Устройство для решения краевых задач

250541

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42m<, 7/48

Заявлено 29 111.1968 (№ 1229194/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18 т 111.1969. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 16.1.1970

NHK 6 06g

УДК 681,333 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

lO. М. Кулешов и Д. Д. Ьальмаков

Московский энергетический институт

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны устройства для,решения краевых задач,,содержащие датчик системы случайных величин, блок хранения и;выборки сигна- 5 ла границы, блок суммирования, блок управления, включающий счетчик числа испытаний и регистр установки в исходное состояние.

Эти устройства обладают невысокой скоростью вычислений и сложностью конструк- 10 ции.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно содержиг блок хранения и выборки значений оценочной функции области и,на ее границе, вход которою 15 соединен с .выходом датчика системы случайных величин, а выход — со входом блока суммирования, причем в блоке управления выход счетчика числа шагов блуждания соединен через элемент «ИЛИ» со входом счет- 20 чика числа испытаний и со входом регистра установки в исходное состояние.

Такое выполнение устройст|ва для решения краевых задач позволяет расширить класс решаемых задач, повысить скорость вычисле- 25 ний и упростить конструкцию.

На фиг. 1 приведена блок-схема предло кен ного устройства; на фиг. 2 — электрическая схема блока системы двух зависимых случайных, величин; на фиг. 3 приведен блок 3о

2 хранения и выборки значений оценочной функции внутри обла|сти и 1на ее границе; на фиг. 4 дана структу р ная схема блока суммирования.

Устройство для:решения краевых задач содержит блок 1 системы двух зависимых случайных величин, блок 2 хранения и выборки сигнала границы, блок 8 хранения и выборки значений оценочной функции внутри области и на ее границе, блок 4 суммирования, блок б управления.

Блок 1 представляет собой датчик системы двух завиоимых случайных величин, моделирующий равномерное случайное блуждая не частицы по плоскости.

Электрическая схема блока 1 (см. фиг. 2) включает в себя вероятностный четырехполюсник б, реверсив ные счетчики 7 и 8 с цифроаналоговыми преобразователями, ши ны 9 установки счетчиков в исходное состояние, шины 10 аналогового выхода двух случайных .величин, шину 11 тактового импульса.

Под действием тактовых сигналов,на выходах четырехполюаников б появляются импульсы, которые изменяют состояния реверсивных счетчиков, а следовательно, и выходные аналоговые напряжения.

Блок 8 хранения и;выборки оценочной функции (см; фиг. 3) предназначен для хранения функции как внутри области, так и на

250541 ее границе. Он содержит электроннолучевую трубку 12, оптическую, маску 18, фотодатчик

14. Оптическая маска представляет собой фотопленку, элементарный участок которой имеет оптическую плотность, отображающую элементарный участок функции. На отклоняющие электроды 15 трубки подаются напряжения с блока 1, Пад действием этих нап ряжвний световое пятно электрон ного луча трубки блуждает по оптической маске.

Проходя через оптическую маску, свето вой поток моделируется информацией того участка мальски, через который он прошел. Фотодатчик преобразует световой поток в электрические сигналы на выходе шины 16. Таким образом прои сходит выбор и нформаци и значений функции внутри и на границе области.

Блок 2 хранения и выборки и нформации, отображающей сигнал выхода на границу, отличается от описан ного выше тем, что его оптическая маска хранит только сигнал граниты функции.

Блок 4 суммирования (см. фиг. 4) осуществляет:сум м ир|ов ание электр ических сигналов

U«, представляющих собой электрическую функцию времени. БлoIK включает в себя датчик 17 случайного равномерно распределенного |напряжения, icxeMy сравнения 18 напряжения, сумм и рующий сч1 гчик 19. Суммируемая функция поступает llo IIJHIHe 16, тактовые импульсы — па шине 20. Среднее значение функции за и экспериментов определяется как при напряжении U,„âõîäIíîé функции, принятом за единицу. Статистический принцип работы блока сумм ирова ния удачно сочетается с характером стохаспического алгоритма и конструктивными особенностями машины.

Блок 5 управления осуществляет си нхронизацию и управление режимами работы отдельных блоков машины, за дание и репистрацию числа шагов и циклов блуждания, установку в исходное состояние.

Блок 5 содержит генератор 21 тактов, счетчик 22 циклов со схемой, выделения N-го импульса, счетчик 28 числа шагов блуждания со схемой выделения к-ro импульса, регистр

24 установки,в исходное состояние, триггеры и логические элементы.

Решение краевой задачи в устройстве нроизводится следующим образом.

Краевую задачу представляют в виде марковского процесса, реализуемого процедурой блуждания. Область существованиия функции расчленяется решеткой е шагом h. Определяется среднее значение для каждой клетки

f(Ql), По найденным значениям выполняют оптические маски: маску, отображающую зна45

5

40 чение функции внутри и:на границе области, и маску, отображающую сигнал от границы.

Маски помещают перед экранами электроннолучевых трубок блоков хра нения и выборки оценочной функции.

Рассмотрим функционирование устройства при:решении задач Дир ихле для уравнения

Лапласа.

В исходном состоянии ключ 25 разомкнут, в схему совпадения счетчика 22 записано число

N циклов, триггер 26 находится в состоянии

«0» (вентиль 27 закрыт, мультивибратор 28 задержа н ia состоянии «1», вентиль 29 открыт), в блоки 2, 8 введены оптические маски.

Сипнал «Пуск» 80 через схему «ИЛИ» 31 списывает с регистра 24 установки в исходное со стояние в блок ll координаты хр, уо по

IlIBHe 9. Через время .f,, определяемое линией задержки 82, триггер 26 перейдет в состоя ние

«1», вентиль 27 откроемся, и нмпульсы тактового генератора 21 ио шине 11 поступят в блок 1 в качестве тактовых импульсов. Под действием тактовых импульсов блок 1 вырабатывает напряжения случайных координат, которые по шинам 10 поступают в качестве развертывающих напряжений в блоки 2, 8.

Блок 2,вырабатывает напряжение 0ф,—

=@(Я;) и по .шине 16 подает его на вход блока 4. Сигнал праницы с блока 8 по шине 38 поступает в блок 5, где через схему «ИЛИ»

81 поступает в,счетчик 22 и через схему

«ИЛИ» 81 и регистр 24 устанавливает блок

1 в исходное состояние. На,время установки а исходное состояние мультивибратор 28 удерживает вентиль 29 закрытым. Сигнал гранины, проходя по шине 20 через схему «ИЛИ»

81, является тактовы м сигналом для блока 4.

После выполнения N,öèêëîâ (N выходов на границу), счетчик 22 воздействует на триггер

26, который закрывает вентиль 27.

Решение задачи снимается со счетчика 19 блока 4.

Предмет изобретения

Устройство для решения краевых задач, содержащее датчик системы случайных величин, блок хранения и выборки сипнала границы, блок суммирования, блок управления, включающий;счетч ик числа испытаний и регистр установки в,и сходное |состояние, отличающееся тем, что,,с целью, расширения класса решаемых задач, повышения скорости вычислений и упрощения конструкции, оно с0держит блок хранения и выборки значений оценочной функции внутри области и,на ее границе, вход которого Ico HIHBH с выходом датчика системы случайных величин, а выход — со входом блока суммирования, причем в блоке управления выход счетчика wIcла шагов блуждания соединен через элемент

«ИЛИ» со входом счетчика числа иопытанийи со входом регистра установки в исходное состояниее.

250541 иг.! т г 2 з

I4g

Й !Б " г 3

Составитель Е. В. Тимохина

Техред Т. П. Курилко Корректоры> М. Коробова и А. Абрамова

Редактор Горшкова

Заказ 3638/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2