Устройство для выбора оптимальных решений методом лексикографической оптимизации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выбора оптимальных решений из ряда возможных вариантов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. Устройство содержит элементы памяти показателей, индикаторы, коммутатор, имеющий информационные входы по количеству элементов памяти показателей, блок сравнения и счетчик импульсов. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области специализированной вычислительной техники, а именно - к устройствам для выбора оптимальных решений, и может найти применение при выборе оптимальных решений из ряда возможных вариантов как при проектировании, так и в процессе эксплуатации различных больших и сложных систем.

Известно "Устройство для выбора оптимальных решений" [1], содержащее датчики оцениваемой ситуации и важности параметров, блоки установки весовых коэффициентов, схемы обобщения первого и второго уровней, логические и пороговые схемы, исполнительный блок. Недостатками этого устройства являются сравнительно большая сложность его построения и малые функциональные возможности.

За прототип изобретения принято "Устройство для выбора оптимальных решений" [2], содержащее в своем составе четыре элемента памяти показателей, два блока выбора минимума, два вычитателя, два делителя, сумматор, анализатор величины сигнала и три индикатора. Это устройство осуществляет сравнительную оценку на основе метода справедливого компромисса двух вариантов, каждый из которых задан значениями двух частных показателей, имеющих одинаковую важность.

Из отмеченного следует, что основным недостатком устройства-прототипа является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в том, что с его помощью нельзя осуществить выбор оптимального варианта в случае, если рассматриваемая пара вариантов описывается совокупностью ранжированных по важности более чем двух частных показателей, т.е. в случае, когда наиболее приемлемым является метод лексикографической оптимизации.

Сущность метода лексикографической оптимизации состоит в следующем [3].

Рассматриваются два варианта какой-либо сложной системы, каждый из которых задан совокупностью из N строго упорядоченных (ранжированных) по важности показателей (N≥2).

Сравнение вариантов осуществляется посредством попарного сопоставления их однотипных параметров. При этом в первую очередь сравниваются их первые, наиболее важные показатели, и лучшим признается тот вариант, у которого значение этого показателя будет большим. Если же величины первых показателей обоих вариантов окажутся одинаковыми, переходят к сравнению значений вторых показателей, и лучшим признается тот вариант, у которого значение второго показателя будет большим. Если же значения и вторых показателей окажутся равными между собой, то переходят к сравнению значений третьих показателей, и т. д. до тех пор, пока не будет выявлено первое превосходство показателя очередного параметра одного варианта над показателем соответствующего параметра другого варианта; вариант, сравниваемый показатель которого будет большим, и признается лучшим вариантом. Если же значения всех показателей сравниваемых вариантов окажутся попарно равными между собой, то такие варианты признаются эквивалентными, т.е. равноценными между собой.

Как уже было отмечено выше, устройство-прототип в силу ограниченности своих функциональных возможностей не позволяет осуществлять выбор лучшего варианта на основе метода лексикографической оптимизации.

Целью данного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для определения оптимальных решений, заключающееся в осуществлении определения лучшего варианта на основе метода лексикографической оптимизации.

Указанная цель в заявляемом устройстве достигается благодаря дополнительному введению в его состав коммутатора, блока сравнения и счетчика импульсов, а также возможного увеличения количества элементов памяти показателей при соответствующей схеме соединения их между собой и с остальными элементами устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием дополнительных элементов при соответствующем схемном решении. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого устройства с другими аналогичными техническими решениями показывает, что наличие в подобных устройствах элементов памяти показателей и индикаторов известно. Однако, благодаря дополнительному введению в состав устройства коммутатора, блока сравнения и счетчика импульсов, а также возможному увеличению количества элементов памяти показателей при соответствующем схемном соединении их между собой и с другими элементами устройства, появляются новые свойства заявляемого устройства, проявляющиеся в расширении его функциональных возможностей, а именно в осуществлении определения лучшего варианта на основе метода лексикографической оптимизации. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для выбора оптимальных решений методом лексикографической оптимизации. Составные части предлагаемого устройства обозначены следующим образом: 1 - элементы памяти показателей, 2 - коммутатор, 3 - блок сравнения, 4 - счетчик импульсов, 5 - первый индикатор, 6 - второй индикатор, 7 - третий индикатор.

Коммутатор 2 имеет информационные входы по общему количеству элементов памяти показателей 1, два информационных выхода и один управляющий вход.

Блок сравнения 3 имеет два входа и три выхода.

Составные части, образующие предлагаемое устройство, соединены между собой следующим образом: выходы элементов памяти 1 подключены к информационным входам коммутатора 2, информационные выходы которого подключены ко входам блока сравнения 3; один из выходов блока сравнения 3 подключен к управляющему входу коммутатора 2 и ко входу счетчика импульсов 4; два других выхода блока сравнения 3 и выход счетчика импульсов 4 подключены ко входам соответствующих индикаторов 5, 6 и 7.

Работает устройство для выбора оптимальных решений методом лексикографической оптимизации следующим образом.

В процессе подготовки устройства к работе в каждый из элементов памяти показателей 1 записывается значение соответствующего показателя соответствующего варианта. Поскольку количество одновременно сравниваемых вариантов равняется двум, то все элементы памяти показателей подразделяются на две группы, принадлежащие соответственно первому и второму вариантам. B обеих группах используется одинаковое количество элементов памяти показателей - их количество определяется количеством параметров, описывающих сравниваемые варианты.

Первоначально коммутатор 2 осуществляет соединение выходов элементов памяти показателей 1, содержащих значения первых, наиболее важных показателей сравниваемых вариантов, со входами блока сравнения 3. Причем выход элемента памяти показателей первого варианта подключается к первому входу блока сравнения 3, а второго варианта - ко второму входу блока сравнения; такое распределение входов и выходов при коммутации будет соблюдаться и в последующем.

Если значение показателя первого варианта окажется большим, чем значение показателя второго варианта, то на первом выходе блока сравнения 3 появится выходной сигнал, который поступает на вход первого индикатора 5, обеспечивая тем самым его срабатывание и соответствующую сигнализацию.

Если же большим окажется значение показателя второго варианта, то выходной сигнал блока сравнения 3 появится на его втором выходе, и поступит он на вход второго индикатора 6, вызывая его срабатывание и соответствующую сигнализацию.

Если же значения показателей обоих вариантов окажутся равными между собой, то появляется выходной сигнал на третьем выходе блока сравнения 3, который поступает на управляющий вход коммутатора 2 и на вход счетчика импульсов 4.

На основании сигнала, поступившего на управляющий вход коммутатора 2, в коммутаторе выполняется разрушение первоначального соединения и подключение к его выходам, а следовательно, и ко входам блока сравнения 3 второй пары своих входов, т.е. выходов элементов памяти вторых показателей сравниваемых вариантов. Работа блока сравнения 3 происходит аналогично предыдущему. Так, если значение показателя параметра первого варианта окажется большим, чем соответствующего параметра второго варианта, то выходной сигнал появится на первом выходе блока сравнения, в результате чего сработает первый индикатор. Если же большим окажется значение показателя параметра второго варианта, то выходной сигнал появится на втором выходе блока сравнения 3, и, как следствие, сработает второй индикатор 6. Если же значения показателей вновь окажутся одинаковыми, то появится выходной сигнал на третьем выходе блока сравнения 3, который также поступает на управляющий вход коммутатора 2 и на вход счетчика импульсов 4. На основании сигнала, поступившего на управляющий вход коммутатора 2, в коммутаторе будет выполнено новое соединение - отключение от его выходов выходов второй пары элементов памяти показателей и подключение к ним выходов третьих элементов памяти показателей сравниваемых вариантов. И так до тех пор, пока не будет выявлено преобладание сравниваемого показателя одного варианта над соответствующим показателем другого варианта либо будет выявлено, что все однотипные показатели сравниваемых вариантов равны между собой. Таким образом, работа устройства завершится либо срабатыванием одного из индикаторов - первого 5 или второго 6, указывающего лучший из сравниваемых вариантов, при этом на третьем индикаторе 7 будет индицировано число, показывающее количество одинаковых по величине показателей более высокого ранга, либо только указанием на третьем индикаторе 7 полного количества проанализированных показателей сравниваемых вариантов, что будет свидетельствовать о равноценности сравниваемых вариантов.

Из приведенного описания работы предложенного устройства видно, что в нем, в отличие от прототипа, осуществляется сопоставление сравниваемых вариантов с целью выявления лучшего на основе метода лексикографической оптимизации.

Следовательно, можно сделать вывод, что цель, поставленная перед предлагаемым изобретением, - расширение функциональных возможностей устройства для определения оптимальных решений, заключающееся в осуществлении определения лучшего варианта на основе метода лексикографической оптимизации, - достигнута.

Предложенное устройство может найти применение на пунктах управления различными действующими сложными объектами и процессами, а также в проектных организациях, занимающихся их разработкой.

Технико-экономический эффект, обусловленный применением предложенного устройства, заключается в повышении оперативности и качества принимаемых решений при управлении соответствующими сложными объектами, а следовательно - в повышении эффективности их функционирования.

Количественная величина ожидаемого технико-экономического эффекта от использования предложенного устройства зависит в первую очередь от назначения, важности и сложности исследуемых объектов, ее определение возможно только после внедрения предложенного устройства на конкретных объектах.

Источники информации 1. А.с. СССР 344443, МКИ G 06 F 15/18, 1972, БИ 21.

2. Патент РФ 2150743, МКИ G 06 G 7/122, 2000, БИ 16 (прототип).

3. Давлетшин Г.З. Методы многокритериальной оптимизации параметров технических систем. Оценка их качества: Монография. - Калининград, М.о.: ЦНИИмаш. 1993, - с.63-64.

Формула изобретения

Устройство для выбора оптимальных решений методом лексикографической оптимизации, содержащее элементы памяти показателей и три индикатора, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введены коммутатор, имеющий информационные входы по количеству элементов памяти показателей, один управляющий вход и два выхода, блок сравнения, имеющий два входа и три выхода, и счетчик импульсов, при этом выходы элементов памяти подключены к соответствующим информационным входам коммутатора, выходы которого подключены к сответствующим входам блока сравнения, один из выходов блока сравнения подключен к управляющему входу коммутатора и входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов и два других выхода блока сравнения подключены ко входам соответствующих индикаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1