Устройство для моделирования многоустойчивых состояний объекта биологической системы

273538

1И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

РеспуСлик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42m<, 7/60

Заявлено 27.!!!.1969 (№ 1319086/18-24) с присоединением заявки ¹

Комитет по делэм изаоретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК 6 06g 7/60

УДК 681.333(088.8) Приоритет

Опубликовано 15.VI.1970. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 14.IX.1970

Автор изобретения

В, А. Гуркин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОУСТОЙЧИВЫХ

СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТА БИОЛОГИЧЕСКОИ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны устройства для моделирования многоустойчивых состояний объекта биологической системы. Известные устройства содержат блок запаздывания, нелинейное звено, фильтр нижних частот, соединенные между собой последовательно, аналоговую вычислительную машину, формирователь импульсов, сумматор и интегратор.

Предложенное устройство отличается тем, что, с целью дискретного воспроизведения множества устойчивых состояний в зависимости от условий внешней среды, в НеМ аналоговая вычислительная машина связана с одним входом сумматора, выход которого соединен со входом преобразователя «напряжение — частота», выход которого через блок запаздывания, нелинейное звено и фильтр нижних частот соединен со входом формирователя импульсов, а его выход подключен ко входу интегратора, выход которого соединен с выходом устройства и со вторым входом сумматора.

Объект биологической системы, например популяцию микроорганизмов, совместно с внешней средой можно описать зависимостьюю m=f(S>, S2, S„), где m — критерий качества, например выход биомассы; S регулируемые переменные, характеризующие внутреннее состояние биологической системы; S=q:(õ; ), где х, — регулирующие переменные или внешние воздействия. Множеству х, внешней среды будет соответствовать

5 множество динамических устойчивых состояний биологической системы, илп, говоря другими словами, объект биологической системы обладает многоустойчивостью динамических состояний.

10 Предложенная модель позволяет дискретно воспроизвести множество устойчивых состояний в зависимости от условий внешней среды и получить общую картину динамики для решения задач управления микробиологическим

15 биосинтезом и проанализировать множество вариантов с помощью подключенной к модели аналоговой вычислительной машины, например МН-7.

В предложенной модели в качестве зада20 ющего дискретного устройства применен преобразователь напряжения в частоту. Частота настройки зависит от напряжения сумматора, подключенного к аналоговой вычислительной машине. Цепь обратной связи соединена с ин25 тегратором, содержащим дискретные напряжения, соответствующие множеству дискретных многоустойчпвых состояний модели.

На чертеже приведена блок-схема модели, 30 в которой приняты следующие обозначения:

273538

Предмет изобретения

Составитель Е. В. Ч имохина

Текрсд Л. А. Камышникова Корректор Г. И. Тарасова

Редактор Б. С. Нанкина

Заказ 2547/10 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Созете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1 — аналоговая вычислительная машина;

2 — сумматор; 8 в преобразователь напряжения в частоту; 4 — блок запаздывания;

5 — нелинейное звено; б — фильтр нижних частот; 7 — формирователь импульсов; 8 — интегратор.

Модель работает следующим образом.

С помощью аналоговой вычислительной машины (АВМ) 1 задается функция изменения регулируемых переменных х, (1). Преобразователь 8 преобразует это напряжение в частоту и подает на блок запаздывания 4, с его помощью имитируется время, в течение которого происходит перемещение регулируемых переменных в объеме биологической системы до того момента, когда станет заметным по величине изменение переменной. Задержанный сигнал поступает на нелинейное звено 5, с помощью которого можно устанавливать величину протока, или режим колебательности, или режим стабилизации и т. д. На линейном звене происходит разложение сигнала на составляющие гармоники, которые могут быть выделены с помощью фильтра б нижних частот. Формирователь 7 формирует амплитуду этой гармоники в нормированный импульс напряжения, а интегратор 8 интегрирует напряжение этих импульсов в дискретное напряжение, которое зависит от частоты сформированных импульсов. Интегратор 8 цепью обратной связи соединен с сумматором 2 для сохранения установленного режима работы модели.

Модель позволяет имеющимися средствами автоматики н вычислительной техники исследовать объект биологической системы, как объект автоматического регулирования с учетом необходимых параметров для создания автоматических систем, характеристики переходного процесса и многоустойчивость объекта от множества функций внешних возбуждений, 10

Устройство для моделирования многоустой15 чивых состояний объекта биологической системы, содержащее блок запаздывания, нелинейное звено, фильчр нижних частот, соединенные между собой последовательно, аналоговую вычислительную машину, формирова20 тель импульсов, сумматор и интегратор, отличающееся тем, что, с целью дискретного воспроизведения множества устойчивых состояний в зависимости от условий внешней среды, в нем аналоговая вычислительная машина

25 связана с одним входом сумматора, выход которого соединен со входом преобразователя

«напряжение — частота», выход которого через блок запаздывания, нелинейное звено и фильтр нижних частот соединен со входом

30 формирователя импульсов, à его выход подключен ко входу интегратора, выход которого соединен с выходом устройства и со вторым входом сумматора.