Патент ссср 328795
(1 ц 328795
ОП ИСА НИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.07.69 (21) 1349978/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 05.04,74. Бюллетень ¹ 13
Дата опубликования описания 11.09.74 (51) М. Кл. Ci 061 1/00
Государственный номнтет
Совета Мнннстров СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 681.34.0(088.8) (72) Авторы изобретения
Г. И. Грездов, К. И. Гищак и Ю. П. Логвиненко
Институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЪ|Х МАШИН
Изобретение относится к области вычислительной техники.
Известны аналоговые вычислительные устройства для гибридных вычислительных машин, содержащие автомат режимов работы, 5 модели-аналоги систем функций, преобразователь неравенств в уравнения, модель-квазианалог начальных условий и модель-квазианалог инверторов, первый из которых непосредственно, а остальные через формировате- 10 ли штрафных функций подключены ко входам формирователя производной, а также дискретно-аналоговый преобразователь
Все известные устройства не позволяют решать задачи нелинейного программирова- 15 ния.
Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит модель-аналог функции, вход которого присоединен к выходу дискретно-аналогового преобр азова- 20 теля, а выход подключен ко входу формирователя производной.
На чертеже приведена блок-схема гибридной вычислительной машины.
Она содержит аналоговое вычислительное 25 устройство 1 с дискретно-аналоговым преобразователем 2, модель-аналогом 3 функции, моделями-аналогами 4, и 4е систем функций, моделью-квазианалогом 5 начальных условий, моделью-квазианалогом б инверторов, преоб- 30 разователем 7 неравенств в уравнения, формирователями 8,, 8е, 8е штрафной функции, формирователем 9 производной и автоматом
10 режима работы.
Аналоговое вычислительное устройство 1 позволяет решать на гибридной вычислительной машине задачи вида
<Р,(Х, Х) = — мин (макс), (1) e,(Х, ) =O, (2)
В Ф,(Х, Х).<А, (3) гдели —;Х— вектор искомых переменных
Х= — Х, (4)
6> — заданная нелинейная функция; Фе и
Фз — заданные системы нелинейных функций.
Аналог 3 функции и аналоги 4, и 4е систем функций выполнены в виде нелинейных резистивных многополюсников. Аналог 3 функции является функциональным преобразователем многих переменных с видом преобразования Фь (Х, Х). а аналоги 4 и 4е систем функций — системой функциональных преобразователей с видом преобразования Фе (Х, Х) и 9> (Х, Х). Наличие инвертированных Х и неинвертированных Х значений искомых переменных позволяет выполнять указанные пре.
328795
Х=Х, (6) (8) (9) (10) a -= — (1 + sign Г)
2 образователи без операционных усилителей.
Модели-квазианалоги 5 и 6, соответственно начальных условий и инверторов выполнены в виде линейных резистивных многополюсников и служат для выработки сигналов, опредслясмых повязками в уравнении (XII — задаваемый вектор начальных условий) и повязками в уравнении (4). Преобразователь 7 неравенств в уравнения выполнен в виде многополюсника, составленного пз диодно-резистивных схем с характеристиками типа «зона нечувствительности». Векторы А и В границ неравенств определяют размер зоны нечувствительности. Формирователи 8ь 8 и 8, штрафной функции выполнены в виде диодно-резистивных схем и служат для формирования пары сигналов f+ и f no входным сигналам в; в соответствии с выражениями
Закон преобразования f- () и f- (-;) задается условиями работы аналогового вычислительного устройства 1 в гибридной вычислительной машине и выбирается таким, чтобы штрафная функция имела квадратичную зависимость в зоне изменения в около нуля и линейную в остальной области. Формирователь 9 производной представляет собой транзисторную схему, предназначенную для выработки выходного сигнала f по входным сигналам f+ и f в соответствии с выражением
d(f — f )
) -= lггде !; — — !:åêoòop»!ii множитель. Содержащиеся в схеме формирователя 9 производной ключевые элементы позволяют выполнять преобразование (9) для сигналов, поступающих по различным входам. Автомат 10 режимов работы служит для выработки дискретных сигHBJIOII, OIIPcjIeJIBIoIIIIcx Режим Pa60Tbi аналогового вычислительного устройства, по внешним командам (например, от оператора).
Аналого-дискретный преобразователь 11 предназначен для выработки выходного сигнала о по входному сигналу f в соответствии с выражением и может быть выполнен, например, в виде триггера Шмидта.
Дискретно-аналоговый преобразователь выполнен в виде набора управляемых генераторов линейно изменяемого напряжения, кото5
55 б0
65 рые под действием управляющих сигналов вырабатывают напряжения, линейно изменяющиеся то в сторону возрастания, то в сторону убывания.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. На входы модели-аналога 3 функции, аналогов 4! и 4 систем функций, моделей-квазианалогов начальных условий 5 и ипвсрторов 6 подаются входные сигналы аналогового вычислительного устройства 1.
Автомат 10 режимов работы задает следующие режимы работы аналогового вычислительного устройства — исходного положения и решения.
В режиме исходного положения решается задача, представле гная системами уравнений (4) и (5). B этом режиме используются сигналы модели-квазианалога 5 начальных условий и модели-квазианалога 6 инверторов.
Модель-квазианалог 5 начальных условий вырабатывает сигналы, соответствующие певязкам в уравнении (5), а квазианалог 6 ипверторов — соответствующие цевязкам в уравнении (4). Эти невязки поступают ца входы формирователей 8 и 8З штрафной функции, ца выходах которых образуются пары составляющих штрафной функции в соответсавии с выражениями (6) и (7). Общая штрафная функция, равная сумме штрафной функции начальных условий и штрафной функции инверторов, имеет единственный минимум, соответствующий решению системы уравнений (4) и (5). Работа гибридной вычислительной машины B этом режиме состоит в отыскании этого минимума. Составляющие штрафной функции поступают на входы формирователя 9 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в, соответствии с выражением (9) и полученные сигналы суммируются. Выходные сигналы формирователя 8, штрафной функции в этом режиме отключаются по команде автомата 10 режимов работы.
В режиме решения решается задача вида (1) — (4) . На выходе аналога 3 функции вырабатывается сигнал, соответствующий текущему значени о минимизируемой или максимизируемой функции Фь н- выходах моделей-аналогов 4, и 4> систем функций вырабатываются соответственно текущие значения систем функций Ф и Фз. Выходная величина модели-аналога 3 функции соединяется с выходной величиной 1+ формирователя 8 штрафной функции, если i = «Ф +f.+f.+f. где «1 — множитель, равный +1, когда Ф1 минимизируется, и — 1, когда максимизируется, /:, f:, f — штрафные функции соответственно системам уравнений (2), (3), (4) имеет несколько минимумов, в соответствии с количеством решений задачи (1) — (4). Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме состоит в отыскании координат одного из минимумов. Составляющие штрафных функций с выходов формирователей 8! и 8> штрафных функций поступают на входы формирователя 9 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в соответствии с выражением (9), а полученные сигналы суммируются, в результате чего образуется производная по времени от штрафной функции (11). Поступающие от формирователя 82 штрафной функции сигналы в этом режиме отключаются по команде автомата 10 режимов работы. Во всех режимах выход формирователя 9 производной является выходом аналогового вычислительного устройства 1. Выходной сигнал f аналогового вычислительного устройства поступает на вход аналого-дискретного преобразователя 11, который вырабатывает выходной сигнал о в соответствии с выражением (10). Выходной сигнал о аналого-дискретного преобразователя 11 поступает на вход цифрового устройства 12, которое врабатывает серию сигналов в виде последовательности взаимно ортогональных векторов, компоненты которых могут принимать лишь два значения +1 и — 1. Выходные сгналы цифрового устройства 12 являются управляющими сигналами дискретно-аналогового преобразователя 2, на выходах которого образуются напряжения, определяющие траекторию поиска. Полученная траектория имеет вид непрерывной ломаной линии со взаимно ортогональными прямоли нейными участками. Эти напряжения поступают на входы аналогового вычислительного устройства 1. В целом работа гибридной вычислительной машины характеризуется следующим образом. При прямолинейном движении по выбранному направлению анализируется изменение штрафной функции. Если штрафная функция убывает (о = О), то движение в выбранном направлении сохраняется, если же штрафная функция возрастает (о = 1), то сначала направление движения изменяется на ортогональное к предыдущему, затем производится реверс в этом направлении, после чего снова переход на новое направление и т. д. до тех пор, пока штрафная функция ие нач ет убывать. Такая op .-ÿï;çà;,èÿ поиска дает возможность быстро находить минимуM 13 выбранной зоне. Выбор зоны. в которой отыскивается минимум осуществляется оператором в режиме исходного иоложсиия утем соответствующего выбора вектора начальных условий Õî. Предмет изобретения ЗО Аналоговое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин, содержащее автомат режимов работы, модели-анало- ги систем функций, преобразователь неравенств в уравнения, модель-квазианалог на35 чальиых условий и модель-квазианалог инверторов, первый из которых не осредственио, а остальные через формирователи штрафных функций подключены ко входам формирователя производной, г также дискретно-аналого40 вый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональHhIx возможностей и упрощения ввода начальных данных, оно содержит модель-аналог функции, вход которого присоединен к выходу 4s дискретно-аналогового преобразователя, а выход подключен ко входу формирователя производной. 328795 Составитель Г. Сорокин Техред Т. Курилко Корректор В. Жолудева Редактор Е. Гончар Заказ 2314/3 Изд. № 732 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государсгвеппого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )K-35, Раушская иаб., д. 4j5 Типография, пр. Сапунова, 2 0 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 1 ! ! ! ! !! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 
