Патент ссср 352584

(1 1) 352584

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.07.69 (21) 1349971 18-24, присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 11.09.74 (51) М. Кл. G 06j 1/00

Государственный комитет

Совета 1йиииотров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.34.0(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Грездов, К. И. Гищак и Ю. П. Логвиненко

Институт кибернетики АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНЫХ МАШИН

Ф(Х, Х) =0, Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известны аналоговые вычислительные устройства для гибридных вычислительных машин, содержащие соединенные последовательно преобразователь цифра — аналог, модельаналог системы функций и формирователи ш1рафпой функции и производной.

Однако известные устройства требуют ввод начальных условий в цифровой и аналоговьш вычислительные блоки и большого количества времени для составления полных программ работы.

Цель изобретения — уменьшение трудоемкости решения задачи и упрощсние устройства.

Устройство отличается от известных тем, IT0 оно содержит автомат режимов работы, модель-квазианалог начальных условий и модель-квазианалог инверторов. Выход автомата режимов работы присоединен к одному из входов формирователя производной, а выходы модели-квазианалога начальных условий и модели-квазианалога инверторов, присоединенных своими входами к выходу преобразователя цифра — аналог, через дополнительные формирователи штрафных функций подключены к другим входам формирователя производной.

На чертеже приведена блок-схема гибридной вычислительной машины.

Она содержит аналоговое вычислительное устройство 1 с преобразователем 2 цифра— аналог, моделью-аналогом 3 системы функций. моделью-квазианалогом 4 начальных условий, моделью-квазианалогом 5 инверторов, формирователями б1 — бз штрафной функции, формирователем 7 производной и автоматом 8 режимов работы.

Аналоговое вычислительное устройство 1 позволяет решать на гибридной вычислительной машине задачи вида где Х вЂ” вектор искомых переменных, а Х=- — Х; (2) 20

Ф вЂ” заданная система нелинейных функций.

Модель-аналог 3 системы функций выполнена в виде нелинейного резистивного многополюсника и является функциональным преобразователем многих переменных с видом преобразования Ф(Х, Х). Наличие в устройстве инвертированных Х и неинвертированных

Х значений искомых переменных позволяет выполнять указанные преобразования без

30 операционных усилителей. Модели-квазиана352584

Х= Х„ (3) (6) (7) (8) -= — (1+ sign Г )

2 логи 4 и 5, соо Гвс|стьснно начальных услоий и инвергоров выполнены В виде линейных резисгивных многополюсников и служат для выработки сигналов, определяемых нсвязками в уравнении (Х, — задаваемый вектор начальных условий), и невязками в уравнении (2). Фора!Ирователи 61 — б, штрафной функции вьшо",íåíû в виде диодно-резистив|!ыx. многопо,посников и служат для формирования пары сигналов

/л и f !10 входным сип алам в; в соответствии с выражениями

f, ---gi (п) !

/ -- /;(н). (5)

Закон преобразова i!IH f (=.;) и j; (=-,) задается условиями работы аналого" îãî вычислительного устройства 1 в гибридной вычислительной машине и выоирается таким, чтобы штрафная функция имела квадратичную зависимость в зоне изменения а около нуля и линейную в осталь-!

40!I области. Формирователь 7 производной представляет собой |ранзисторную схему, предна наченную для вь,р«боткн выходного сигнала 1/1 ПО вхоДпым Сигпалам f и J B COо Гветстзии с выражением

d(f„— f )

Г =- и

Й где i — некоторый множитель.

Содержащиеся в схеме формирователя 7 производной кгпочевые элементы позволяют выполнять преобразование (7) для сигналов, поступающих:10 различным входам.

Авгомат 8 режимов работы служит для выработки дискретных сигналов, определяюц|их режим работы аналогового вычислительного ус;ройства 1, по внешним командам (например, от оператора). ! !реобр«30затель 9 «11«лог — цифр2 1|редназначен для зыработк11 Выходного сигna Ia по ьходно»у сигналу j в соответствии с выражением и может быть выполнен, например, в виде триггера Шмидта.

Преобразователь 2 цифра — аналог выпо,.:— нсн B Виде набора управляемых генераторов линейно изме||немого напряжения, которые под действие:;. дискретных управляющих спгпалоз вырабатывают напр:1жения, ли:|ейно изме. яющHpc» то в сторону убывания, то B с!Орону возрас|аш|я.

Прсдлагае»ое устройство работает следующим образом.

На входы модели-анало" à 3 системы функ5

65 ци Й, |и Одел е11- к В 2 3 и а EI а л 0 Г О В и а 1 а. I! I I ы х g Cловий 4 и инверторов 5 подаются входные сигналы аналогового вычисли Гельнного устройства 1. Автомат 8 режимов работы задает следующие ре|кимы p«00TBI аналОГОВОГО Вычислительного устройства 1: исходного положения и решения.

В режиме ис: одного положения решается задача, представленная система»и уравнений (2) и (3). В этом режиме используются curli a;i L i i of c J1 H - K B 2 3 H 2 H 2;I 0 I 2 4 I I a i 2 Jl b I I hi x у с;1 Овий и модели-квазиапалога 5 и. Модель-квазианалог 4 начальных условий вырабатывает сигналы, соогветству|ощие невязкам В уравнении (S), а модель-квазиана lol 5 инзертороь — с00 1 ВетствуlollIHE IIBBsi3каъ! В

ypaBlIeш1и (2). Эти невязки поступают на в: Оды формирователей б, и б„штрафной функции, Iia выходах ко Горь|х 00p23) lo Гся пары составляющих штрафнои функциH в соответствии с Выражениями (i) и (5). Общая ш 1 раф|12я фу 1|кция, равна!1 су iiìe штрафной функци|! начальных услоьий и штра!рной функции инверторов, H.»eeT единственный минимум, соответствующий рсшенлясм систем уравнений (2) и (3) . Работа гибридной вычисли ГельнОЙ маши11ы В этом режил1с заклlочается В отыскании этого минимума. Составляющие штрафной функции поступаю" на входы формирователя i производной, где каждая из i!ap сост« вляlощих ш Гр аф11 011 функции преобразуется в соответствии с выражением (7), а полученные сигналы суммирую|ся. Пара выходных сигналов формирователя 6! штрафной функции в этом режиме отключается по ко»анде автомата 8 режимов работы.

В режиме решения решается задача вида (1) и (2). На выходах модели-аналога 3 сис Ге:!1ы функций Выр«0«тыв«10тся Гекущие Значения системы функции Э, которые поступают на входы формирователя б, штрафной функции. На Выходах формирователя б! ш-рафной функции образуются составляющие штрафной функции в соответствии с выражениями (4) и (5) . Модель-квазианалог 5 инверторов вмес|е с формирова Геле;i Gq штрафHî1i функ|,ии работают так ке, как и в предыдущем режиме. Общая штрафная функция

/ — fI + /21 (9) где ji .! f — штрафные функции систем уравн .Ièl! (1) и (2), соответственно имеет несколько мини,|умов в соответствии с количество:, решений задачи (1) и (2) . Работа гибридной вычислительной машины в этом режиме заключается в отыскании координат одного из мип!!Му IOB. Составляющие штрафной функции с выходов формирователей ái и Gq штрафных функций поступают на входы формирователя 7 производной, где каждая из

1 «р составляющих штрафной функции преоор 23уеТсН В coo TBCTCTBHH с В1>1ражсн лсм (7), а полученные сигналы суммируются. В результате образуется производная по времени от штрафной функции (9) . Поступающая от

352584 формирователя 62 штрафной функции пара сигналов в этом режиме отключается по команде автомата 8 режимов работы. Во всех режимах выход формирователя 7 производной является выходом аналогового вычислительного устройства 1.

Выходной сигнал f аналогового вычислительного устройства поступает на вход преобразователя 9 аналог — цифра, который вырабатывает выходной сигнал о в соответствии с выражением (8).

Выходной сигнал о преобразователя 9 аналог — цифра поступает на вход цифрового устройства 10, которое вырабатывает серию сигналов в виде последовательности взаимно ортогональных векторов, компоненты которых могут принимать лишь два значения +1 и — 1.

Выходные сигналы цифрового устройства 10 являются управляющими сигналами преобразователя 2 цифра — аналог, на выходах которого образуются напряжения, определяющие траекторию поиска. Г1олученная траектория имеет вид непрерывной ломаной линии со взаимно ортогональными прямолинейными участками.

В целом работа гибридной вычислительной машины характеризуется следующим образом.

При прямолинейном движении по выбранному направлению анализируется изменение штрафной функции. Если штрафная функция убывает (o = О), движение в выбранном направлении сохраняется, если же штрафная функция возрастает (o = 1), то вначале направление движения изменяется на ортогональное к предыдущему, затем производится реверс в этом направлении, после чего снова происходит переход на новое направление и

5 т. д. до тех пор, пока штрафная функция не начнет убывать. Такая организация поиска дает возможность быстро находить минимум в выбранной зоне. Выбор зоны, в которой отыскивается минимум. осуществляется опе10 ратором в режиме исходного положения путем соответствующего выбора начальных условий Хо.

15 Предмет изобретения

Аналоговое вычислительное устройство для гибридных вычислительных машин, содержащее соединенные последовательно преобразо20 ватель цифра — аналог, модель-аналог системы функций и формирователи штрафной функции и производной, о тл и ч а ю ще е ся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости решения задачи и у-рощения устройства, оно со25 держит автомат режимов работы, модельквазианалог начальных условий и модель-квазианалог инверторов, причем выход автомата режимов работы присоединен к одному из входов формирователя производной, а выходы

50 модели-квазианалога няча IbHblx условий и модели-квазиапалога инверторов, присоединенных своими входа п к выходу преобразователя цифра — аналог, через формирователи штрафной функции подключены к другим

35 входам формирователя производной.

852584

Составитель Г. Сорокин

Техред Т. Курилко

Корректор А. Степанова

Редактор Л. Утехина

Заказ 2314/6 Изд. Мз 732 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПЕ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Г

1

I !

1

l ! !! !