Устройство для объединения трапециевидных нечетких интервалов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при математическом моделировании. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет объединения трапециевидных нечетких интервалов. Устройство содержит блок памяти коэффициентов, блоки коммутации, блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными выходами, блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, вход запуска. Цель достигается введением четырех блоков коммутации, трех блоков сложения трапециевидных нечетних интервалов с равными высотами, двух блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами с соответствующими связями. 7 ил. 2 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике, служит для объединения трапециевидных нечетких интервалов и предназначено для использования в вычислительных комплексах при математическом моделировании.

Известны генераторы случайных чисел, содержащие блоки памяти, сумматоры, вычитатели, умножители, делители, блоки извлечения квадратного корня, блоки формирования экспоненциальной зависимости, элементы И и ИЛИ.

Эти генераторы позволяют формировать случайные числа, распределенные практически по любым законам. Использование указанных упомянутых генераторов предполагает предварительное построение и обработку кривых распределений с целью получения характеризующих их коэффициентов. Недостатком устройств является отсутствие возможности формировать кривые распределений, в том числе и трапециевидные, в ходе моделирования.

Известно вычислительное устройство, содержащее блок памяти, сумматоры, вычитатели, умножители, делители, элементы И и ИЛИ, которые при определенных взаимосвязях позволяют производить расчеты согласно реализуемым в нем зависимостям.

Это устройство также не позволяет осуществлять объединение трапециевидных нечетких интервалов.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет объединения трапециевидных нечетких интервалов.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, дополнительно включены первый, второй и третий блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый и второй блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, первый.четвертый блоки коммутации, пятнадцатый управляющий вход каждого из которых и семнадцатый, соединены с входом запуска устройства, первый.четырнадцатый входы соответственно первого, второго и третьего блоков коммутации подключены соответственно к первому.четырнадцатому, пятнадцатому.двадцать восьмому, двадцать девятому. cорок второму выходам блока памяти 1, а первый.четырнадцатый выходы этих же блоков коммутации соединены соответственно с первым.четырнадцатым входами и блоков сложения 8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый.четвертый выходы которых подключены соответственно к первому.четвертому, шестому.девятому входам первого блока сложения 9 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами и к шестому.девятому входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, десятый и пятый входы последнего соединены соответственно с пятнадцатым выходом третьего блока коммутации и пятнадцатым выходом второго блока коммутации, последний выход подключен также к десятому входу первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход которого соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, а второй.пятый выходы подключены к первому.четвертому входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, подключенного первым.пятым выходами к двенадцатому.шестнадцатому входам четвертого блока коммутации, который подключен также первым.четвертым входами к первому.четвертому выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, пятым входом к пятнадцатому выходу первого блока коммутации, шестым. десятым входами к первому.пятому выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, одиннадцатым входом к сорок третьему выходу блока памяти, а первый.пятнадцатый выходы четвертого блока коммутации 5 являются выходами устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для случая, когда число разновидностей множеств трапециевидных нечетких интервалов по высоте равно 3 и максимально возможное число нечетких интервалов в каждом множестве также равно 3.

Устройство содержит блок памяти коэффициентов 1, блоки коммутации 2-5, блоки сложения 6-8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, блоки 9 и 10 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, вход запуска 11, выходы 12-54 блока памяти 1, входы 55-96 и выходы 97-141 блоков коммутации 2-4, входы 142-183 и выходы 184-195 блоков сложения 6-8, входы 196-215 блоков сложения 9-10, выходы 240-254 блока коммутации 5, выходы 255-259 блока сложения 9, управляющие входы 216, 217, 218 и 260 соответственно блоков коммутации 2-5.

Блок памяти 1 и блок коммутации 2 раскрыты на фиг.2.

Блок памяти 1 построен на регистрах памяти (см.фиг.2) в группы 261-264. На фиг. 2 раскрыта группа 261, которая содержит регистры памяти 265-278. Группы 262 и 263 идентичны группе 261. Группа 264 состоит из одного регистра памяти. Таким образом, блок памяти 1 построен на 43 регистрах памяти (14˙ 3 + 1 43).

Блок коммутации 2 (см.фиг.2) содержит группы элементов И 279-292, дешифратор 293, элементы ИЛИ 294-303. Блоки коммутации 3 и 4 аналогичны блоку коммутации 2.

Блок коммутации 5 показан на фиг.3. Он содержит дешифратор 340, группы элементов И 341-356, элементы ИЛИ 357-366. Номера входов и выходов блоков устройства, позволяющие проследить взаимосвязь между всеми элементами, представлены в табл.1.

Блок сложения 6 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами раскрыт на фиг.4. Он содержит сумматоры 304-311, группы элементов И 312-319 и группы элементов ИЛИ 320-323.

Блоки сложения 7 и 8 аналогичны блоку сложения 6.

Блок сложения 9 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами показан на фиг.5. Он включает делители 324-327, сумматоры 328-335, вычитатели 336 и 337, умножители 388 и 339.

Блок сложения 10 аналогичен блоку сложения 9.

Устройство построено на типовых элементах комбинационного типа, поэтому в исходном состоянии оно готово к работе.

В основе работы устройства лежит известное положение о том, что нечеткая величина S_e M_ij ⊕ Mi_(j+1), где M_ij и M_i(j+1) две трапециевидные нечеткие величины, подобные интервалам, представленным на фиг.6, есть также трапециевидная нечеткая величина , , α_e, β_e, h_e, где и соответственно нижнее и верхнее модальные значения нечеткого интервала (величины) Se; α_e и β_e левый и правый коэффициенты нечеткости; h_e высота нечеткого интервала.

Коэффициенты нечеткой величины S_е рассчитываются по следующим зависимостям: h_e min (h_ij, h_i(j+1)); (1) α_e= h + (2) β_e= h + (3) = +-α_ij-α_i(j+1)+α_e; (4) = ++β_ij+β_i(j+1)-β_e (5) Для получения S_e N_ij ⊕ M_i(j+1) как объединения и последующей логической интерпретации полученных результатов целесообразно поступить следующим образом. Вначале разделить совокупность нечетких величин на множества, в каждое из которых включить нечеткие интервалы с равными высотами. Множества выстроить в порядке убывания высот. Далее суммирование осуществить в множествах, а после объединение результатов, полученных в множествах, последовательно, начиная с множества с наибольшей высотой интервала.

При объединении нечетких интервалов с равными высотами используются в целях упрощения устройства и повышения его быстродействия следующие зависимости: α_e α_ij + α_i(j+1), (6)
β_e β_ij + β_i(j+1), (7)
= +, (8)
= +. (9)
Ниже приводится пример реализации предложенного алгоритма объединения. Исходные данные представлены в табл.2. Число множеств нечетких интервалов с разными высотами равно 3, в первом множестве 3 нечетких интервала, во втором-2 и в третьем-1. Операции разделения на множества нечетких интервалов с разными высотами опущены, так как в устройстве не реализуется. Для упрощения индексы в расчетах опущены.

1) h 1;
α 4+3 7;
β 6+7 13;
30 + 10 40;
50 + 16 66;
2) h 1;
α 3 + 7 10;
β 4 + 13 17;
8 + 40 48;
15 + 66 81;
3) h 0,8;
α 2 + 6 8;
β 5 + 5 10;
24 + 17 41;
32 + 24 56;
4) h 0,5;
α 6 + 0 6;
β 9 + 0 9;
14 + 0 14;
22 + 0 22;
5) h min1; 0,8} 0,8;
α 0,8 + 16;
β 0,8 + 23,6;
48+41-10-8+16 87;
81+56+17+10-26,6 140,4;
6) h min0,8; 0,6} 0,6;
α 0,6 + 18;
β 0,6 + 26,7;
87+14-16-6+18 97;
140,4+22+23,6+9-26,7 168,3;
При решении данного примера посредством предлагаемого устройства на выходах появляются коэффициенты, полученные в пунктах 2, 5 и 6. Геометрическая интерпретация полученных результатов представлена на фиг.7. Объединение всех трапециевидных нечетных интервалов осуществляется за один такт, что повышает быстродействие при математическом моделировании.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в регистре памяти блока памяти 1 заносятся коэффициенты, характеризующие нечеткие интервалы: , , α_ij, β_ij, h_i, k_i, ν где k_i число нечетких интервалов с равными высотами в i-ом множестве, j=
ν число множеств нечетких интервалов с разными высотами в совокупности объединяемых нечетких интервалов, i=
Порядок занесения коэффициентов может быть любым, однако выполняется условие h_i > h_i+1 > h_i+2 (цепи занесения на фиг.1 и 2 не показаны).

П р и м е р размещения коэффициентов множества i 1, j= в регистрах памяти 265-278 приведен в табл.1 (строки 1 и 2). Аналогичны размещения коэффициентов и других множеств (табл.1, строки 6,7 и 11,12). Коэффициент ν заносятся в регистр памяти 264.

При подаче запускающего импульса на вход 11 срабатывают первый.четвертый блоки коммутации 2-5 (cм.фиг.1).

Работа первого.третьего блоков коммутации 2-4 осуществляется следующим образом (рассмотрим на примере первого блока коммутации 2, см.фиг.2). Сигнал запуска поступает на пятнадцатый управляющий вход 216, вызывая срабатывание по первым входам элементов И группы 292, вследствие чего коэффициент К проходит на дешифратор 293 и на одном из выходов 293₁, 293₂, 293₃ появляется сигнал. При К 1 сигнал возникает на выходе 293₁, при К 2 на выходе 293₂, при К 3 на выходе 29₃. В зависимость от этого блока памяти 1 на первый.пятнадцатый выходы 97-108, 111 первого блока коммутации 2 проходят коэффициенты (см. табл. 1), характеризующие либо один нечеткий интервал, либо два, либо три. Одновременно либо на тринадцатом 109, либо на четырнадцатом 110 выходах появляется сигнал, при К 1 или К 2 на тринадцатом выходе 109 ( ν ₁₁ 1), при К 3 на четырнадцатом выходе 110 ( ν ₁₂ 1).

Прошедшие через первый.третий блоки коммутации 2-4 коэффициенты (см. табл. 1) и выработанные управляющие сигналы поступают на первый. четырнадцатый входы 142-183 первого.третьего блоков сложения 6,7 и 8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами.

Последние осуществляют сложение по зависимостям (6)-(9) следующим образом (рассмотрим на примере функционирования блока сложения 6, см. фиг.4).

Сумматоры 304 и 308 реализуют зависимость (6), сумматоры 305 и 309 зависимость (7), сумматоры 306 и 310 зависимость (8), сумматоры 307 и 311 зависимость (9). На первый.четвертый выходы 184-187 результаты суммирования поступают с выходов соответственно сумматоров 304, 305, и 307 при ν ₁₁ 1, а при ν ₁₂ 1 с выходов соответственно сумматоров 308, 309, 310 и 311.

Полученные суммы множеств нечетких интервалов имеют разные высоты. Эти суммы (коэффициенты, их характеризующие, см.табл.1) поступает на первый.четвертый и шестой.девятый входы 196-199 и 201-204 первого 9 и шестой.девятый входы второго 10 блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами. На пятый вход 200 блока сложения 9 поступает коэффициент h₁ (он же поступает и на вход 228 блока коммутации 5), на десятый вход 205 этого же блока поступает коэффициент h₂, который также поступает на пятый вход 210 второго блока сложения 10. На десятый вход 215 второго блока сложения 10 поступает коэффициент h₃.

Первый и второй блоки сложения 9 и 10 работают следующим образом (рассмотрим на примере работы блока сложения 9, см. фиг.5). Делители 324, 325, сумматор 332 и умножитель 338 реализуют зависимость (2); делители 326, 327, сумматор 333 и умножитель 339 зависимость (3); сумматоры 328, 329, вычитатель 336 и сумматор 335 зависимость (4); сумматоры 330, 331, 334 и вычитатель 337 зависимость (5).

После сложения первым блоком 9 сумм множеств нечетких интервалов с высотами h₁ и h₂ (cм. табл.1. строки 21 и 22) вторым блоком 10 суммируются полученные коэффициенты с коэффициентами, характеризующими сумму множества нечетких интервалов с высотой h₃.

Полученные результаты (см.табл.1, строки 21-28) через четвертый блок коммутации 5 выдаются на выходы 240-254 устройства.

Четвертый блок коммутации 5 (см.фиг.3) срабатывает под воздействием сигнала запуска, поступающего на семнадцатый управляющий вход 260 группы элементов И 341. На одиннадцатый вход 239 подается коэффициент ν _cсорок третьего выхода 54 блока памяти 1. Этот коэффициент под воздействием сигнала запуска проходит на дешифратор 340, на одном из выходов которого 340₁, 340₂ и 340₃ появляется сигнал. При наличии сигнала на выходе 340₁ результаты вычислений выдаются с первого.пятого выходов 240-244 четвертого блока коммутации 5, на выходе 340₂ с шестого.десятого выходов 245-249, на выходе 340₃ с одиннадцатого.пятнадцатого выходов 250-254.

На этом работа устройства завершится.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет сложения трапециевидных нечетких интервалов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ТРАПЕЦИЕВИДНЫХ НЕЧЕТКИХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее блок памяти коэффициентов, отличающееся тем, что в него введены первый, второй и третий блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый и второй блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, с первого по четвертый блоки коммутации, входы запуска которых соединены с входами запуска устройства, с первого по четырнадцатый входы первого, второго и третьего блоков коммутации подключены соответственно с первого по сорок второй выходам блока памяти, с первого по четырнадцатый выходы первого, второго и третьего блоков коммутации соединены соответственно с одноименными входами первого, второго и третьего блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, с первого по четвертый выходы которых подключены соответственно с первого по девятый входам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами и с первого по четвертый входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход последнего из которых соединен с пятнадцатым выходом третьего блока коммутации, шестой вход второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами соединен с пятнадцатым выходом второго блока коммутации, подключенным к десятому входу первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход которого соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, с второго по пятый выходы первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами подключены с седьмого по десятый входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, подключенного с первого по пятый выходами к одноименным входам четвертого блока коммутации, с шестого по девятый входы которого подключены с первого по четвертый выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, десятый вход четвертого блока коммутации соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, с одиннадцатого по пятнадцатый входы четвертого блока коммутации подключены с первого по пятый выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, шестнадцатый вход четвертого блока коммутации подключен к сорок третьему выходу блока памяти, с первого по пятнадцатый выходы четвертого блока коммутации являются выходами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10