УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ТРАПЕЦИЕВИДНЫХ НЕЧЕТКИХ ИНТЕРВАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике, служит для объединения трапециевидных нечетких интервалов и предназначено для использования в вычислительных комплексах при математическом моделировании.

Известны генераторы случайных чисел, содержащие блоки памяти, сумматоры, вычитатели, умножители, делители, блоки извлечения квадратного корня, блоки формирования экспоненциальной зависимости, элементы И и ИЛИ.

Эти генераторы позволяют формировать случайные числа, распределенные практически по любым законам. Использование указанных упомянутых генераторов предполагает предварительное построение и обработку кривых распределений с целью получения характеризующих их коэффициентов. Недостатком устройств является отсутствие возможности формировать кривые распределений, в том числе и трапециевидные, в ходе моделирования.

Известно вычислительное устройство, содержащее блок памяти, сумматоры, вычитатели, умножители, делители, элементы И и ИЛИ, которые при определенных взаимосвязях позволяют производить расчеты согласно реализуемым в нем зависимостям.

Это устройство также не позволяет осуществлять объединение трапециевидных нечетких интервалов.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет объединения трапециевидных нечетких интервалов.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, дополнительно включены первый, второй и третий блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый и второй блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, первый.четвертый блоки коммутации, пятнадцатый управляющий вход каждого из которых и семнадцатый, соединены с входом запуска устройства, первый.четырнадцатый входы соответственно первого, второго и третьего блоков коммутации подключены соответственно к первому.четырнадцатому, пятнадцатому.двадцать восьмому, двадцать девятому. cорок второму выходам блока памяти 1, а первый.четырнадцатый выходы этих же блоков коммутации соединены соответственно с первым.четырнадцатым входами и блоков сложения 8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый.четвертый выходы которых подключены соответственно к первому.четвертому, шестому.девятому входам первого блока сложения 9 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами и к шестому.девятому входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, десятый и пятый входы последнего соединены соответственно с пятнадцатым выходом третьего блока коммутации и пятнадцатым выходом второго блока коммутации, последний выход подключен также к десятому входу первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход которого соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, а второй.пятый выходы подключены к первому.четвертому входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, подключенного первым.пятым выходами к двенадцатому.шестнадцатому входам четвертого блока коммутации, который подключен также первым.четвертым входами к первому.четвертому выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, пятым входом к пятнадцатому выходу первого блока коммутации, шестым. десятым входами к первому.пятому выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, одиннадцатым входом к сорок третьему выходу блока памяти, а первый.пятнадцатый выходы четвертого блока коммутации 5 являются выходами устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для случая, когда число разновидностей множеств трапециевидных нечетких интервалов по высоте равно 3 и максимально возможное число нечетких интервалов в каждом множестве также равно 3.

Устройство содержит блок памяти коэффициентов 1, блоки коммутации 2-5, блоки сложения 6-8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, блоки 9 и 10 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, вход запуска 11, выходы 12-54 блока памяти 1, входы 55-96 и выходы 97-141 блоков коммутации 2-4, входы 142-183 и выходы 184-195 блоков сложения 6-8, входы 196-215 блоков сложения 9-10, выходы 240-254 блока коммутации 5, выходы 255-259 блока сложения 9, управляющие входы 216, 217, 218 и 260 соответственно блоков коммутации 2-5.

Блок памяти 1 и блок коммутации 2 раскрыты на фиг.2.

Блок памяти 1 построен на регистрах памяти (см.фиг.2) в группы 261-264. На фиг. 2 раскрыта группа 261, которая содержит регистры памяти 265-278. Группы 262 и 263 идентичны группе 261. Группа 264 состоит из одного регистра памяти. Таким образом, блок памяти 1 построен на 43 регистрах памяти (14˙ 3 + 1 43).

Блок коммутации 2 (см.фиг.2) содержит группы элементов И 279-292, дешифратор 293, элементы ИЛИ 294-303. Блоки коммутации 3 и 4 аналогичны блоку коммутации 2.

Блок коммутации 5 показан на фиг.3. Он содержит дешифратор 340, группы элементов И 341-356, элементы ИЛИ 357-366. Номера входов и выходов блоков устройства, позволяющие проследить взаимосвязь между всеми элементами, представлены в табл.1.

Блок сложения 6 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами раскрыт на фиг.4. Он содержит сумматоры 304-311, группы элементов И 312-319 и группы элементов ИЛИ 320-323.

Блоки сложения 7 и 8 аналогичны блоку сложения 6.

Блок сложения 9 трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами показан на фиг.5. Он включает делители 324-327, сумматоры 328-335, вычитатели 336 и 337, умножители 388 и 339.

Блок сложения 10 аналогичен блоку сложения 9.

Устройство построено на типовых элементах комбинационного типа, поэтому в исходном состоянии оно готово к работе.

В основе работы устройства лежит известное положение о том, что нечеткая величина S_e M_ij ⊕ Mi_(j+1), где M_ij и M_i(j+1) две трапециевидные нечеткие величины, подобные интервалам, представленным на фиг.6, есть также трапециевидная нечеткая величина , , α_e, β_e, h_e, где и соответственно нижнее и верхнее модальные значения нечеткого интервала (величины) Se;
α_e и β_e левый и правый коэффициенты нечеткости;
h_e высота нечеткого интервала.

Коэффициенты нечеткой величины S_е рассчитываются по следующим зависимостям:
h_e min (h_ij, h_i(j+1)); (1)
α_e= h + (2)
β_e= h + (3)
= +-α_ij-α_i(j+1)+α_e; (4)
= ++β_ij+β_i(j+1)-β_e (5)
Для получения S_e N_ij ⊕ M_i(j+1) как объединения и последующей логической интерпретации полученных результатов целесообразно поступить следующим образом. Вначале разделить совокупность нечетких величин на множества, в каждое из которых включить нечеткие интервалы с равными высотами. Множества выстроить в порядке убывания высот. Далее суммирование осуществить в множествах, а после объединение результатов, полученных в множествах, последовательно, начиная с множества с наибольшей высотой интервала.

При объединении нечетких интервалов с равными высотами используются в целях упрощения устройства и повышения его быстродействия следующие зависимости:
α_e α_ij + α_i(j+1), (6)
β_e β_ij + β_i(j+1), (7)
= +, (8)
= +. (9)
Ниже приводится пример реализации предложенного алгоритма объединения. Исходные данные представлены в табл.2. Число множеств нечетких интервалов с разными высотами равно 3, в первом множестве 3 нечетких интервала, во втором-2 и в третьем-1. Операции разделения на множества нечетких интервалов с разными высотами опущены, так как в устройстве не реализуется. Для упрощения индексы в расчетах опущены.

1) h 1;
α 4+3 7;
β 6+7 13;
30 + 10 40;
50 + 16 66;
2) h 1;
α 3 + 7 10;
β 4 + 13 17;
8 + 40 48;
15 + 66 81;
3) h 0,8;
α 2 + 6 8;
β 5 + 5 10;
24 + 17 41;
32 + 24 56;
4) h 0,5;
α 6 + 0 6;
β 9 + 0 9;
14 + 0 14;
22 + 0 22;
5) h min1; 0,8} 0,8;
α 0,8 + 16;
β 0,8 + 23,6;
48+41-10-8+16 87;
81+56+17+10-26,6 140,4;
6) h min0,8; 0,6} 0,6;
α 0,6 + 18;
β 0,6 + 26,7;
87+14-16-6+18 97;
140,4+22+23,6+9-26,7 168,3;
При решении данного примера посредством предлагаемого устройства на выходах появляются коэффициенты, полученные в пунктах 2, 5 и 6. Геометрическая интерпретация полученных результатов представлена на фиг.7. Объединение всех трапециевидных нечетных интервалов осуществляется за один такт, что повышает быстродействие при математическом моделировании.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в регистре памяти блока памяти 1 заносятся коэффициенты, характеризующие нечеткие интервалы: , , α_ij, β_ij, h_i, k_i, ν где k_i число нечетких интервалов с равными высотами в i-ом множестве, j=
ν число множеств нечетких интервалов с разными высотами в совокупности объединяемых нечетких интервалов, i=
Порядок занесения коэффициентов может быть любым, однако выполняется условие h_i > h_i+1 > h_i+2 (цепи занесения на фиг.1 и 2 не показаны).

П р и м е р размещения коэффициентов множества i 1, j= в регистрах памяти 265-278 приведен в табл.1 (строки 1 и 2). Аналогичны размещения коэффициентов и других множеств (табл.1, строки 6,7 и 11,12). Коэффициент ν заносятся в регистр памяти 264.

При подаче запускающего импульса на вход 11 срабатывают первый.четвертый блоки коммутации 2-5 (cм.фиг.1).

Работа первого.третьего блоков коммутации 2-4 осуществляется следующим образом (рассмотрим на примере первого блока коммутации 2, см.фиг.2). Сигнал запуска поступает на пятнадцатый управляющий вход 216, вызывая срабатывание по первым входам элементов И группы 292, вследствие чего коэффициент К проходит на дешифратор 293 и на одном из выходов 293₁, 293₂, 293₃ появляется сигнал. При К 1 сигнал возникает на выходе 293₁, при К 2 на выходе 293₂, при К 3 на выходе 29₃. В зависимость от этого блока памяти 1 на первый.пятнадцатый выходы 97-108, 111 первого блока коммутации 2 проходят коэффициенты (см. табл. 1), характеризующие либо один нечеткий интервал, либо два, либо три. Одновременно либо на тринадцатом 109, либо на четырнадцатом 110 выходах появляется сигнал, при К 1 или К 2 на тринадцатом выходе 109 ( ν ₁₁ 1), при К 3 на четырнадцатом выходе 110 ( ν ₁₂ 1).

Прошедшие через первый.третий блоки коммутации 2-4 коэффициенты (см. табл. 1) и выработанные управляющие сигналы поступают на первый. четырнадцатый входы 142-183 первого.третьего блоков сложения 6,7 и 8 трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами.

Последние осуществляют сложение по зависимостям (6)-(9) следующим образом (рассмотрим на примере функционирования блока сложения 6, см. фиг.4).

Сумматоры 304 и 308 реализуют зависимость (6), сумматоры 305 и 309 зависимость (7), сумматоры 306 и 310 зависимость (8), сумматоры 307 и 311 зависимость (9). На первый.четвертый выходы 184-187 результаты суммирования поступают с выходов соответственно сумматоров 304, 305, и 307 при ν ₁₁ 1, а при ν ₁₂ 1 с выходов соответственно сумматоров 308, 309, 310 и 311.

Полученные суммы множеств нечетких интервалов имеют разные высоты. Эти суммы (коэффициенты, их характеризующие, см.табл.1) поступает на первый.четвертый и шестой.девятый входы 196-199 и 201-204 первого 9 и шестой.девятый входы второго 10 блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами. На пятый вход 200 блока сложения 9 поступает коэффициент h₁ (он же поступает и на вход 228 блока коммутации 5), на десятый вход 205 этого же блока поступает коэффициент h₂, который также поступает на пятый вход 210 второго блока сложения 10. На десятый вход 215 второго блока сложения 10 поступает коэффициент h₃.

Первый и второй блоки сложения 9 и 10 работают следующим образом (рассмотрим на примере работы блока сложения 9, см. фиг.5). Делители 324, 325, сумматор 332 и умножитель 338 реализуют зависимость (2); делители 326, 327, сумматор 333 и умножитель 339 зависимость (3); сумматоры 328, 329, вычитатель 336 и сумматор 335 зависимость (4); сумматоры 330, 331, 334 и вычитатель 337 зависимость (5).

После сложения первым блоком 9 сумм множеств нечетких интервалов с высотами h₁ и h₂ (cм. табл.1. строки 21 и 22) вторым блоком 10 суммируются полученные коэффициенты с коэффициентами, характеризующими сумму множества нечетких интервалов с высотой h₃.

Полученные результаты (см.табл.1, строки 21-28) через четвертый блок коммутации 5 выдаются на выходы 240-254 устройства.

Четвертый блок коммутации 5 (см.фиг.3) срабатывает под воздействием сигнала запуска, поступающего на семнадцатый управляющий вход 260 группы элементов И 341. На одиннадцатый вход 239 подается коэффициент ν _cсорок третьего выхода 54 блока памяти 1. Этот коэффициент под воздействием сигнала запуска проходит на дешифратор 340, на одном из выходов которого 340₁, 340₂ и 340₃ появляется сигнал. При наличии сигнала на выходе 340₁ результаты вычислений выдаются с первого.пятого выходов 240-244 четвертого блока коммутации 5, на выходе 340₂ с шестого.десятого выходов 245-249, на выходе 340₃ с одиннадцатого.пятнадцатого выходов 250-254.

На этом работа устройства завершится.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет сложения трапециевидных нечетких интервалов.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при математическом моделировании. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет объединения трапециевидных нечетких интервалов. Устройство содержит блок памяти коэффициентов, блоки коммутации, блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными выходами, блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, вход запуска. Цель достигается введением четырех блоков коммутации, трех блоков сложения трапециевидных нечетних интервалов с равными высотами, двух блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами с соответствующими связями. 7 ил. 2 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ ТРАПЕЦИЕВИДНЫХ НЕЧЕТКИХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее блок памяти коэффициентов, отличающееся тем, что в него введены первый, второй и третий блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, первый и второй блоки сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, с первого по четвертый блоки коммутации, входы запуска которых соединены с входами запуска устройства, с первого по четырнадцатый входы первого, второго и третьего блоков коммутации подключены соответственно с первого по сорок второй выходам блока памяти, с первого по четырнадцатый выходы первого, второго и третьего блоков коммутации соединены соответственно с одноименными входами первого, второго и третьего блоков сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, с первого по четвертый выходы которых подключены соответственно с первого по девятый входам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами и с первого по четвертый входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход последнего из которых соединен с пятнадцатым выходом третьего блока коммутации, шестой вход второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами соединен с пятнадцатым выходом второго блока коммутации, подключенным к десятому входу первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, пятый вход которого соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, с второго по пятый выходы первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами подключены с седьмого по десятый входам второго блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, подключенного с первого по пятый выходами к одноименным входам четвертого блока коммутации, с шестого по девятый входы которого подключены с первого по четвертый выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с равными высотами, десятый вход четвертого блока коммутации соединен с пятнадцатым выходом первого блока коммутации, с одиннадцатого по пятнадцатый входы четвертого блока коммутации подключены с первого по пятый выходам первого блока сложения трапециевидных нечетких интервалов с разными высотами, шестнадцатый вход четвертого блока коммутации подключен к сорок третьему выходу блока памяти, с первого по пятнадцатый выходы четвертого блока коммутации являются выходами устройства.