блок 1 моделирования эффекгивности первого подразделения, блок ? моделирования доли производственных фондов второго подразделения, блок 3 моделирования распределения накопления, пороговый элемент 4, исполнительный механизм 5, блок 6 деления, аналого-цифровой преобразователь 7, регистры 8,9, коммутатор 10, цифроаналоговый преобразователь 11, блок 12 моделирования перераспределения фондов, умножающий цифроаналоговый преобразователь 13, вычитатели 14,15, алгебраические масштабирующие сумматоры 16-19, сумматор 20 умножители

21-25, запоминающий элемент 26, компараторы 27-30, генератор 31, дели1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа и коррекции макрохарактеристик экономического процесса и излучения динамики их измене- 5 ния.

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет обеспечения и исследования процесса оптимизации экономических пропорций.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 — схематично показан процесс оптимизации соотношения между подразделениями.

Устройство содержит блок 1 моделирования эффективности первого подразделения, блок 2 моделирования доли производственных фондов второго подразделения, блок 3 моделирования распределения накопления, пороговый элемент 4, исполнительный механизм 5, блок 6 деления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, первый 8 и второй 9 регистры, коммутатор 10, цифроаналоговый1, преоб11азователь (ЦАП)

11, блок 12 моделирования перераспределения производных фондов, умножающий ЦАП 13, первый 14 и второй 15 вычитатели, с первого по четвертый алгебраические масштабирующие сумматоры, 16-19, сумматор 20, с первого тель 32 частоты, элемент 33,34 задержки, триггер 35, ключи 36-39, переключатели 40-43, шину 44 опорного напряжения, шину 45 задания начального значения соотношения между подразделениями, шину 46 запуска, шину 47 задания границы зоны самооптимизации.

В устройстве воспроизводится п..оцес." создания первым подразделением новой стоимости,:ак части национальн. го дохода, которая максимизируется за счет регулирования соотношения между подразделениями. Последнее рассматривается как экономический параметр, оптимизирующий экономику. Соотношение регулируется за счет перераспределения фондов между подразделениями и за счет распределения накопления. 1 табл.

1 з.п.ф-лы, 2 ил.

2 по пятый умножители 21-25, запоминающий элемент 26, компараторы 27-30, генератор 31 импульсов, делитель 32 частоты, элементы 33 и 34 задержки; триггер 35, ключи 36-39, переключатели 40-43, шину 44 опорного напряжения, шину 45 задания начального значения соотношения между подразделениями, шину 46 запуска, шину 47 задания границы зоны самооптимизации.

Блок 12 моделирования перераспре-. деления производственных фондов содержит. вычитатель 48, алгебраические масштабирующие сумматоры 49 и 50, умножители 51-53, сумматор 54 и шину 55 задания доли перераспределяемых фондов °

Блок 1 реализует функцию где Э, — эффективность первого подразделения, К вЂ” соотношение между подразделениями; а — предельные производственные возможности подразделения.

Блок 2 реализует функцию з 14ЭΠ— доля возмещаемых фон- дов второго подразделения в совокупности продукте;

Э5 — эффективность второго подразделения; предельные производственные возможности второго подразделения. где С2

Э

Н основу функционирования положены соотношения, описывающие процесс вос- 55 производства, распределения и потребления совокупного продукта в первом и втором подразделениях. На интервале времени фТ производится продукт

В частности, блок 1 содержит вычитатель, первый вход которого является входом блока, а выход соединен с 15 первым входом сумматора и через масштабирующий элемент, выход которого является вьгходом блока, — с вторым входом сумматора, выход которого.соединен с первым входом умножителя, вто-20 рой вход которого соединен с входом блока, а выход — с вторым входом вы.читателя.

Блок 2 содержит вычитатель и умножитель, первые входы которых подключены к входу блока, выход вычитателя, являющийся выходом блока, через масштабирующий элемент соединен с вroрым входом умножителя, выход которого соединен с вторым входом вычитателя. 30

Блок 3 моделирования распределения накопления может быть выполнен в виде потенциометра, механический вход перем"щения движка которого является регулирующим входом (входом задания распределения накопления), а доли накопления, распределенные в первое и во второе подразделения, представлены напряжениями между движком и крайними выводами потенциометра. 40

Исполнительный механизм 5, предназначенный для регулирования пропорции между двумя долями накопления, может быть выполнен, например, в вице коммутатора, первый.и второй входы 4В которого является входами управления

"Вперед" и "Назад", а выходы через распределитель импульсов соединены с обмотками шагового двигателя, причем вал шагового двигателя соединен с ocb@0 потенциометра (блока моделирования распределения накопления).

974 лт 1+К вЂ” — гг — — —, (1)

Т 2 К

-g e т. время обновления фондов; объем фондов потребления;

СЯ+ 72+ та

К соотношение между

С+ U+ m подразделениями,"

С„,Ч и ш — разнесенные .по подразделениям доли продукта — возмещаемых средств производства, необходимого и прибавочного продукта соответственно.

Доля накопления

1 -. К о" = V m — С = — — Э вЂ” - — (1-Э )

1+К " 1+К распределяется по подразделениям (д = Р,+ д ), создавая относительный прирост продукта: т А А

d = (— — — — — ) т 1-э„ .1-э

Эффективности подразделений

V,+ m, Э, С„+ V„+m 2+ э,= — — - ——

С2+ 72+ ш 2 описываются выражениями аК

Э

1+(1+а) К вК

Э

1+ {1+в) К в которых предельные производственные возможности а и в подразделений могут быть определены по известным из экономической практики исходным значениям эффективностей и величины K.

Непрерывность и материальность воспроизводства продукта дают возможность с помощью аналогового моделиро-. вания соотношения (1) найти экстремальную целевую функцию экономики, в которой максимуму функции соответ- ствует оптимальное значение К.В устройстве в качестве такой целевой функции используется часть (V,+m,) национального дохода, создаваемая в первом подразделении, которая зависит от величины К.

1430974

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы триггер и регистры переводятся в нулевое положе5 ние. При подаче сигнала на шину 46 запуска шина исходного значения К подключается к входу регистра 9. При формировании очередного импульса делителя 32 частоты исходное значение

К записывается в регистр, после чего сигнал запуска снимается и коммутатор 10 соединяет выход регистра 8 с информационным входом регистра 9.

Значение К с выхода регистра 9 посту- 15 пает на умножающий ЦАП 13, а через

ЦАП 11 — на входы блоков,1 и 2.

На вход вычитателя 14 с шины 44 поступает опорное напряжение, служащее машинной единицей, На выходе вычитате- 20

1 ля 14 формируется величина — ——

1 + К а на выходе умножающего ЦАП 13 — веК 25 личина — — — — . На выходе умножите1 + К ля 21 формируется величина (V„+ ш,), соответствующая доле машинной части национального дохода в продукте единичного объема, а на выходе вычита- 30 теля 15 — доля накопления. На выходах блока 3 вырабатываются части,и накопления, направляемые в .первое и второе подразделения. На выходах алгебраических масштабирующих сумматоров 16 и 17 вырабатываются функции

1 + (1+ а)К

1+К

1+ (1+в)К

1+К

1-Э L через которые доли d „è d накопления пересчитываются в доли д и д относи2 тельного роста продукта на интервале времени Т.На выходе сумматора 20. вырабатывается коэффициент (1 + Л) роста, а на выходе умножителя 25 доля (V,+ m ) продукта с учетом роста производства, но приведенная к одному объему продукта. Эта функция максимизируется путем управления соотношением К.

Существуют два метода управления макропропорциями: за счет изменения распределения накопления и за счет перераспределения производственных фондов. Оба используются в устройстве

Первый метод используется в области коколоэкстремальных значений К ) К, в которой устройство работает как самооптимизирующаяся экстремальная система. Второй метод, как более оперативный, используется в случае, если исходное значение К существенно меньше околоэкстремальных, располагающихся в интервале К = 0,6 — 1,0. OH слу— жит для сравнительно быстрого перевода системы в зону самооптимиэации (в экономической практике это соответствует использованию определенной части производственных фондов первого подразделения для производства потребительных товаров).

В случае малого исходного значения К, меньшего„ чем граничное К компаратор 28 замыкает ключ 37, под— ключая блок 12 моделирования перераспределения производственных фондов к выходу ЦАП 11. Кроме того, выход блока 12 подключается к входу АЦП 7.При переводе относительной доли Ь производственных фондов из первого во второе подразделение соотношение К между подразделениями изменяется в соответствии с формулой

Г1+ 3a(K ex)HL1 Э,(Кевх ))Квх вь " (1 — Э, К&х ))Г1 — Эг Kеы )1(1-ЪУ 1-4 реализуемой в блоке 12, где К „ — соотношение между подраз- делениями до перераспреде-ления очередной части фондов в пользу второго под- разделения, К ц„ — новое соотношение между подразделениями, образующееся в результате очередного перераспределения.

Работа устройства имеет циклический характер. По каждому импульсу делителя частоты в регистре 9 записывается значение К из регистра 8, в блоке 12 производится расчет нового значения К, которое с выхода блока 12 через переключатель 40 и АЦП 7 посту- пает на вход регистра 8 и спустя время задержки (по импульсу с выхода элемента 33 задержки) записывается в регистр 8. Одновременно в каждом цикле производится коррекция распределения накопления под новое значение

К (каждому значению К соответствует

1430974

ЛК 0

Приращение

"Назад" (V +m) <О

1 7 (V„+ m,) )О

"Вперед"

Откл.

Откл. и суммируютК соот1+K

ЛТ 7

К

1+К

1+К

dT

---" D

Т вполне определенное распределение, — К Д„ поддерживающее это соотношение). Коррекция распределения осуществляется следующим образом. В ре5 жиме перераспределения фондов управляющий вход переключателя 42 подключен к выходу переключателя 42.

В зависимости от знака разности

0<- Кд,импульсы генератора поступают 1р на один из двух входов "Вперед или

"Назад" исполнительного механизма 5, сводя разность к нулю. Ключ 38,пропускающий серию управляющих импульсов, открыт в каждом цикле на время 15 от прихода на вход триггера 35 импульса с выхода второго элемента 34 до окончания цикла.

Через несколько циклов, задаваемых импульсами делителя частоты, в резуль-20 тате поэтапного перевода части производственных фондов во второе подразделение, величина К превзойдет К„ в результате компаратор 28 переведет устройство в режим самооптимиэации. 25

При этом выход блока 6 деления подключается к АЦП 7, вход блока 12

Очередное значение К, заносимое в регистр 9 в начале каждого циклаимпульсом делителя, 32 частоты, обуславливает формирование очередных значений й,и д „относительно приращения со- 4О вокупного продукта, которые с выходов умножителей 22 и 23 поступают на входы сумматоров 18 и 19, в которых они масштабируются пропорционально отно45

8Т сительному времени

1 Т ся с величинами — — и

1+К ветствующими относительным весам первого и второго подразделений. Новое значение К, равное с выхода блока 6 деления поступает на вход АЦП 7 и спустя время задержки отключается от выхода ЦАП 11, управляющий вход переключателя 42 соединяется с выходом компаратора 27, а выход ключа 39 соединяется с входом переключателя 42.

В этом режиме устройство нащупывает" оптимальное значение К, соответствующее максимуму сигнала с выхода умножителя 25. Экстремальное регулирование величины К осуществляется за счет пошагового изменения распределения накопления d" исполнительным механизмом 5, управление которым производится в зависимости от знаков приращения экстремальной функции и приращения аргумента К.

Логика включения исполнительного механизма 5 описывается таблицей, в которой движению "Вперед" соответствует изменение распределения в пользу второго подразделения, способствующее увеличению К, а движению "Назад" соответствует изменение распределения в сторону увеличения доли с,, способствующее уменьшению К. импульсом с выхода элемента 33 задержки записывается в регистр 8, Если при этом знак накопления д" отрицателен,то пороговый элемент 4 разрешает работу цепи управления записью регистра 8.

Знак приращения величины К определяется компаратором 27, который устанавливает переключатель 42 в требуемое положение. Компаратор 30 выявляет знак приращения максимизируемой функции сравнением очередного ее значения, поступающего с выхода умножителя 25, и предыдущего, зафиксированного запоминающим элементом 26. При уменьшении функции компаратор 30 открывает ключ 39 и импульс управления с выхода элемента 34 задержки поступает на вход исполнительного механизма 5, вызывая исправление распределительных пропорций. Процесс регулирования

I распределения повторяется в каждом последующем цикле, пока величина К не останет изменяться в сторону до20

9 14309 стижения максимума функции (V. + m ) . ю .

При переходе через точку экстремума переключатель 42 переводится в другое положение и процесс регулирования возобновляется.

Можно предположить, что параметрические автоколебания, сопровождаю "е процесс экстремального регулирования, являются грубой моделью цик- 10 лических процессов, присущих рыночной экономике. Размах колебаний регулируемого параметра К зависит от цены шага исполнительного механизма 5 и

1 частоты — — замыкания контура, каЛ1 чество регулирования может быть улучшено, например, введением производных в закон регулирования, а также за счет перехода к пропорциональному регулированию.

Положительное накопление может

Э быть получено только при К вЂ” —, 1-Э, 2Ь дальнейшее увеличение К не имеет смысла. Поэтому при появлении на выходе вычитателя 15 отрицательного сигнала пороговый элемент 4 разрывает цепь записи регистра 8 и в нем сохраняется ЗО прежнее значение.К из области допустимых значений, Формула изобретения

1. Устройство для моделирования воспроизводства продукта в экономических системах, содержащее блок моделирования эффективности первого под- 4б разделения, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход — к первому входу первого умножителя, блок моделирования доли производственных фондов вто- 45 ,рого подразделения, вход которого под ключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход к первому входу первого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом первого умножителя, а выход — с входом порогового элемента и с информационным входом блока моделирования распределения накопления, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего, умножителей, выходы которых соединены с первым и вторым входамй сумматора, второй вычитатель, первый вход кото74 1О рого соединен с шиной задания опорного напряжения, а выход — с аналоговым входом умножающего цифроана-.огового преобразователя, выход ко орого соединен с вторым входом второго вычитателя и с первыми входами первого и второго алгебраических масштабирующих сумматоров, вторые входь. которых соединены с выходом второг; вычитателя, а выходы — с вторьыи входами соответственно второго и - >e— тьего умножителей, четвертый умножитель, генератор импульсов, третий и четвертый алгебраические масштабирующие сумматоры, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, вход записи которого через первый ключ соединен с выходом перво= го элемента задержки., управляющий вход первого ключа соединен с выходом порогового элемента, о т л и ч а,ощ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения и исследования процесса оптимизации экономических пропорций, устройство содержит блок моделирования перераспределения производственных фондов, блок деления, исполнительный механизм, второй регистр, коммутатор, четыре переключателя, запоминающий элемент, четыре компаратора, пятый умножитель, триггер,,целитель частоты, второй элемент задержки,второй, третий и четвертый ключи, при этом выходы второго и третьего умножителей соединены с первыми входами соотвеТственно третьего и четвертого алгебраических масштабирующих сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и аналоговым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходы подключены соответственно к входу делителя .и к входу делимого блока деления, выход которого соединен с первым входом первого коипаратора, информационный вход второго регистра соединен через коммутатор с выходом первого регистра и с шиной задания начального значения соотношения межцу подразделениями, а управляющий вход коммутатора соединен с шиной запуска, выход вто рого регистра соединен с цифровым входом умножающего цифроаналогового преобразователя и с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом первого

74

ll 14309 и с первым входом второго компараторов и через второй ключ — с входом блока моделирования перераспределения производственных фондов выход

У

5 которого соединен с первым входом четвертого умножителя, второй вход второго компаратора соединен с шиной задания границы зоны самооптимизации, второй вход четвертого умножителя со- 10 единен с выходом второго умножителя, а выход — с первым входом третьего компаратора, второй вход которого соединен с выходом третьего умножителя, вхоц аналого-цифрового преобра- 15 зователя соединен через первый переключатель с выходами блока деления и блока моделирования перераспределения производственных фондов, выходы первого и третьего компараторов че- 20 рез второй переключатель соединены с управляющим входом третьего переключателя, выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты и через третий ключ — с первым вхо- 25 дом четвертого переключателя, выход делителя частоты соединен с нулевым входом триггера, входом записи второго регистра и входом первого элемента задержки, выход которого соединен 30 с входом записи запоминающего элемента и через второй элемент задержки— с единичным входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход второго 35 элемента задержки соединен через четвертый ключ с вторым входом четвертого переключателя, выход которого через третий переключатель соединен с входами управления Назад и "BnelI

40 ред исполнительного механизма, выход которого соединен с регулирующим входом блока моделирования распределения накопления, выход второго компаратора соединен с управляющими входа- 45 ми первого, второго и четвертого переключателей и второго ключа, третий вход сумматора соединен с шиной опорного напряжения, а выход — с пер-вым входом пятого умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого умножителя, а выход — с информационным входом запоминающего элемента и с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, а выход четвертого компаратора соединен с управляющим входом четвертого ключа.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок моделирования перераспределения производственных фондов содержит вычитатель, сумматор, два алгебраических масштабирующих сумматора и три умножителя, при этом первый вход вычитателя, являющийся входом блока, соединен с первым входом первого умножителя, второй. вход которого соединен с выходом вычитателя, а выход — с вторым входом вычитателя и с первым суммирующим входом первого алгебраического масштабирующего сумматора, второй суммирующий вход которого соединен с выходом вычитателя, а выход — с первым входом второго умножителя и с первым входом второго алгебраического масштабирующего сумматора, выход второго умножителя соединен с вычитающим входом первого алгебраического масштабирующего сумматора и с вторым суммирующим входом второго алгебраического масштабирующего сумматора, третий суммирующий вход которого подключен к шине задания доли перераспределяемых фондов, а выход — к первому входу третьего умножителя, второй вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с шинами опорного напряжения и задания доли перераспределения фондов, выход третьего умножителя, являющийся выходом блока моделирования перераспределения производственных фондов, соединен с вторым входом второго умножителя.

l 430974 аист

Составитель Н.Зайцев

Техред M.Ходанич.

Редактор А.Ревин

Корректор, И. Муска

Заказ 5980 Тираж 704 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4