Устройство для выбора рационального варианта

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для принятия решений с учетом экспертных оценок при разработке автоматизированных систем управления различными процессами и большими системами. Техническим результатом является повышение быстродействия и учет экспертных оценок в процессе принятия решений. Устройство содержит блоки задания параметров, регистры, блоки сравнения, счетчик, элементы И, элементы НЕ, элементы ИЛИ, коммутаторы, элементы задержки, сумматоры, блок индикации, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов. 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для принятия решений с учетом экспертных оценок при разработке автоматизированных систем управления различными процессами и большими системами.

Известно устройство для выбора оптимальных решений, содержащее блок сравнения, блок памяти, группу блоков задания показателей, группу блоков задания допусков, группу блоков памяти показателей, три группы сумматоров, две группы квадраторов, три группы блоков деления, группу блоков умножения (авторское свидетельство СССР 1244672, кл. G 06 G 7/122, 1986).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для выбора многокритериальных решений, содержащее группу блоков задания параметров, группу блоков задания признака компоненты вектора, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации, группу блоков выбора экстремальных значений, группу сумматоров, блок выбора максимального кода, группу элементов задержки (ЭЗ), генератор одиночных импульсов, ЭЗ, группу признаковых выходов и вход запуска (авторское свидетельство СССР 1765834, кл. G 06 F 15/173, 1992).

Недостатки этого устройства: - необходимость вычисления составляющей свертки векторной информации; - необходимость определения экстремальных значений; - необходимость вычисления значений обобщенных показателей вариантов решений; - низкое быстродействие как следствие указанных выше недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение быстродействия за счет устранения указанных недостатков и учет экспертных оценок в процессе принятия решений.

Это можно осуществить следующим образом. Для принятия решения о виде текущей ситуации (ее оценки) при выборе рационального варианта осуществляется сравнение каждого i-го параметра X_i (i=1,...,n), характеризующего текущую ситуацию, с параметрами каждой из j-ой эталонной ситуации (j=1,...,m), представленных в виде нижних Х_iн и верхних Х_iв пределов допустимых изменений параметров. Если параметр оказывается внутри интервала допустимых значений, то имеет место "сходство" в противном случае - "различие". После сравнения текущей ситуации с каждой из эталонной (она представлена в виде номера ) производится подсчет количества сходств S_j. Эта информация заполняется, и затем выбирается тот вариант, который соответствует максимальному количеству сходств S_max. Затем осуществляется сравнение S_max с величиной S_доп - минимально допустимым количеством "сходств", которая определяется заранее на основе экспертных оценок. Если S_max≥S_доп, то делается вывод о принятии положительного решения в отношении рассматриваемой ситуации, то есть можно сделать выбор определенного рационального варианта, характеризующего текущую ситуацию. В противном случае, то есть когда S_max<S, процедура принятия решения неосуществима.

Технический результат достигается тем, что устройство для выбора рационального варианта, содержащее группу блоков задания параметров, группу ЭЗ, группу сумматоров и первый ЭЗ, дополнительно содержит первую и вторую группы входных регистров, первую и вторую группы блоков сравнения, входной регистр, группу элементов И, счетчик, элемент НЕ, второй ЭЗ, с первого по шестой элементы ИЛИ, с первого по четвертый коммутаторы, с первого по шестой регистры, первый и второй блоки сравнения, блок индикации, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход распределителя импульсов - с входами записи группы блоков задания параметров, второй выход - с входами записи первой и второй групп входных регистров, третий выход - с входом записи входного регистра, четвертый выход - с входами считывания группы блоков задания параметров, пятый выход - с входами считывания первой и второй групп входных регистров, шестой выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, седьмой выход - с входом записи первого регистра, восьмой, девятый и десятый выходы - соответственно с входами запуска, счета и считывания счетчика, одиннадцатый выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый выходы - с входами записи соответственно второго, третьего и четвертого регистров, пятнадцатый выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, шестнадцатый выход - с входами записи пятого и шестого регистров, семнадцатый выход - с входами считывания входного регистра и шестого регистра, информационные входы первой и второй групп входных регистров, каждая из которых состоит из n элементов, является входом устройства, выход каждого элемента первой группы входных регистров подключен к первому входу каждого из n элементов первой группы блоков сравнения, а выход каждого элемента второй группы входных регистров соединен с первым входом каждого из n элементов второй группы блоков сравнения, информационные входы группы блоков задания параметров, состоящей из n элементов, являются входами устройства, а выход каждого из этих элементов соединен со вторыми входами соответствующих элементов первой и второй групп блоков сравнения, выходы каждого из элементов которых подключены соответственно к первым и вторым входам группы элементов И, состоящей из n элементов, информационный вход входного регистра является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к входу считывания пятого регистра, а второй вход - к выходу шестого регистра, информационный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым выходам соответственно первого и второго коммутаторов, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, к управляющему входу второго коммутатора, к первому и второму ЭЗ, к входу считывания второго регистра и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с входом считывания третьего регистра, со вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с управляющим входом первого коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу четвертого регистра, вход считывания которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а информационный вход - с первым выходом третьего коммутатора, второй выход которого подключен к информационному входу первого регистра, а управляющий вход - к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго ЭЗ, информационный вход второго коммутатора подключен к выходу первого регистра, вход считывания которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выходы первых двух элементов группы элементов И подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора группы сумматоров, состоящей из (n-1) элементов, а выход каждого последующего элемента И, с третьего по n-й, - к входу соответствующего элемента группы ЭЗ, состоящей из (n-2) элементов, выход каждого элемента которой соединен с первым входом соответствующего сумматора группы сумматоров, начиная со второго, второй вход каждого из которых подключен к выходу предыдущего сумматора, а выход последнего (n-1)-гo сумматора соединен с информационным входом третьего коммутатора, выход счетчика подключен к информационному входу четвертого коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго и третьего регистров, а управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого ЭЗ, выходы второго и третьего регистров подключены соответственно к первому и второму входам шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом пятого регистра, выход которого подключен к входу блока индикации.

На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема устройства (для ликвидации громоздкости связи между распределителем импульсов и управляющими входами соответствующих блоков показаны не полностью, а обозначены путем нумерации входов и выходов); на фиг.3 изображена циклограмма работы устройства для выбора рационального варианта (по оси ординат обозначены номера выходов распределителя импульсов, а по оси абсцисс - число тактов, причем длительность операции сложения принята за один такт).

Устройство для выбора рационального варианта (фиг.1 и 2) содержит группу 1 блоков задания параметров, состоящую из n элементов, первую 2 и вторую 3 группы входных регистров, каждая из которых состоит из n элементов, первую 4 и вторую 5 группы блоков сравнения, каждая из которых состоит из n элементов, входной регистр 6, группу 7 элементов И, состоящую из n элементов, счетчик 8, элемент НЕ 9, первый 10 и второй 11 ЭЗ, первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15, пятый 16 и шестой 17 элементы ИЛИ, первый 18, второй 19, третий 20 и четвертый 21 коммутаторы, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25, пятый 26 и шестой 27 регистры, группу 28 ЭЗ, состоящую из (n-2) элементов, группу 29 сумматоров, состоящую из (n-1) элементов, первый 30 и второй 31 блоки сравнения, блок 32 индикации, генератор 33 тактовых импульсов и распределитель 34 импульсов.

Устройство для выбора рационального варианта работает следующим образом. На информационные входы каждого из элементов группы 1 блоков задания параметров (фиг.1, 2) засылаются параметры X₁, Х₂,..., Х_n, характеризующие текущую ситуацию. При этом управляющий сигнал на входы записи этой группы подается с первого выхода распределителя 34 импульсов, темп работы которого задается генератором 33 тактовых импульсов. На информационные входы каждого из элементов первой 2 и второй 3 групп входных регистров направляются значения соответственно нижних Х_1н, Х_2н,..., Х_nн и верхних Х_lв, Х_2в,..., Х_nв пределов допустимых изменений параметров. Эти пределы характеризуют первую эталонную ситуацию. Управляющий сигнал на входы записи этих групп подается со второго выхода распределителя 34 импульсов. На информационный вход входного регистра 6 засылается величина минимально допустимого количества "сходств" S_доп. Управляющий сигнал на вход записи этого регистра подается с третьего выхода распределителя 34 импульсов.

По сигналу с четвертого выхода распределителя 34 импульсов на входы считывания группы 1 блоков задания параметров с выходов этих блоков величины X₁, Х₂,..., Х_n направляются на вторые входы первой 4 и второй 5 групп блоков сравнения. По сигналу с пятого выхода распределителя 34 импульсов на входы считывания первой 2 и второй 3 групп входных регистров значения Х_1н, Х_2н,... , Х_nн подаются на первые входы первой группы 4 блоков сравнения, а величины x_lв, Х_2В,..., Х_nВ засылаются на первые входы второй группы 5 блоков сравнения. Каждый блок сравнения группы 4 настроен следующим образом: если Х_i≥Х_iн, то на выходе соответствующего блока сравнения будет 1, а в случае Х_i<Х на выходе будет 0. Каждый блок сравнения группы 5 настроен следующим образом: если Х_i≤Х_iВ, то на выходе соответствующего блока сравнения будет 1, а в случае Х_i>Х_iВ на выходе будет 0. Таким образом, если параметр, характеризующий текущую ситуацию, находится в допустимых пределах, то есть Х_iн≤Х_i≤Х_iВ, то на выходе соответствующего элемента И группы 7 будет 1, во всех других случаях 0. Сигналы с первых двух элементов И группы 7 поступают непосредственно на первый сумматор группы 29, а сигналы с каждого последующего элемента И группы 7 подаются на группу 29 сумматоров через группу 28 ЭЗ для обеспечения суммирования с накоплением. Следовательно, на выходе последнего сумматора группы 29 будет количество "сходств" текущей ситуации с первой эталонной, которое поступает на информационный вход третьего коммутатора 20. С шестого выхода распределителя 34 импульсов через первый элемент ИЛИ 12 подается сигнал на управляющий вход третьего коммутатора 20. В данной ситуации значение количества "сходств" со второго выхода этого коммутатора поступает на информационный вход первого регистра 22, на вход записи которого управляющий сигнал направляется с седьмого выхода распределителя 34 импульсов. На циклограмме работы устройства (фиг.3) видно, что интервал между управляющими сигналами с четвертого, пятого и шестого, седьмого выходов распределителя 34 импульсов составляет (n-1) тактов. Это необходимо для осуществления суммирования с накоплением n величин. Предполагается, что один цикл суммирования длится один такт.

На информационные входы каждого из элементов первой 2 и второй 3 групп входных регистров (фиг.1, 2) направляются значения соответственно нижних и верхних пределов допустимых значений параметров, которые характеризуют вторую эталонную ситуацию. Управляющий сигнал на входы записи этих групп подается со второго выхода распределителя 34 импульсов. По сигналу пятого выхода распределителя 34 импульсов на входы считывания первой 2 и второй 3 групп входных регистров значения нижних пределов допустимых изменений параметров направляются на первые входы первой группы 4 блоков сравнения, а величины верхних пределов допустимых изменений параметров засылаются на первые входы второй группы 5 блоков сравнения. В дальнейшем с помощью блоков 7, 28 и 29 по уже описанному порядку осуществляется оценка количества "сходств" текущей ситуации со второй эталонной. Значение этого количества подается на информационный вход третьего коммутатора 20. Поскольку управляющий сигнал на этот коммутатор не подается, количество "сходств" направляется с его первого выхода на информационный вход четвертого регистра 25. Управляющий сигнал на запись подается в данном случае с четырнадцатого выхода распределителя 34 импульсов.

По сигналам с восьмого и девятого выходов распределителя 34 импульсов соответственно на вход запуска и на счетный вход счетчика 8 этот счетчик включается в работу. По сигналу с десятого выхода распределителя 34 импульсов на вход считывания счетчика 8 величина, равная единице, что соответствует номеру первой эталонной ситуации, подается на информационный вход четвертого коммутатора 21. Поскольку сигнал на управляющий вход блока 21 направляется с одиннадцатого выхода распределителя 34 импульсов через второй элемент ИЛИ 13, то номер первой эталонной ситуации засылается с первого выхода четвертого коммутатора 21 на информационный вход второго регистра 23. Управляющий сигнал на запись подается в этом случае с двенадцатого выхода распределителя 34 импульсов.

По сигналу с девятого выхода распределителя 34 импульсов на счетный вход счетчика 8 в нем формируется величина, равная двум, что соответствует номеру второй эталонной ситуации, которая направляется на информационный вход четвертого коммутатора 21. Поскольку сигнал на управляющий вход блока 21 в данной ситуации не подается, то номер второй эталонной ситуации засылается со второго выхода четвертого коммутатора 21 на информационный вход третьего регистра 24. Управляющий сигнал на запись направляется в этом случае с тринадцатого выхода распределителя 34 импульсов.

В дальнейшем необходимо определить вариант большего количества "сходств" и зафиксировать соответствующий ему номер эталонной ситуации. Для этого по сигналу с пятнадцатого выхода распределителя 34 импульсов, подаваемому через третий 14 и четвертый 15 элементы ИЛИ на входы считывания соответственно первого 22 и четвертого 25 регистров, с их выходов значения "сходств" для первого и второго вариантов эталонной ситуации засылаются на информационные входы соответственно второго 19 и первого 18 коммутаторов. Так как управляющие сигналы на эти коммутаторы не подаются, то значения "сходств" подаются с их вторых выходов соответственно на второй и первый входы первого блока 30 сравнения. Этот блок настроен следующим образом. Если величина, поступающая на второй вход первого блока 30 сравнения, больше или равна величине, поступающей на первый вход этого блока, то на его выходе будет 1. В противном случае на выходе блока 30 будет 0.

Благодаря такой настройке и наличию элемента НЕ 9 на информационный вход шестого регистра 27 через пятый элемент ИЛИ 16 будет подаваться наибольшее из двух значение количества "сходств", записанное в первом 22 или четвертом 25 регистрах. Управляющий сигнал для записи засылается на блок 27, с шестнадцатого выхода распределителя 34 импульсов. Кроме того, благодаря наличию второго ЭЗ 11 значение количества "сходств" для сравнения с последующей эталонной ситуацией будет поступать в освободившийся регистр, то есть в один из блоков 22 или 25.

Вышеуказанная настройка позволяет также осуществить подачу через шестой элемент ИЛИ 17 на информационный вход пятого регистра 26 значения номера той эталонной ситуации, которая обеспечивает наибольшее количество "сходств". Управляющий сигнал при этом направляется на вход записи блока 26 с шестнадцатого выхода распределителя 34 импульсов. Кроме того, благодаря наличию первого ЭЗ 10 номер последующей анализируемой эталонной ситуации будет засылаться в освободившийся регистр: во второй 23 или в третий 24.

Следовательно, после перебора всех m эталонных ситуаций в шестом регистре 27 будет находиться значение S_max - максимальное количество "сходств", а в пятом регистре будет записан номер той эталонной ситуации, которая обеспечивает S_max.

По сигналу с семнадцатого выхода распределителя 34 импульсов на входы считывания входного регистра 6 и шестого регистра 27 с их выходов величины S_доп и S_max подаются соответственно на первый и второй входы второго блока 31 сравнения. Этот блок настроен следующим образом. Если S_max≥S_доп, то на его выходе будет 1. В противном случае, то есть при _maх<S, на выходе второго блока 31 сравнения будет 0. Следовательно, в случае S_max≥S_доп на вход считывания пятого регистра 26 с выхода второго блока 31 сравнения будет направляться сигнал и с выхода блока 26 значение номера наиболее подходящей ситуации будет засылаться на вход блока 32 индикации. При S_mах<S сигнал считывания на пятый регистр 26 подаваться не будет и на блоке 32 индикации будет следующая информация: "нет варианта". В данной ситуации следует ввести другие эталонные ситуации и повторить работу устройства.

Таким образом, описанное устройство существенно повышает быстродействие и учитывает экспертные оценки в процессе принятия решения. В экспертных оценках отражен эвристический опыт специалистов в данной области, что особенно важно при отсутствии формализации и канонизации в этом вопросе. Субъективизм устраняется за счет того, что величина S_доп оценивается по результатам обработки данных опроса нескольких экспертов.

Промышленная применимость изобретения обосновывается тем, что оно может быть использовано в различных областях (отраслях) в процессе выбора рациональных вариантов.

Формула изобретения

Устройство для выбора рационального варианта, содержащее группу блоков задания параметров, группу элементов задержки (ЭЗ), группу сумматоров и первый ЭЗ, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит первую и вторую группы входных регистров, первую и вторую группы блоков сравнения, входной регистр, группу элементов И, счетчик, элемент НЕ, второй ЭЗ, с первого по шестой элементы ИЛИ, с первого по четвертый коммутаторы, с первого по шестой регистры, первый и второй блоки сравнения, блок индикации, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход распределителя импульсов - с входами записи группы блоков задания параметров, второй выход - с входами записи первой и второй групп входных регистров, третий выход - с входом записи входного регистра, четвертый выход - с входами считывания группы блоков задания параметров, пятый выход - с входами считывания первой и второй групп входных регистров, шестой выход - с первым входом первого элемента ИЛИ, седьмой выход - с входом записи первого регистра, восьмой, девятый и десятый выходы - соответственно с входами запуска, счета и считывания счетчика, одиннадцатый выход - с первым входом второго элемента ИЛИ, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый выходы - с входами записи соответственно второго, третьего и четвертого регистров, пятнадцатый выход - с первыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, шестнадцатый выход - с входами записи пятого и шестого регистров, семнадцатый выход - с входами считывания входного регистра и шестого регистра, информационные входы первой и второй групп входных регистров, каждая из которых состоит из n элементов, являются входом устройства, выход каждого элемента первой группы входных регистров подключен к первому входу каждого из n элементов первой группы блоков сравнения, а выход каждого элемента второй группы входных регистров соединен с первым входом каждого из n элементов второй группы блоков сравнения, информационные входы группы блоков задания параметров, состоящей из n элементов, являются входами устройства, а выход каждого из этих элементов соединен с вторыми входами соответствующих элементов первой и второй групп блоков сравнения, выходы каждого из элементов которых подключены соответственно к первым и вторым входам группы элементов И, состоящей из n элементов, информационный вход входного регистра является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к входу считывания пятого регистра, а второй вход - к выходу шестого регистра, информационный вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым выходам соответственно первого и второго коммутаторов, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока сравнения, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, к управляющему входу второго коммутатора, к первому и второму ЭЗ, к входу считывания второго регистра и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с входом считывания третьего регистра, с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с управляющим входом первого коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу четвертого регистра, вход считывания которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а информационный вход - с первым выходом третьего коммутатора, второй выход которого подключен к информационному входу первого регистра, а управляющий вход - к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго ЭЗ, информационный вход второго коммутатора подключен к выходу первого регистра, вход считывания которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выходы первых двух элементов группы элементов И подключены соответственно к первому и второму входам первого сумматора группы сумматоров, состоящей из (n-1) элементов, а выход каждого последующего элемента И с третьего по n-й - к входу соответствующего элемента группы ЭЗ, состоящей из (n-2) элементов, выход каждого элемента которой соединен с первым входом соответствующего сумматора группы сумматоров, начиная с второго, второй вход каждого из которых подключен к выходу предыдущего сумматора, а выход последнего (n-1)-гo сумматора соединен с информационным входом третьего коммутатора, выход счетчика подключен к информационному входу четвертого коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к информационным входам соответственно второго и третьего регистров, а управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого ЭЗ, выходы второго и третьего регистров подключены соответственно к первому и второму входам шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом пятого регистра, выход которого подключен к входу блока индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3