Устройство для решения оптимизационных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции

 

Изобретение относится к аналоговой технике, в частности к устройствам для решения трансцендентных уравнений, и может быть использовано при решении задач оптимизации, в частности оптимизации режимов хранения сельскохозяйственной продукции. Цель изобретения - повышение точности . Цель достигается введением в устройство блока индикации и блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции, выполненного в виде операционного усилителя с переменным резистором в цепи обратной связи,а также конструктивным выполнением блоков формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, которые включают множительные узлы, инверторы, функциональный преобразователь, операционный усилитель, квадратор, блоки формирования логарифмической функции и блок формирования степенной функции . 12 ил. с € (/)

СО103 СОВЕТСКИХ

СО1.)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (S)) 4 G 06 С 7 122

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Мь: 4:> >, .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3831681/24-24 (22) 25.12.84 (46) 23.02.87. Вюл. )>"- 7 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт Главного управления автомобильного транспорта Мосгорисполкома (72) В.А.Таран и Т.Г.Мирианашвили (53) 68).333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 188161, кл. G 06 G .7/36, 1965.

Авторское свидетельство СССР

))> 225568, кл. G 06 G 7/32, 1967. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ РЕШЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИОНН)>)Х ЗАДАЧ РЕЖИМОВ ХРАНЕНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ (57) Изобретение относится к аналоговой технике, в частности к устройствам для решения трансцендентных уравнений, и может быть использовано при решении задач оптимизации, в частности оптимизации режимов хранения сельскохозяйственной продукции.

Цель изобретения — повышение точности ° Цель достигается введением в устройство блока индикации и блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции, выполненного в виде операционного усилителя с переменным резистором в цепи обратной связи,а также конструктивным выполнением блоков формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, которые включают множительные узлы, инверторы, функциональный преобразователь, операционный усилитель, квадратор, блоки формирования логарифмической функции и блок формирования степенной функции. )2 ил, 1292013

Изобретение относится к ан3алo>oвой технике, в частности к yc .ò0> îéñ .-вам для решения трансценден-.ных урлннений, и может быть использовлно при решении задач оптимизации, в частности оптимизации режимов хрлнения < .-льскохозяйственной продукции.

Цель изобретения — повнIII.eIIIIe nчности решения.

Ра фиг.l I31>e cTaII leIIa t>ëîK-схема устройства дпя решения оптимизационных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции; «а фиг,2 схема блок:а задания периода извле1 чения некондиционной части хранящейся продукции; на фиг.3 — схема блока задания исходньгх даннь>х; 33л фиг. 4 и

5 — схемы блоков формирования трансцендентных функций затрат на реали20 зацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соответственно; на фиг,с>11 — графики функций затрат для рааличных видов прод кции, на фиг.12 график суммарной функции затрат.

Устройство для решения оптик>иэа- .

30 ционных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции содержит блок 1 индикации, блок ? задания периода извлечения некондиционнои части хранящейся продукции, блок 3 "-.àäaния исходных данных, индикатор 4 ну- 35 ля, блок 5 формирования трансценденi— ной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, блок 6 формирования трансцендентной функции затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, сумматор 7.

Сумматор 7 и индикатор 4 нуля об— разуют блок 8 формирования знака рассогласования сигналов, Блок 2 включает резистор 9, операционный усилитель 10 и входной резистор 11, блок

3 — операционные усилители 12-17, 50 входные резисторы 18-33 и резисторы

24-29 в цепях обратной связи усилителей.

Блок 5 содержит четвертый множительный узел 30, первый множительный узел 31, функциональный преобразователь 32, третий множительный узел 33, второй множительный узел 34., инвертор 35.

11JII>K 0 0îäåð>êèò IIE р>3ый множитель ,IIII уз с л 3б, четв-"ртый множительный узел 37, первый блок 38 формирования логарифмический функции, квадратор

39, третий множительный узел 40, блс>к 4! формирования степе>!ной функции„ второй блок 42 формирования логлрифмической функции, второй множи ..åëüíûé узел 43, операционный усилитель 44.

Оптимизация >ериодл извлечения некондиционной части хранящейся продукции Осуществляется ИО минимуму суммарных злтрат: затрат С на организацию процедуры извлечения (эти

-.3лтраты умен:шаюTся по мере возрастания периода извне .ения некондицион13ой части п1>оду кции t ) и за трат С

Ц нь:званных по герями продукции из-за отсутствия извлечения ее некондиционной части (эти затраты повышаются по мере возрастлния периода 1 извлечеи ния некондиционной части продукции).

1атраты С, и С, изменяются при изменении периода извлечения t противоv речиво, а их сумма С,, следовательно, 33меет седлсвидную форму. Это означает, что проведение часть:х извлечений продукции во время ее хранения может потребовать существенных затрат, а снижение интенсивности извлечений приводит к нарастающей порче продукции. Возникает задача поиска компромиссного решения, т.е. задача оптимизации периода t. извлечения некондипионной части храняшейся продукции. Под периодом t извлечения пои. нимается промежуток времени между двумя сос.едкими процедурами извлече3>ия некондиционной продукции.

Зкспериментальные исследования процессов хранения и извлечения продч кции позволили сформировать соответствующие функции ". àòðàò С,,и С .

Так, затраты на реализацию процедуры извлечения некондиционной части xpa-."ÿIIleI3ñÿ продукции (применительно к плодООвОщнОй прОдукции) в эявиси мости от периода извлечения обозначаемые через С (г ), характеоизуются зависимостью

С (t ) =- С Ne (1) где С вЂ” величина начальных затрат

Ни нл организацию закладки продукции па хранение;

N — величина массы продукции, злкллдываемой на хранение;!

292013

t ° .» а

С (t ) = С вЂ” — — — — — (2)

1» о

ln (t» /Т») 20 затраты на хранение, не зависящие от реализации процедур извлечения некондиционной части хранящейся продукции; — параметр закона изменения функции потерь; — минимальное время хранения продукции данного вида; — максимальный срок хранения 30 продукции данного вида в где С

25 и»»

Т

Ф хранилищах данного типа.

Функция потерь С,(г. ) для некоторых видов продукции иллюстрируется графиками на фиг.9 (для хранения яблок), фиг. 10 (для хранения винограра npH eM 1 — для T 4 ме для T „ = 8 мес), фиг. 11 (для хранения капусты). 40

Иэ анализа функций С,(t ) и С,(tÄ ) видна их противоречивость, выражающаяся в различии изменений функций при изменении аргумента t . Для нам хождения оптимального значения периода извлечения t необходимо про» суммировать эти функции (т,е. составить уравнение суммарных затрат), продифференцировать полученную сумму по t и приравнять производную нулю.

Уравнение суммарных затрат имеет вид:

C<(t ) = С, (t„) +,C,(tÄ) !.» 1t и»»

=C„„Ne+C, Е („/Т ) 55 (3) Уравнение (3), как и функции затрат, является трансцендентным. е — основание натуральных логарифмов; параметр закона изменения затрат на процедуру извлечения.

Эта зависимость получена на основании аппроксимации экспериментальных данных и приведена на фиг.б (для хранения яблок), фиг.7 (для хранения винограда) и фиг.8 (для хранения капусты). Функция С (t„ ) является трансцендентной.

Потери продукции иэ-за отсутствия извлечения ее некондиционной части при хранении С в зависимости от периода извлечен я t „ 15 трансцендентной функцией затрат

На фиг,12 представлен общий вид функции суммарных затрат С (t„).

Продифференцировав уравнение (3) по переменной t „ и приравняв производную нулю, находим экстремум — минимум функции С („), которому соответствует оптимальное (искомое) значение переменной

Уравнение для оптимизации t„ имеет вид: а!" 1 "" L 1 — 1. п а 1п(„ /Т ) tn)=

=ы Ис„„ „е " I tn(t./ò„)1 . (4) параметр с закона изменения затрат на процедуру извлечения — переменным резистором 24;

Уравнение (4) описывает седловидную функцию суммарных затрат С (t ) (фиг. 1.2). Минимум этой функции соответствует оптимальному значению периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции t . Уравнение (4) является трансцендентным; решение таких уравнений аналитически невозможно.

В то же время возможно формирование двух блоков: моделирующих левую и правую части уравнения соответственно. Сопоставляя результаты решений этих двух моделей и добиваясь равенства решений, можно получить искомое оптимальное значение величины

».опт

Обе части уравнения (41 служат основой для формирования соответствующих блоков — блока 5 формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и блока 6 формирования трансцендентной функции затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части. Блок 3 включает операционные усилители, количество которых выбирается в зависимости от вида решаемой задачи.

Устройство работает следующим образом.

С помощью переменного резистора 9 блока 2 задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции при входном напряжении 11 {в стандартных аналоговых вычислительных машинах U, = 100 В) устанавливается произвольное значение переменной

Кроме того, в блоке 3 задания исходных данных устанавливаются следующие значения:

12920!3 величина массы продукции N, заложенной на хранение, — переменным ре25; величина С начальных затрат на

Но организацию закладки продукции на хранение — переменным резистором 26; максимальный срок Т„ хранения продукции данного вида — переменным резистором 21 минимальное время t „„„ хранения

10 продукции данного вида — переменным резистором 22; параметр а закона изменения функции потерь — переменным резистором 29,, 15

При этом резисторы 11, 18-20,27,28 и 23 соответственно операционных усилителей 1О, )2-17 используются для установки масштабов. В результате на выходах операционных усилителей получают напряжения, соответствующие:

13 — значению периода извлечения значению параметра d.; L — зпа< чению объема продукции 11, заложенной на хранение . L значению уровня С„„ 25 начальных затрат; U — максимальному сроку Т„ хранению продукции данного вида; U — минимальному времени хранения продукции данного вида; !. значению параметра а закона изменения функции потерь.

Напряжение U, соответствующее (в принятом масштабе) значению периода С„ извлечения некондиционной части продукции, заложенной на хра3> нение, подается в блок 1 индикации, на котором имеется шкала, градуированная в g,íÿõ (месяцах).

Напряжения Б, — Ь, подаются входы блока 5. При этом напряжения и U подаются на первый и второй входы первого множительного узла 31, осуществляющего их перемножение и выдающего напряжение О,, соответствующее произведению gt. . Это напряжение подается на вход функционального преобразователя 32, выходное напряжение U которого соответству о ет значению е " . Это напряжение перемножается в третьем множительном узле 33 с напряжением U полученным с выхода операционного усилителя 10; в результате получается напряжение U, пропорциональное значению произведения t е " . Одновременно напряже-д. t

И ние U, пропорциональное значению,, 3

У, пропорциональное значению М, и U

У пропорциональное значению С„„, подаются на входы второго множительного узла 34, где перемножаются, в резул|тате чего на его выходе получается напряжение L „, соответствующеее значению произведения, С„„ М. Это напряжение инвертируется инвертором

35 (напряжение 1. „ « а его выходе соответствует зна ению — С N) и подается на вход четвертого множительного узла 30, где перемножается с напряжениями Ц, и U,, а напряжение

Ь,, получаемое на выходе четвертого

У множительного узла 30, соответствует произведению (1п1 .(Т„1.1 d. C,„t„e N, которое представляет собой функцию затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, продифферелцированную по параметру t„ . Эта функция стоит в правой части уравнения (4) для оптимального периода извлечения и должна сопоставляться с аналогично продифференцированной функцией затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения в блоке 8 формирования знака рассогласования сигналов. Оба эти уравнения описывают в сумме кривую, на которой расположена оптимальная точка, координата которой и есть искомое оптимальное значение

Одновременно с функционированием блока 5 формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции осуществляется функционирование блока 6 формирования трансцендентной функции затрат из-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, При этом напряжения Б с

2 выхода операционного усилителя 10 и

U с выхода операционного усилителя

1 подаются на входы четвертого множительного узла 37, где перемножаются, а выходное напряжение U„ соответствует произведению t (!/Т ) ° Это на— пряжение пода. ется на вход первого блока 38 формирования логарифмической функции, напряжение U íà выходе которого соответствует значению

Ln(t /T„ ). Это напряжение подается на входы квадратора 39 (напряжение

U на выходе которого соответствует

17 2 значению C !.п(1 /Т„)! ) и второго множительного узла 43 °

Одновременно на входы третьего множительного узла 40 подаются на1292013 пряжения U с выхода операционного усилителя 10 n U с выхода операционного усилителя 16, а на выходе блока

40 no eTc H np >KeHHe U, соответствующее значению t /t . Это напряжение вместе с напряжением з поступает на вход блока 4! формирования степенной функции, на выходе которого получается напряжение U„ с„ it соответствующее величине ci" """", которое подается на вход первого множительного узла 36. Одновременно напряжение U подается на вход второго блока 42 формирования логарифмической функции, на выходе которого получает-!5 ся напряжение U„ соответствующее значению 1>, это напряжение подается на вход второго множительного узла 43 вместе с напряжением U2 с выхода операционного усилителя !О и напряжением U с выхода блока 38 °

На выходе уэна 43 получается напряжение U„, соответствующее произведению

1п а ° Ln(t„ /Т„) которое подается на операционный усилитель 44, где вычитается из единицы, формируемой входным напряжением и входным резистором этого операцион30 ного усилителя, На его выходе получается, таким образом, напряжение U

22 соответствующее разности

1 — t 1n а 1п(г.„/Т„) которое подается на вход множительного узла 36 вместе с напряжением Б, с выхода блока 41 формирования .степенной функции. На выходе первого множительного узла 36 получается напряжение U, соответствующее (в принятом масштабе) величине потерь хранимой продукции при условии, что отсутствуют меры по извлечению ее некондиционной части.

Таким образом, на входы блока 8 формирования знака рассогласования сигналов подаются два результирующих напряжения U u U, которые пропорциональны соответственно левой и правой частям уравнения оптимизации (4), Сумматор 7 блока 8 формирования знака рассогласования сигналов должен выполнить функции вычитания решения одной части уравнения (4) иэ решения другой. На входы сумматора 7 подаются напряжения Б„ и 112з с различными знаками, чем обеспечивается

1 вычитание одного напряжения иэ другого, В результате получается напряжение разности Г, которое индици2 руется на индикаторе 4 нуля. Это напряжение разности является отражением знака рассогласования сигналов в том смысле, что с его помощью формируется направление коррекции значения периода извлечения t с целью достижения минимума (равного или близкого к нулю) на индикаторе 4 нуля.

Наблюдая значения разности на индикаторе 4 нуля и варьируя значение с помощью манипуляций переменным резистором 9, добиваются минимизации значеггия разности напряжений на индикаторе 4 нуля, Когда такой минимум достигается, на блоке 1 индикации устанавливается напряжение, в принятом масштабе соответствующее искомому оптимальному значению периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции. При этом сумма затрат на реализацию процедуры .извлечения и из-за потерь при отсутствии извлечения минимальна, чем обеспечивается оптимальность выбора значения периода извлечения t . Тем самым решается оптимизационная задача режима хранения сельскохозяйственной продукции °

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство дпя решения оптимизационных задач режимов хранения сельскохозяйственной продукции, содержащее блок задания исходных данных, первый выход которого соединен с первым входом блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, блок формирования трансцендентной функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, выходы блоков формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции и затрат из-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора нуля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения, в него введен блок индикации, блок задания периода извлечения не1292013

10 кондиционной части хранящейся продукции, выполненный в виде операционного усилителя с переменным резистором в цепи обратной связи, блок формирования трансцендентной функции затрат 5 на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции включает четыре множительных узла, инвертор и функциональный преобразователь, причем первый вход блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции соединен с nepf5 выми входами первого и второго множительных узлов, выход первого множительного узла через функциональный преобразователь подключен к первому входу третьего множительного узла, 20 выход второго множительного узла через инвертор подключен к первому входу четвертого множительного узла, второй вход которого соединен с выходом третьего множительного узла, выход

4 четвертого множительного узла является выходом блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, выход операционного усилителя блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся продукции подключен к второму входу блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры иэ35 влечения некондиционной части хранящейся продукции, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами

40 блока задания исходных данных, вторые входы первого и третьего множительньгх узлов являются вторым входом блока формирования трансценцентной функции затрат на реализацию процеду45 ры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, третьим и четвертым входами которого являются соответственно второй и третий входы второго множительного узла, блок формирования трансцендентной функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части включает с первого по четвертый множительные узлы, операционный усиГ литель, квадратор,, два блока формирования логарифмической функции и блок формирования степенной функции, выход которого соединен с,первым входом первого множительного узла, выход которого является выходом блока формирования трансцендентной функции затрат иэ-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, первый вход которого подключен к выходу операционного усилителя блока задания периода извлечения некондиционной части, второй, третий и четвертый входы блока формирования трансцендентной функции затрат из-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока задания исходных данных, в блоке формирования транспендентной функции затрат иэ-за потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части выход четвертого множительного узла через первый блок формирования логарифмической функции соединен с входом квадратора и первым входом второго множительного узла, выход третьего множительного узла подключен к входу блока формирования степенной функции, выход второго блока формирования логарифмической функции соединен с вторым входом второго множительного узла, выход которого через операционный усилитель подключен к второму входу первого множительного узла,, выход квадратора соединен с третьим входом четвертого множительного узла блока формирования трансцендентной функции затрат на реализацию процедуры извлечения некондиционной части хранящейся продукции, первый вход блока формирова-, ния трансцендентной функции затрат иэ-эа потерь продукции при отсутствии иэвпечения ее некондиционной части соединен с третьим входом второго множительного узла и с первыми входами четвертого и третьего множительных узлов, второй вход третьего множительного узла подключен к третьему входу блока формирования трансцендентной функции затрат иэ-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части, второй вход которого соединен с вторым входом своего четвертого множительного узла, четвертый вход блока формирования трансцендентной функции затрат иэ-эа потерь продукции при отсутствии извлечения ее некондиционной части соединен с входом основания

129?О дукции.

Oy= 70

-тою

Фиг. Ф своего блока формирования степеннпй функции и входом своего второго блока формирования логарифмической функции, выход операционного усилителя блока задания периода извлече- 5 ния некондиционной части хранящейся

13 12 продукции подключен к входу блока индикации, выход индикатора нуля соеди-нен с входом операционного усилителя блока задания периода извлечения некондиционной части хранящейся проI 292OI 3

1292013 о г J 4 S ж1

Са тыч. ру

123 5

Фиа9

l?920!3

1 .sar фФ /Р

У Р J 4 Х к 7 фщ Ф

Составитель И.Дубинина

Техред JI.Cåðäþêînà Корректор Л.Патай

Редактор В.Петраш

Заказ 273/49 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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