ВСЕСОЮЗНАЯ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/122 

1

Изобретение касается электронного моделирования задач оптимального программирования и может быть использовано при построении моделей для решения целочисленных задач о распределении средств на оборудование, о закупке сырья, о распределении средств между различными отраслями промышленности, о расходе горючего, загрузке корабля и т. п.

Известное устройство для решения задачи оптимального распределения однородного ресурса, содержаш,ее двухвходовые суммируюш,ие усилители постоянного тока, управляемые ключи и регулируемые источники э.д.с., решает только частную задачу оптимального распределения однородного ресурса.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач путем создания устройства, позволяющего с высоким быстродействием получить целочисленное решение задачи оптимального распределения однородного ограниченного ресурса.

С этой целью в устройство введены инвертирующий усилитель, элемент аналоговой памяти, два распределителя импульсов и конденсаторы.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства (для наглядности изображено устройство, для оптимального распределения двух единиц ресурса и его целых частей по трем пунктам потребления).

Устройство содержит регулируемые источники э.д.с. /-9; управляемые ключи Ю-27;

инвертирующий усилитель 28; двухвходовые суммирующие усилители постоянного тока 29-31; конденсаторы 52-34; элементы 55-37 аналоговой памяти на усилителях постоянного тока; распределитель импульсов 38; выходы

39-43 распределителя импульсов 55; логические схемы разделения 44 и 45; распределитель импульсов 46; выходы 47 и 48 распределителя импульсов 46; шина нулевого потенциала 49. Источники предназначены для моделирования коэффициентов исходной матрицы. Коэффициенты строк матрицы выражают степень дохода от вложения в пункты потребления долей ресурса, равных нулю для первой строки, единице - для второй и двум - для

третьей.

Ключи 10-12 предназначены для поэтапного подключения шины нулевого потенциала 49 к входам источников э.д.с., моделирующих коэффициенты соответствующих столбцов матрицы.

Ключи 13-21 служат для подключения выходов источников э.д.с., к вторым входам соответствующих суммирующих усилителей. При этом попарно суммируются напряжения, моделирующие такие коэффициенты произвольных двух столбцов, сумма индексов которых 2.

Двухвходовые суммирующие усилители постоянного тока, собранные в схему индикатора экстремального напряжения, предназначены для формирования соответствующих сумм из двух напряжений и выбора максимальной из них. Это напряжение фиксируется соответствующим элементом 35-37 аналоговой памяти.

Принцип работы устройства состои г в следующем.

На первом цикле оптимизации ресурс распределяется между двумя произвольпыми пунктами потребления, например между первым и вторым.

Потенциал с выхода 47 распределителя импульсов 46 замыкает ключи // и У2; присоединяющие шину нулевого потенциала 49 па входы источников Э.Д.С., моделирующих коэффициенты первого и второго столбцов матрицы.

На каждом такте работы устройства потенциалы с выходов 39-41 распределителя импульсов 38 включают те ключи устройства, с помощью которых па вторые входы суммирующих усилителей поступают напряжения соответствующих источников э. д. с.

На первом такте распределяется доля ресурса, равная нулю, на втором - единице и т. д.

Так например, па третьем такте генератора импульсов замыкаются ключи 15, 16, 18, 19, 20, 21 и 27, при этом на суммирующем усилителе 29 суммируются напряжепия источников э.д.с. 5 и 8, а на суммирующих усилителях 30 и 31- источников 5 и 6 к 2 к 9. Максимальная из этих сумм через ключ 27 поступает на вход элемента аналоговой памяти 37. Таким образом, после трех тактов работы устройства выполняется оптимальное распределение ресурса п всех его -частей по двум пунктам потреблепия. При этом величипа напряжения на выходе индикатора экстремального напряжения соответствует ожидаемому доходу от полученного распределения двух единиц ресурса, а место экстремума определяет стратегию распределения.

Так, например, если на третьем такте экстремальное напряжение окажется па выходе суммирующего усилителя 30, то это означает, что первый и второй пупкты потребляют по единице ресурса, так как этот суммирующий усилитель суммирует напряжения /па третьем такте/, соответствующие коэффициентам матрицы, выражающим степень дохода от вложения одновременно единицы ресурса в первый пункт потребления и единицы - во второй.

Таким образом, после первого цикла оптимизации на элементах аналоговой памяти 35-57 будут зафиксированы напряжения, полученные в результате оптимального распределения ресурса между первым и вторым пунктами потребления.

При следующем такте работы устройства замыкаются ключи 22, 24, 26 и указанные напряжения передаются на первые входы соответствующпх суммирующих усилителей, где запоминаются конденсаторами 32-34.

Прп последнем такте работы устройства потенциал с выхода 43 распределителя импульсов 39 поступает на вход распределителя импульсов 46. При этом, усправляющий потенциал появится на выходе 48 распределителя импульсов 46, и к шине нулевого потенциала 49 подключается источники э.-д. с. Л 4, 7, моделирующие коэффициенты третьего столбца матрицы.

После второго цикла оптимизации будет получено решение, соответствующее оптимальному вложению ресурса и его долей в предыдущие пункты потреблепия (в первый, второй вместе) и в третий (последний пункт потребления). Таким образом, после всех циклов оптимизации, число которых равно числу пунктов потреблепия, уменьшенному па единицу, определяется, какая доля ресурса должна быть вложена в последний пункт потребления. Так, если после двух циклов оптимизации экстремальное напряжение появится на выходе суммирующего усилителя 0, это значит, что в третий пункт потребления необходимо вложить единицу ресурса. После этого решается задача распределения ресурса /уменьшенного на количество долей, вложенных в последний пункт потребления/ между оставшимися пунктами.

Этот процесс несложно автоматизировать. При количестве пупктов потребления, равном П1, задача будет решена максимум после 1т-1/ циклов оптимизации. Количество суммирующих усилителей и устройств аналоговой памяти зависит только от числа частей ресурса /rt-j-l/ и не зависит только от числа пупктов потребления.

Предмет изобретения

Устройство для решения задачи оптимального распределения . однородного ресурса, содержащее двухвходовые суммирующие усилители постоянного тока, управляемые ключи и регулируемые источники э.д.с., отличающееся тем, что целью расширения класса решаемых задач в него введены инвертирующий усилитель, элементы аналоговой памяти, два распределителя импульсов и конденсаторы, причем выход каждого из двухвходовых суммирующих усилителей постоянного тока через управляемые ключи, подключенные управляющими входами к выходам первого распределителя пмпзльсов, и через соответствующий элемент аналоговой памяти соединен с первым входом двухвходового суммирующего усилителя постоянного тока, вторые входы двухвходовых суммирующих усилителей постоянного тока и вход ипвертирующего усилителя соединены с выходами регулируемых источников э.д.с., через вторые ключи, управляющие входы которых подключены к выходам первого распределителя импульсов, соединенного со входом второго распределителя импульсов, к выходам которого подключены управляющие

входы третьих ключей, подключенных входами к шине нулевого потенциала, а выходами к входам регулируемых источников э.д.с., причем

выходы двухвходовых суммирующих усилителей постоянного тока соединены с выходом инвертирующего усилителя.