Устройство для выбора оптимальных решений

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение при проектировании сложных систем. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в вычислении обобщенного показателя каждого из рассматриваемых вариантов, учитывающего значения всех частных показателей. Устройство содержит матрицы размерностью NхL элементов памяти показателей, группы из K и L блоков задания весовых коэффициентов, матрицы размерностью NxK и NxL схем умножения, группы из N сумматоров и N блоков вычитания. 1 ил.

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 данного устройства являются сравнительно большая сложность его построения и малые функциональные возможности.

За прототип данного изобретения принято "Устройство для выбора оптимальных решений" [2], содержащее в своем составе матрицу элементов памяти, группу блоков выбора максимума, группу блоков выбора минимума, вычитатель, коммутирующие элементы, умножители первой группы, умножители второй группы, группу сумматоров, группу индикаторов и несколько шин, среди которых шина задания режима максимизации выигрыша и шина задания режима минимизации потерь.

Работа устройства-прототипа представляет собой процесс вычисления для каждого из М рассматриваемых вариантов, задающихся совокупностью значений N частных показателей, суммы двух произведений; одним из сомножителей каждого произведения является задаваемый показатель оптимизма, либо его дополнение до единицы, вторым сомножителем одного из произведений является максимальное значение, а другого- минимальное значение из совокупности частных показателей, характеризующих данный вариант.

Из приведенного описания следует, что основным недостатком устройства-прототипа является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в том, что из большого количества различных частных показателей, описывающих сопоставляемые варианты (альтернативы), используются только два, хотя и имеющих крайние значения.

К отмеченному следует добавить, что на практике каждый рассматриваемый вариант в большинстве случаев описывается не одной, а двумя группами частных показателей - оптимистических и пессимистических. И чем более высокими у рассматриваемого варианта будут его оптимистические значения и ниже пессимистические, тем ближе будет данный вариант к оптимальному.

Целью данного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для определения оптимальных решений, заключающееся в вычислении обобщенного показателя каждого из рассматриваемых вариантов, учитывающего значения всех частных показателей в сочетании со знаком и величиной коэффициентов их относительной влажности.

Указанная цель в заявляемом устройстве достигается благодаря дополнительному введению в его состав второй матрицы элементов памяти показателей, первой и второй групп блоков задания весовых коэффициентов, первой и второй матриц схем умножения, первой и второй групп сумматоров и блоков вычитания при соответствующей схеме соединения их между собой и с остальными составными частями 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, схем умножения и индикаторов известно. Однако, благодаря дополнительному введению в состав устройства блоков задания весовых коэффициентов, сумматоров и блоков вычитания при соответствующем схемном соединении их между собой и с другими элементами устройства, появляются новые свойства заявляемого устройства, проявляющиеся в расширении его функциональных возможностей. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для выбора оптимальных решений. Данное устройство позволяет одновременно оценивать N альтернатив (вариантов), каждая из которых характеризуется совокупностью K оптимистических и L пессимистических показателей.

В составе устройства для выбора оптимальных решений входят: первая матрица размерностью N x K элементов памяти показателей; вторая матрица размерностью N x L элементов 2 памяти показателей; - первая группа из K блоков 3 задания весовых коэффициентов; - вторая группа из L блоков 4 задания весовых коэффициентов; - первая матрица размерностью N x K схем 5 умножения; - вторая матрица размерностью N x L схем 6 умножения; - первая группа из N сумматоров 7; - вторая группа из N сумматоров 8; - N блоков 9 вычитания и
- N индикаторов 10.

Каждая схема (5 и 6) умножения имеет по два входа и одному выходу.

Каждый сумматор 7 первой группы имеет по K входов и одному выходу.

Каждый сумматор 8 второй группы имеет по L входов и одному выходу.

Каждый блок 9 вычитания имеет по два входа и одному выходу.

Составные части, образующие предлагаемое устройство, соединены между собой следующим образом:
выход каждого элемента 1 памяти показателей первой матрицы соединен с первым входом соответствующей схемы 5 умножения первой матрицы,
выход каждого элемента 2 памяти показателей второй матрицы соединен с первым входом соответствующей схемы 6 умножения второй матрицы,
выход каждого блока 3 задания весовых коэффициентов первой группы соединен с вторыми входами всех схем 5 умножения соответствующего столбца первой матрицы,
выход каждого блока 4 задания весовых коэффициентов второй группы соединен с вторыми входами всех схем 6 умножения соответствующего столбца второй матрицы.

выходы всех схем 5 умножения каждой строки первой матрицы соединены с входами соответствующего сумматора 7 первой группы,
выходы всех схем 6 умножения каждой строки второй матрицы соединены с входами соответствующего сумматора 8 второй группы,
выходы сумматора 7 и 8, принадлежащих одному и тому же рассматриваемому варианту (альтернативе), подключены к входам соответствующего блока 9 вычитания;
к входам каждого блока 9 вычитания подключены выходы соответствующих сумматоров первой и второй групп,
выход каждого блока 9 вычитания соединен с входом соответствующего индикатора 10.

В процессе подготовки устройства к работе необходимого выполнить следующие операции:
1) в каждой из K элементов 1 памяти показателей каждой из N строки матрицы N x K записывается относительное значение соответствующего оптимистического показателя соответствующего варианта (альтернативы);
2) в каждый из L элементов 2 памяти показателей каждой из N строки матрицы N x L записывается относительное значение соответствующего пессимистического показателя соответствующего варианта (альтернативы);
3) в каждый из K блоков 3 задания весовых коэффициентов записывается значение коэффициента важности соответствующего оптимистического показателя;
4) в каждый из L блоков 4 задания весовых коэффициентов записывается значение коэффициента важности соответствующего пессимистического показателя;
Работает устройство для выбора оптимальных решений следующим образом.

В результате поступления на входы схем 5 умножения от соответствующих элементов 1 памяти показателей относительных значений соответствующих оптимистических показателей и из блоков 3 задания весовых коэффициентов первой группы значений весовых коэффициентов на выходе каждой схемы 5 умножения появляется обобщенное значение соответствующего оптимистического показателя, которое поступает на один из входов соответствующего сумматора 7 первой группы.

В результате поступления на входы схем 6 умножения от соответствующих элементов 2 памяти показателей относительных значений соответствующих пессимистических показателей и из блоков 4 задания весовых коэффициентов второй группы значений весовых коэффициентов на выходе каждой схемы 6 умножения появляется обобщенное значение соответствующего пессимистического показателя, которое поступает на один из входов соответствующего сумматора 8 первой группы.

С выхода каждого сумматора 7 первой группы суммарное значение оптимистических показателей каждого из N рассматриваемых вариантов поступает на первый вход соответствующего блока 9 вычитания.

С выхода каждого сумматора 8 второй группы суммарное значение пессимистических показателей каждого из N рассматриваемых вариантов поступает на второй вход соответствующего блока 9 вычитания.

В каждом из N блоков 9 вычитания производится алгебраическое, т.е. с учетом их знаков, сложение суммарных значений обоих показателей соответствующего варианта оптимистического и пессимистического, в результате чего с выхода каждого блока 9 вычитания обобщенное значение показателя соответствующего варианта поступает на вход соответствующего индикатора 10, где оно и будет высвечено. Оператору, снимая показатели с индикаторов 10, остается лишь выбрать наиболее подходящий из них, в данном случае характеризующийся наибольшей величиной обобщенного показателя, которое и будет считаться оптимальным.

Как видно из приведенного описания, в предложенном устройстве для каждого из рассматриваемых вариантов в отличие от прототипа обеспечивается определение значений их обобщенного показателя, учитывающего значения всех их частных показателей в сочетании со знаком и величиной коэффициентов их относительной важности.

Следовательно, можно сделать вывод, что цель, поставленная перед предлагаемым изобретением, - расширение функциональных возможностей устройства для определения оптимальных решений, заключающаяся в вычислении обобщенного показателя каждого из рассматриваемых вариантов, учитывающего значения всех частных показателей и сочетании со знаком и величиной коэффициентов их относительной важности - 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 принимаемого решения 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 N 344443, МКИ G 06 F 15/18, 1972, БИ N 21;
2. А.с. СССР N 1640716, МКИ G 06 G 7/122, 1991, БИ N 13, (прототип).

Формула изобретения

Устройство для выбора оптимальных решений, содержащее первую матрицу размерностью N x K элементов памяти показателей и N индикаторов, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введены вторая матрица размерностью N x L элементов памяти показателей, первая группа из K блоков задания весовых коэффициентов, вторая группа из L блоков задания весовых коэффициентов, первая матрица размерностью N x K схем умножения, вторая матрица размерностью N x L схем умножения, первая группа из N сумматоров, вторая группа из N сумматоров и N блоков вычитания, при этом выход каждого элемента памяти показателей первой матрицы соединен с первым входом соответствующей схемы умножения первой матрицы, выход каждого элемента памяти показателей второй матрицы соединен с первым входом соответствующей схемы умножения второй матрицы, выход каждого блока задания весовых коэффициентов первой группы соединен со вторыми входами всех схем умножения соответствующего столбца первой матрицы, выход каждого блока задания весовых коэффициентов второй группы соединен со вторыми входами всех схем умножения соответствующего столбца второй матрицы, выходы всех схем умножения каждой строки первой матрицы соединены со входами соответствующего сумматора первой группы, выходы всех схем умножения каждой строки второй матрицы соединены со входами соответствующего сумматора второй группы, ко входам каждого блока вычитания подключены выходы соответствующих сумматоров первой и второй групп, выход каждого блока вычитания соединен со входом соответствующего индикатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1