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

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, кибернетика, № 5).

Известно устройство для выбора решений задач многокритериальной оптимизации 1. Это устройство обеспечивает определение обобщенных показателей эффективности многокритериальных задач, однако использует для этого ранжировку показателей по субъективно задаваемым их весовым коэффициентам. Кроме того, данное устройство не учитывает информацию о

требуемом (номинальном) уровне показателей и относительных предельно допустимых отклонениях показателей от этих уровней.

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 блоков умножения. Это устройство обеспечивает выбор лучшего в смысле принятого набора показателей решения, но обладает низким быстродействием и сложной функциональной схемой.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

VI

О

ел со

Сл)

сл

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве, содержащем группу блоков задания показателей, группу блоков задания допусков, группу блоков памяти показателей, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации и группу сумматоров, введены блок выбора минимума, группа генераторов одиночных импульсов, элемент задержки и группа элементов задержки. При этом считывающие входы j-ro блока задания показателя, j-ro блока задания допуска и j-ro блока памяти показателей объединены и соединены со входом j-ro генератора одиночных импульсов и j-ro элемента задержки (j+ 1,п, где п - количество компонентов в каждом варианте решения). Выходы j-x блоков задания показателя и блоков задания допуска соединены с выходами j-x блоков вычисления со- ставляющей свертки векторной информации, другие входы которых соединены с входами соответствующего блока памяти показателей, управляющий вход соединен с выходом соответствующего генератора одиночных импульсов, а информа- ционные выходы соединены с соответствующими входами сумматоров. Это позволило одновременно осуществить расчет обобщенного показателя для всех вариантов решения и сократить время их расчета в m раз по сравнению с известным (где m - количество вариантов решения). Выходы сумматоров соединены с соответствующими входами блока выбора минимума, что обеспечивает определение оптимального решения за один шаг, тогда как в известном устройстве необходимо для этого m шагов. Кроме того, в j-м блоке вычисления составляющей свертки векторной информации предполагается вычисление значений YIJ /Pij/Pj-l|/yj, i 1,rn, а выбор оптимального решения в предлагаемом устройстве осуществляется по минимуму сверток векторной информации вида Qi 2, YJJ, ,m,

J 1

то есть в обобщенном показателе не используется значение нормирующего делителя. Это позволило упростить устройство за счет исключения из функциональной схемы группы сумматоров, группы делителей, двух групп квадраторов и группы умножителей.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит блоки задания показателей Ij, блоки задания допусков 2j, блоки памяти показателей 3j, блоки вычисления составляющей свертки векторной информации 4j, сумматоры 5j, блок 6 выбора минимума, 7j элементы задержки, 8j генераторы

и

одиночных импульсов, 9 элемент задержки, , признаковые выходы 10| и вход запуска устройства 11 (9j 1,n, i 1,m).

Устройство работает следующим обра- 5 зом.

Обозначим набор показателей решений (векторов) черезЦРц}/, 1,m, j 1,n, где т - количество вариантов решений, п - количество показателей в каждом решении. Все 10 компоненты решения PIJ, i 1,m запоминается в блоке 3j. Вектор номинальных значений показателей обозначим //Pj//,j 1, каждое значение PJ запоминается в соответствующем блоке 1j. BeKTOpjJyji/j 1|г относи- 15 допусков запоминается в блоках 2j, J-1,n.

Решение начинается подачей импульса соответствующей длительности на вход 11 запуска устройства. При этом импульс поступает на считывающие входы блоков 1i, 2i, 3i и входы элемента задержки 7i и генератора одиночных импульсов 8i. Значения Р1,И 1, PI, i 1,m, i 1,m поступают на входы блока 4i, и в них осуществляется расчет значений Yn iPii/Pi - 11/ Xj, i 1,m. Через время, достаточное для расчета, появляется импульс на выходе генератора одиночных импульсов 8i, который поступает на управляющий вход блока 4i и значения Yn, i 1 ,m с выходов блока 4i поступают на соответствующие входы сумматоров 5i, i 1,m. Длительность импульса генераторов одиночных импульсов 8j, j 1,n должна обеспечивать работу сумматоров 5i, i 1,m. По завершению этих процессов появляется импульс на выходе элемента задержки 7ч и начинается второй шаг работы, который как и все последующие будет аналогичен рассмотренному первому шагу решения. По завершению п-го решения сигнал с выхода элемента задержки 7п поступаетнасчитывающие входы сумматоров 5j, i 1,m и вход элемента задержки 9. При этом с выходов сумматоров значения обобщенных показателей вариантов решений Qi 2 Yij, I 1 m поступают на соответJ 1

ствующие информационные входы блока выбора минимума. При появлении сигнала с выхода, элемента задержки 9 он поступает на управляющий вход блока выбора минимума бив блоке осуществляется выбор минимального значения Qj, I 1,m. Об оптимальности К-го решения свидетельствует сигнал уровня логической единицы на признаковом выходе 10к.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает без повышения уровня субъективизма существенное увеличение быстродействия за счет одновременного

20

25

30

35

40

45

50

55

формирования обобщенных показателей всех вариантов решений и одношагового их сравнения, а также упрощение устройства за счет использования более простой свертки векторной информации и обобщенный показатель.

Формула изобретения

Устройство для выбора оптимальных решений, содержащее группу блоков задания показателей, группу блоков задания допусков, группу блоков памяти показателей, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации и группу сумматоров, группа информационных входов каждого из которых подключена к соответствующим выходам каждого из блоков вычисления составляющей свертки векторной информации группы, группа информационных входов каждого из которых подключена к выходам соответствующих блока задания, показателей группы, блока задания допусков группы и к группе выходов соответствующего блока памяти показателей группы, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, дополнительно введены блок выбора минимума, группа генераторов одиночных импульсов, элемент задержки и группа последовательно соединенных элементов задержки, вход

первого из которых является входом запуска устройства, а вход каждого из которых подключен соответственно к входу соответствующего генератора одиночных импульсов группы, к считывающему входам

соответствующих блока задания показателей группы и блока задания допусков группы, к группе считывающих входов соответствующего блока памяти показателей группы, выход последнего элемента задержки группы подключен к входу элемента задержки и к считывающему входу каждого сумматора группы, вход каждого из которых подключен к соответствующему информационному входу блока выбора минимума,

управляющий вход которого подключен к выходу элемента задержки, а группа выходов является группой признаковых выходов устройства, выход каждого генератора одиночных импульсов группы подключен к

группе считывающих входов соответствующего блока вычисления составляющей свертки векторной информации группы.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть исполь- зовано для решения задачи многокритериальной оптимизации. Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства. Устройство содержит группу блоков задания показателей, группу блоков задания допусков, группу блоков памяти показателей, группу блоков вычисления составляющей свертки векторной информации, группу сумматоров, группу генераторов одиночных импульсов, группу элементов задержки и блок выбора минимума. Повышение быстродействия достигается одновременным формированием обобщенных показателей всех сравниваемых решений и одношаговым выбором оптимального решения в блоке выбора минимума, а упрощение - реализацией более простой зависимости для формирования обобщенных показателей. 1 ил.