Патент ссср 328794

 

1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ski) 328794

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.07.69 (21) 1349972!18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 11.09.74 (51) М. Кл. 6 06„ 1. 00

Гасударственный комитет

Совета е|ннистров СССР аа делам изооретенкй

sa открытий (53) УДК 681.34.0(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Грездов и К. И. Гищак

Институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНЪ|Х МАШИН

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны аналоговые вычислительные устройства для гибридных вычислительных машин, содержащие формирователь производной, к входам которого непосредственно и через формирователи штрафных функций подключены автомат режимов работы, модельаналог системы функций, модель-квазианалог начальных условий и модель-квазианалог инверторов.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено преобразователем неравенств в уравнения, входы которого подключены к выходам модели-аналога системы функций, а выходы присоединены к входам формирователя штрафной функции.

Это позволяет расширить функциональные возможности устройства.

На чертеже показана блок-схема гибридной вычислительной машины.

Аналоговое вычислительное устройство 1 гибридной вычислительной машины содержит модель-аналог 2 системы функций, модель-квазианалог 3 начальных условий, модель-квазианалог 4 инверторов, формирователи 5ь 52, и 5в штрафной функции, формирователь 6 производной, автомат 7 режимов работы и преобразователь 8 неравенств в уравнения.

Аналоговое вычислительное устройство позволяет решать на гибридной вычислительной машине задачи вида

В-: Ф(Х,Х) А, (>) где rY — вектор искомых переменных, а

Х= — — Х; (2)

А и  — векторы границ неравенств;

1.O

Ф вЂ” заданная система нелинейных функций.

Модель-аналог системы функций выполнен в виде нелинейного резистивного многополюсника и является функциональным преобразо15 вателем многих переменных с видом преобразования Ф (Х, Х). Наличие инвертированных

Х и неинвертированных Х значений искомых переменных позволяет проводить преобразования без операционных усилителей.

Модели-квазианалоги начальных условий и инверторов представляют собой линейные многополюсники н служат для выработки сигналов, определяемых невязками в уравнении

Х,=Х (3) (Хо — задаваемый вектор начальных условий) и невязками в уравнении (2).

Преобразователь 8 неравенств в уравнения

30 имеет впд многополюсника, составленного из

328794 диодио-резистивпых схем с характеристиками типа «зона нечувствительности». Векторы

А н В границ неравенств определяют размер зоны нечувствительности.

Формирователи 5>, 5 и 5з штрафной функции выполнены B виде диодно-резистивных многоиолюсников и служат для формирования пары сигналов f+ и / по входным сигнал а ы е! В соо гве ствии с Выра>кения:!!и (4) (5) Закон преобразования f+,. (в;) и /; (в,) задается условиями работы аналогового вычислительного устройства в гибридной вычислительной машине и выбирается таким, чтобы штрафная функция — (6) имела квадратичную зависимость в зоне изменения в около нуля и линейную в остальной области.

Формирователь 6 производной представляет собой транзисторную схему, предназначенную для выработки выходного сигнала по входным сигналам f+ и / в соответствии с выражением

d0 — f ) d (7) где k — некоторый множитель. Содержащиеся в схеме формирователя производной ключевые элементы позволяют проводить преобразование (7) для сигналов, поступающих по различным входам.

Автомат 7 режимов работы служит для выработки дискретных сигналов, определяющих режим работы аналогового вычислительного устройства по внешним командам (например, от оператора).

Аналого-дискретный преобразователь 9 предназначен для выработки выходного сигнала о ио входному сигналу f в соответствии с выражением

a = — (1 + sign f )

2 (8) и может быть выполнен, например, в виде триггера Шмидта.

Дискретно-аналоговый преобразователь 10 представляет собой набор управляемых генераторов линейно изменяемого напряжения, которые под действием дискретных управляющих сигналов вырабатывают напряжения, линейно изменяющиеся то в сторону возрастания, то в сторону убывания. Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На входы модели-аналога 2 системы функций, моделей-квазианалогов 3 и 4 началь ных условий и инверторов подаются входные сигналы аналогового вычислительного устройства Автомат 7 режимов работы задает

5О

65 где f! u fa — штрафные функции соответственно систем у !авнений (1) и (2), имеет несколько минимумов в соответствии с количеством решений задачи (1) и (2). Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме состоит в отыскании координат одного из минимумов. Составляющие штрафных функций с выходов формирователей 5, и 5> штрафных функций попадают на входы формирователей 6 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в соответствии с выражением (7), а полученные сигналы суммируются. В результате этого образуется производная по времени от штрафной функции (9). Поступающие от формирователя 5> штрафной функции сигналы в этом режиме отключаются по команде автомата 7 режимов работы. Во всех режимах выход формирователя 6 производ5

Зо

З5

4 режимы аналогового вычислительного устройства: исходного положения и решения.

В рс киме исходного положения решается задача, представленная системами уравнений (2) и (3). В этом режиме используются сигналы модели-квазиаиалога 3 начальных уc;IOви!! и модсли-квазиаиалога 4 инверторов. Модель-квазиаиалог начальных условий вырабаTllBûå! сигналы, соответствующие невязкам в уравнении (3), а модель-квазианалог 4 инверторов сигналы, соответствующие невязкам в уравнении (2). Эти невязки подаются íà входы формирователей 5 и 5> штрафной функции, иа выходах которых образуются пары составляющих штрафной функции в соответствии с выражениями (4) и (5) .

Общая штрафная функция, равная сумме штрафной функции начальных условий и штрафной функции инверторов, имеет единственный минимум, соответствующий решению систем уравнений (2) и (3). Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме состоит в отыскании этого минимума. Составляющие штрафной функции поступают на входы формирователя 6 производной, где каждая из пар составляющих штрафной функции преобразуется в соответствии с выражением (7) и полученные сигналы суммируются.

Выходные сигналы формирователя 5! штрафной функции в этом режиме отключаются по команде автомата 7 режимов работы.

В режиме решения решаются задачи вида (1) и (2). На выходах модели-аналога 2 системы функций вырабатываются текущие значения системы функций Ф, которые поступают на входы формирователя 5, штрафной функции. На выходах формирователя 5! штрафной функции образуются составляющие штрафной функции в соответствии с выражениями (4) и (5) . Модель-квазианалог 4 инверторов вместе с формирователем 5> штрафной функции работает так же, как и в предыдущем режиме, Общая штрафная функция

f f+f

328?94 ной является выходом аналогового вычислительного устройства, Выходной сигнал f аналогового вычислительного устройст a поступает на вход аналого-дискретного преобразователя 9, который вырабатывает выходной сигнал о. в соответствии с выражением (8).

Выходной сигнал о. аналого-дискретного преобразователя 9 попадает на вход малоразрядного цифрового устройства 11, которое вырабатывает серию сигналов в виде последовательности взаимно ортогональных векторов, компоненты которых могут принимать лишь два значения +1 и — 1.

Выходные сигналы цифрового устройства

11 являются управляющими сигналами дискретно-аналогового преобразователя 10, на выходах которого образуются напряжения, определяющие траекторию поиска. Полученная траектория имеет вид непрерывной ломанной линии с взаимно ортогональными прямолинейными участками. Эти напряжения поступают на входы аналогового вычислительного устройства.

В целом работа гибридной вычислительной машины характеризуется следующим образом.

При прямолинейном движении по выбранному направлению анализируется изменение штрафной функции. Осли штрафная функция убывает, (0=0), то движение в выбранном направ Iåèèè c3храняется. Когда штрафная функция возрастает (а=1), направление движения вначале изменяется на ортогональное к предыдущему, затем производится реверс в этом направлении и вновь переход на новое направление и т. д. до тех пор, пока штрафная функция не начнет убывать. Такая организация поиска дает возможность быстро находить минимум в выбранной зоне. Выбор

10 зоны, в которой отыскивается минимум, осуществляется оператором в режиме исходного положения путем соответствующего выбора вектора начальных условий.

Предмет изобретения

Аналоговое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин, содержащее формирователь производной, к входам которого непосредственно и через формирова20 тели штрафных функций подключены автомат режимов работы, модель-аналог системы функций. медель-квазианалог начальных условий и модель-квазпапалог инверторов, о т л ич а ющееся тем, что, с целью расширения

25 функциональных возможностей, оно содержит преобразователь неравенств в уравнения, входы которого подключены к выходам моделианалога системы функций, а выходы присоединены к входам формирователя штрафной

30 фчнкции.

328794

1

1

t

1

1

1 !

1

1

1

Составитель Г. Сорокин

Техред Т. Курилко Корректор В. Жолудева

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапннова, 2

Заказ 2314/2 Изд. № 732 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5