Устройство для моделирования стохастических объектов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и системам управления и может быть использовано как моделирующее устройство, выбирающее и оценивающее стратегии управления стохастическими объектами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования выбора стратегий управления при различных стратегиях поведения объекта управления. Устройство содержит блок задания переходных вероятностей, блок задания законов распределений, генератор 4 случайного кода, коммутатор, блок памяти, блок вычисления функционала, блок синхронизации, блок 14 выбора сигналов управления, блок 16 задания стратегий управления. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕЩУБЛИН (19) (И) (5))$ G 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ttm

t 111M

tr rr

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР (21) 4603964/24-24 (22) 09.11.88 (46) 15.08.90. Бюл. № 30 . (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) В.И. Финаев (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1200297, кл. G 06 F 15/20, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1251096, кл. С 06 F 15/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ СТОХАСТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и системам управления и и trrrn t rrrr

-;,r,-, °

tf ff

2 и может быть использовано как моделирующее устройство, выбирающее и оценивающее стратегии управления стохастическими объектами. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет моделирования выбора стратегий управления при различных стратегиях поведения объекта управления. Устройство содержит блок задания переходных вероятностей, блок задания законов распределений, генератор 4 случайного кода, коммутатор, блок памяти, блок вычисления функционала, блок синхронизации, блок 14 выбора сигналов управления, блок 16 задания стратегий управления. 10 ил.

1585803

Блок 6 памяти содержит элементы

ИЛИ 36, триггеры 37, элементы ИЛИ 38.

Блок 8 вычисления функционала со5 держит первый 39 и второй 40 узлы памяти, узел 41 умножения, вход 42 разрешения умножения, элемент 43 задерж-. ки, установочный вход 44, сумматор 45, вход 46.

Блок 13 синхронизации содержит триггер 47, счетчик. 48 импульсов, элемент

И 49, генератор 50 тактовых импульсов, формирователь 51 импульсов, выход 52, дешифратор 53.

Блок 14 выбора сигналов управления содержит генератор 54 случайного кода, коммутатор 55, входы 56, узел

57 задания законов распределения,конструкция которого идентична конструкции блока 3, узел 58 памяти, конструкция которого идентична конструкции блока 6 памяти, вход 59.

Блок 16 задания стратегий управления выполнен в виде регистров памяти, 25 в которые по соответствующим входам

17 перед началом работы устройства производится запись чисел.

Устройство работает следующим образом.

1Р 11Р, По группам входов 1; 1 — 1;; (P

=I,m, i, j =1, К) заносятся коды преобразованных матриц переходных вероятностей.

Матрица переходных вероятностей имеет вид

p P

Р и Р к г Р

Р ... Р р Р к ° ° е Рр

Plt

Р р

Р = P l

РК1

9, второй 10 и тр ру установочных входов, вход 12 запуска уСтройства, блок 13 синхронизации, блок 14 выбора сигналов управления с пятой группой установочных входов 15 и блок 16 задания стратегий управления

gQ с четвертой группой установочных входов 17.

Блок 2 задания переходных вероятностей содержит узлы 18 памяти, коммутатор 19 входы 20 и выходы 21.

45

Блок 3 задания законов распределения содержит группы элементов И 22, вход 23, группу узлов 24 сравнения, входы 25, выходы 26, группу элементов

И 27.

Генератор 4 случайного кода содержит элемент И 28, группу элементов

И 29, генератор 30 пуассоновской поСледовательности импульсов, кольцевой регистр 31 сдвига, шифратор 32.

Коммутатор 5 содержит группу элементов ИЛИ 30, элементы И 34 и выходы 35.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо1

Baío как моделирующее устройство, выбирающее и оценивающее стратегии уп-. равления стохастическим объектом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования выбора стратегни управления при различных стратегиях поведения объекта управления.

На фиг. 1 приведена структурная с ема устройства; на фиг. 2 — струк" тарная схема блока задания переходных вероятностей; на фиг. 3 — функциональная схема блока задания законов распределений.; на фиг. 4 — функциональная схема генератора случайного кода; на фиг. 5 — функциональная схема коммутатора; на фиг. 6. — функциональная схема блока памяти; на фиг. 7 — структурная схема блока вычисления функ" ционала; на фиг. 8 — функциональная схема блока синхронизации; на фиг.9 структурная схема блока выбора сигналов управления; на фиг. 10 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первую группу у тановочных входов 1, блок 2 задания п реходных вероятностей, блок 3 задан я законов распределения,, генератор

4 случайного кода, коммутатор 5, блок

6 памяти, группу входов 7 запуска, блок 8 выбора функционала с выходами етьей 11 г ппами которая является формальной моделью моделируемого объекта при Y управP ляющем сигнале на входе. Преобразованная матрица имеет вид

Р Р P Р а

Р11,Р11 +Ри, ° ° °,Рм +Р 1 + ° ° ° +Р IK

2 1 и ° О

Р р P

К1 К1 КР 1 I 1 1 -2

Код суммы вероятностей заносится по (Р " )-й группе входов 1 1Р— 1 ."Р

lJ Ч и поступает в узел 18 Р памяти блока 2 задания переходных вероятностей.

По (КхК) группам входов 17 заносятся коды преобразованной матрицы переходных вероятностей, определяющие появление управляющих сигналов. Матрица, которая является моделью стратегий управления и определяет управляющие сигналы, имеет вид

1585803

1 i% 1п1

\ (f 2q 2п

° ° ° ° причем i ÿ строка матрицы (й; 11 соот11 ветствует i-й стратегии управления.

Преобразованная матрица litt;>(i имеет вид

1, Л 1 .!г

1? ! ъ л

) п1 п1 ь 2

1 " + "П„1 ° ° ° 1 "Ю + It„ + ° ° ° + lttщ

1пi п11 12 ю1 причем сумма вероятностей заносится по (ij)-й группе входов 17 в регистры с индексом из блока 16 задания стратегий управления.

По одному иэ входов 7 подается кратковременный импульс, устанавливающий моделируемый объект в j-е сос,тояние. На фиг. 10 показано, что по установочному входу 7 7 подан сигнал на установочньпr вход 7 блока 6 памя7 ти, в котором (фиг. 6) триггер 377 Gyдет переведен в единичное состояние по фронту. имПульса. На выходе 237 будет потенциал, который будет подан на управляюший вход 23 7 блока 3 задания законов распределений.

По одному из входов 15 подается кратковременный импульс, выбирающий

i-ю стратегию выбора управляющего сигнала.

На временных диаграммах (фиг ° 10) показан пример подачи сигнала на вход

15<1 в результате чего на выходе 207 блока 14 выбора стратегий управления будет установлен сигнал.

По К группам входов 10 в регистры узла 39 памяти блока 8 вычисления функционала .заносятся двоичные коды величин 0 С,...,С „, — стоимостей пребывания моделируемого объекта в соответствующих состояниях.

По К группам входов 11 в регистры узла 40 памяти блока 8 вычисления функционала заносятся двоичные коды коэффициентов нормирования и(, с,. ° .

У 71 ° ° п °

После занесения информации о модели объекта и модели стратегий управления, начальных значений состояний и стратегий выбора на вход 12 запуска устройства подается потенциал на время работы устройства. б

-Потенциал по входу 12 запуска устройства в блоке 13 управления устанавливает в единичное состояние триггер

47. На его выходе появляется потенциал, фронт которого выделяется формирователем 51 сигнала и с выхода 46 блока 13 снимается имйульс, который подается на вход 46 сброса блока 8 вычисления функционала и устанавливает накапливающий сумматор 45 в нулевое состояние (фиг. 7). Также потенциал с выхода триггера 47 открывает элемент

И 49 и импульсы генератора 50 тактовых импульсов поступают на тактовый вход счетчика 48, который перед этим был сброшен в нуль по фронту сигнала . с входа 12.. На выходах дешифратора 53 будут последовательно по времени появ2О ляться сигналы, которые синхронизируют работу всего устройства.

При появлении сигнала на выходе

52 блока 13 синхронизации данный сигнал подается на вход 59 блока 14 выбора сигналов управления. В блоке 14 при появлении сигнала на входе 59 срабатывает генератор 54 случайного кода и коммутатор 55.

На выходе генератора 54 случайного

3 кода формируется код числа равномерно распределенного ряда А, который подается на вторые информационне входы узла 57 задания законов распределений.

Схемная реализация узла 57 задания законов распределений полностью иден-. тична реализации блока 3 задания законов распределения, поэтому работу узла 57 рассмотрим на примере работы блока 3.

На выходе 207 узла 58 памя?и блока

14 имеется потенциал, следовательно, в узле 57 будут открыты элементы И . и

22 71 — 22 и на входы узлов 247, -24? сравнения будут поданы соответствующие коды 7t 7tt< + 7!72,..., tt7+ Г +...+

71 22

11 2п1

На вторые информационные входы 25 узла 57 был подан код числа В и в узлах 242, — 247 сравнения код числа А

?m сравнивается с соответствующими кодами сумм вероятностей. Пусть согласно .фиг. 10 А 7п21+ 7tt

+ 2,.... Тогда на выходах узлов

24 — 247 сравнения будет потенциал.

Так как потенциал с выхода узла 24

75 сравнения закрывает элементы И 27 7 272, то сигнал будет на выходе 26 2ь третьей группы выходов узла 57. Данный

7 1585803 в сигнал проходит через элементы ИЛИ и

И коммутатора 55 и в узле 58 памяти переводит соответствующий триггер в единичное состояние и на выходе 20З будет установлен единичный потенциал, что соответствует выбору сигналов управления в соответствии со стратегией управления, определяемой зретьей строКой матрицы 1f 7I1; 11.

Сигнал с выхода 20> подается на соответствующий управляющий вход комМутатора 19 блока 2 задания переходных вероятностей и коды преобразованНои матрицы Р, хранящиеся в узле

2" памяти 182 будут годаиы на входы блоКа 3 зада1гия законов распределений.

Затем появляется сигнал на втором

11ыходе дешифрятора 58. Этот сигнал поДается на управляющие вхсды блока 4 генерации случайного кода и коммутатора 5.

Генератор 4 случайного кода выра-.. батывает код числа А, равновероятно распределенного в интервале (0,1), который подается на группу входов 25 блока 4 задания законов распределений.

Так как на входе 232группы управляюе х входов блока 4 имеется потенциал, О будут ОткрьГГЫ элементы И 22 2 — 22"

2 и на узлы 24 21- 242, сравнения подаются коды второй строки матрицы Р

2. 2

+1 1. 1Р2 + Р22+ . ° + Р2К °

21 2 2.

Как показано на фиг. "0, выполняют-35 ся условия

1+ 2+Р 2Ь+Р24

21 22 2ь

Следовательно, будет сигнал на выходе 26 четвертой группы выходов

z4 блока 3 задания законов распределений.

Этот сигнал проходит в коммутаторе 5 через элеь; нт ИЛИ 33 и элемент И 344 и поступает на вход 35 блока б памя45

В блоке 6 памяти триг "ep 37 пере4 брасывается в единичное i остояние, через элемент ИЛИ 382 по фронту сбрасывается триггер 372 в нулевое состояние, а на выходе -34 блока 6 памяти 5О устанавливается потенциал. Затем появ.ляется потенциал на выходе 42 дешифратора 53.

На вход 23 1. блока 8 вычисления функционала подан от выхода 23 < 55 блока 6 памяти потенциал. Этот потенциал в узле 39 памяти (стоимостей) считывает код числа С4. В узле 40 памяти (коэффициентов нормирования) код

1 числа c(4 поступит на выходы узла 40.

По фронту сигнала, поступившего на второй управляющий вход 42 блока 8. с выхода блока 13, срабатывает умножитель 41 и на его выходах формирует- ся код произведения С 4 . Сигнал от входа 42 через элемент 43 задержки времени поступает на управляюший. вход сумматора 45, в котором формируется код сумма 0 + С4 о(4 . Затем появляется потенциал на выходе дешифратора 53, который поступает на вход 44 сброса блока 8. После этого повторяется цикл сигналов на выходах блока 13 управления и, как видно из временных диаграмм (фиг ° 10), управляющий сигнал выбирается в соответствии с первым правилом выбора (сигнал на выходе 20

2 блока 14), объект переходит в некоторое S. со. тояние и в умножителе 41

1 блока 8 будет сформировано С. ., код

1 которого затем поступит в накапливающий сумматор 45 и на его выходс будет код числа С 4 Ы4+ С Ы

Таким образом, в процессе работы устройства моделирования стохастического объекта можно произвести исследование влияния правил выбора управляющих воздействий на поведение обекта и произвести количественную оценку эф-. фективности функционирования объекта при различных численных значениях вероятностей выбора правил поведения.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для модегирования стохастических объектов, содержащее блок задания переходных вероятностей,установочные входы которого являются первой группой установочных входoB устройства, информационные выходы блока задания переходных вероятностей подключены соответственно к информационным входам первой группы блока задания законов распределения, информационные входы .второй группы которого подключены соответственно к выхо-. дам генератора случайного кода, а вы.ходы блока задания законов распределения подключены соответственно к адресным входам блока памяти, информационные выходы которого соединены соответствеино с информационными входами блока выбора функционала, выходы которого являются информационными вы1585803

10 ходами устройства, а первая и вторая группы установочных входов блока выбора функционала являются соответственно втррой и третьей. группами установочных входов р"тройства, о т л и—

5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования выбора стратегий управления при различных стратегиях поведения объекта управления, оно дополнительно содержит блок синхронизации, блок выбора сигналов управления и блок задания стратегий управления, выполненный в виде группы регистров памяти, информационные входы которых являются ус-. тановочными входами четвертой группы устройства, входом запуска устройства является вход запуска блока, блок выбора сигналов управления содержит последовательно соединенные генератор случайного кода, узел задания законов распределения, коммутатор и узел памяти, причем управляюший вход коммута- g5 тора и вход запуска генератора случайного кода блока выбора сигналов управИ 21 tyr ti р т1 11 И nt

1ц 1п 1п 1и 1 2 7!г 7кк 1кк 1кк ления объединены и подключены к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого соединен с управляющим входом коммутатора устройства и входом запуска генератора случайного кода устройства, а третий и четвертый выходы блока синхронизации подключены соответственно к входу разрешения работы и первому входу сброса блока выбора функционала, второй вход сброса которого соединен с пятым выходом блока синхронизации, информационные выходы регистров памяти блока задания стратегий управлений подключены соответственно к установочным входам узла задания законов распределения блока выбора сигналов управления, группа адресных входов блока памяти которого является установочными входами пятой группы устройства, входы опроса блока памяти устройства являются группой входов запуска устройства, а выходы блока памяти устройства соединены соответственно с входами опроса блока задания законов распределения.

1 1 1 1 1кк1к 1мк™

1585803

i585803

7г У5г

23 252 2

Фиг. 7

1 585803 8ï 16 A бб е- отЪет b e Я -Я о т у g„e f л

Фиг, 9 го, гог Î

Фиг. /О

Составитель В. Фукалов

Техред Л.Сердюкова Корректор В, Гирняк

Редактор Е. Копча

Заказ 232У .Тираж 566 Подписное

ВНИЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101