Устройство для выбора многокритериальных решений Советский патент 1992 года по МПК G06F15/419 

1

(21)4891835/24 (22) 13.12.90 (46)30.09.92. Бюл. №36 (72) С.А.Васильковский, С,М.Кашин, А.Н.Хомяков и Н.И.Ячкула

(56)Авторскре свидетельство СССР Ns1167623, кл. G 06 G 7/122, 1983.

Авторское свидетельство СССР Ns 1244672, кл. G 06 F 15/20, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ

(57)Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для решения задач многокритериальной оптимизации. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Устройство содержит группу блоков задания показателей, группу вычисления составляющей свертки векторной информации, группу блоков вычисления составляющей свёртки векторной информации, группу сумматоров, блок выбора максимального кода, генератор одиночных импульсов, группу элементов задержки, элемент задержки, группу блоков задания признака компоненты вектора и группу блоков выбора экстремальных значений. Повышение точности достигается за счет исключения из алгоритма определения сверток векторной информации субъективно назначаемых номинальных значений показателей и их допусков, а повышение быстродействия - за счет одновременного расчета слагаемых обобщенных показателей всех вариантов решения и реализации одношаговой процедуры выбора из них оптимального решения. 1 ил.

СП

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при выборе решений многокритериальных задач проектирования больших систем, векторной оптимизации, задач оптимизации работы технологических объектов по нескольким показателям (см., например, Р.Б.Статников, И.Б.Матусов. Многокритериальное проектирование машин - М.: Знание, 1989, Математика и кибернетика, №

5).

Известно устройство 1 для выбора решений задач многокритериальной оптимизации (см., например, авт.св. СССР № 549815, 767778, кл, G 06 С 7/122). Это устройство обеспечивает определение обобщенных показателей многокритериальных задач, однако использует для этого ранжировку показателей по субъективно задаваемым их весовым коэффициентам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для выбора оптимальных решений 2, содержащее блок сравнения, блок памяти, группу блоков задания показателей, группу блоков задания допусков, группу блоков памяти показателей, три группы сумматоров, две группы квадраторов, три группы блоков деления, группу блоковумно- жения. Это устройство обеспечивает выбор лучшего в смысле принятого набора показателей решения, но обладает низким быстродействием и использует субъективно задаваемое номинальное значение показателей и их относительные допуски.

VJ О СЛ 00 СО 4

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее группу блоков задания показателей, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации и группу сумматоров, введены блок выбора максимального кода, генератор одиночных импульсов, группа элементов задержки, элемент задержки, группа блоков задания признака компоненты вектора и группа блоков выбора экстремальных значений.

При этом считывающие входы j-ro блока задания показателей и j-ro блока задания признака компоненты вектора (j 1,п, где п - количество компонент в каждом варианте решения) объединены со входом генератора одиночных импульсов и соединены со входом запуска устройства. Выходы j-ro блока задания показателей соединены со входами j-ro блока вычисления составляющей свертки векторной информации и с информационными входами j-ro блока выбора экстремальных значений, управляющий вход которого соединен с выходом j-ro блока задания признака компоненты вектора, другой вход блока вычисления составляющей свертки векторной информации соединен с выходом соответствующего блока выбора экстремальных значений. Управляющие входы j-x блоков вычисления составляющей свертки векторной информации соединены с выходом генератора одиночных импульсов, а их считывающие входы соединены с выходами j-x элементов задержки. Информационные выходы блоков составляющей свертки векторной информации соединены с соответствующими входами сумматоров. Это позволило реализовать одновременное определение обобщенного показателя для всех вариантов решения, чем сократить время их расчета. Кроме того, в j-м блоке вычисления составляющей свертки векторной информации предполагается вычисление значения YIJ Pij/P3j, при желательной максимизации j-й компоненты и YJJ P3j/Pij, при желательной минимизации j-й компоненты варианта решения (P3j - экстремальное значение параметра, определенное j-м блоком выбора экстремальных значений; i 1, m, где m - количество вариантов решения. При этом, если желательно максимальное значение j-ro показателя решения, то P3j max (Pijjn P3j minjPij при желательном минимальном значении j-ro показателя.

Выбор оптимального решения в предлагаемом устройстве осуществляется по максимуму сверток векторной информации

и

вида QI

J 1

YIJ, i 1, m. Таким образом, в

10

15

20

25

обобщенном показателе не используются субъективно назначаемые номинальные значения показателей и их относительных допусков, что исключает субъективизм из расчетов и повышает точность расчетов. Кроме того, одновременный расчет всех слагаемых сверток векторной информации по всем вариантам решения и одношаговый выбор оптимального решения позволили существенно повысить быстродействие предлагаемого устройства по сравнению с известным.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит блоки задания показателей 1j, блоки задания признака компоненты вектора 2j, блоки вычисления составляющей свертки векторной информации 3j, блоки выбора экстремальных значений 4j, сумматоры 5i, блок 6 выбора максимального кода, элементы задержки 8), элемент задержки 9, генератор одиночных импульсов 7, признаковые выходы 11i и

30

40

вход запуска устройства 10(1 1, m, j 1, п).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом решения значения j-x компонент решения - Pij вводятся в блоки задания показателей 1 j (i 1, m, j ТГп), а в блоки 2j задания признака компоненты вектора вводятся значения 1, если желате- ос лен максимальный уровень j-ro показателя, и О, если желателен минимальный уровень этого показателя. Решение начинается подачей сигнала уровня логической единицы на вход 10 запуска устройства. При этом сигнал поступает на считывающие входы блоков 1j, 2j (j ) и на вход генератора одиночных импульсов. С выхода блока 2j на управляющие входы блоков 4j и 3j (j fTn) поступает сигнал единичного уровня, если желательным является максимум, и сигнал нулевого уровня, если желательным является минимум значения j-ro показателя.

Значения PJJ (i ТГгп) поступают на входы блоков 3j и на входы блока выбора экстремальных значений 4j, с выхода которого экстремальное значение P3j поступает на входы блоков 3j. Через время, достаточное для срабатывания блоков выбора экстремальных значений, появляется импульс на выходе генератора одиночных импульсов 7, который поступает на управляющий вход блоков 3j и вход первого элемента задержки 8i. При этом в блоках3j осуществляется расчет значений YIJ (, m) I Через время, задаваемое первым элементом задержки

45

50

55

риантов решений QI ij, (i 1, m)

j 1

поступают на соответствующие информационные входы блока 6 выбора максимального кода и в блоке осуществляется выбор максимального значения Qi, i 1, m. Об оптимальности К-го решения свидетельствует сигнал уровня логической единицы на признаковом выходе 11 к.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности за счет исключения из алгоритма определения сверток векторной информации субъективно назначаемых номинальных значений показателей и из допусков, а также повышение быстродействия за счет одновременного расчета слагаемых обобщенных показателей всех вариантов решения и реализации одношаговой процедуры выбора из них оптимального решения.

Формула изобретения Устройство для выбора многокритериальных решений, содержащее группу блоков задания показателей, группу сумматоров, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации, выходы каждого из которых подключены к соответствующим входам каждого из сумматоров группы, выходы каждого из блоков задания показателей группы подключены к соответствующим входам соответствующего блока вычисления составляющей свертки векторной информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, дополнительно введены группа блоков задания признака компоненты вектора, блик выбора максимального кода, генератор одиночных импульсов, группа блоков выбора экстремальных значений,

группа последовательно соединенных элементов задержки, элемент задержки, вход которого подключен к выходу последнего элемента задержки группы, а выход - к считывающему входу каждого сумматора группы и к управляющему входу блока выбора максимального кода, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих сумматоров группы, а входы являются признаковыми выходами устройства, вход генератора одиночных импульсов является входом запуска устройства и подключен к считывающему входу каждого блока задания признака компоненты вектора, к группе считывающих входов каждого блока

задания показателей группы, а выход подключен к входу первого элемента задержки группы и к группе управляющих входов каждого блока формирования составляющей свертки векторной информации, группа считывающих входов которого подключена к выходу соответствующего элемента задержки группы, первая группа информационных входов - к группе выходов блока задания показателей группы и к группе информационных входов блока выбора экстремальных значений группы, вторая группа информационных входов - к выходу блока выбора экстремальных значений группы, группа входов задания режима - к выходу

блока задания признака компоненты вектора группы и к входу задания режима блока выбора экстремальных значений группы.