Устройство для моделирования влияния климатических ритмов на развитие растительной популяции Советский патент 1981 года по МПК G06G7/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИЮВАНИЯ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ШТМОВ НА РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИИ

I

Изобретение относится к области аналогового моделирования и предназначено для моделирования влияния сложных ритмов климатических условий на рост и развитие раст1иельной популяции.

Известно устройство для моделирования популяции, содержащее группы нейронных элементов, коммутаторы, ключи, злементы задержки, сумматоры и филы р..

Известное устройство может бялть использовано для моделирования циклов развития по пулящв животных {1.

Однако жо не может задавать ритмы растительной лопуляции, активность которого Модулирует уровень питания псшуляции животных.

Шиболее близким по технической сущности является устройство для моделирования иейрошкж сети, содержащее группы нейронных элементов, , злементы задержки, преобразиаатели частоты в напряжение, выходной нейронный элемент и генератор импульсов.

Устройство предназначено для модеш1рсжания растительной популяции. Активность каждого нейронного злемевта в известном у :тройстве

охарактеризует сезонность развития растательной популяции 12.

Однако источником, запусканицим устройство в работу, является генератор импульсов, активность которого не учитывает ритмы климатических условий, как например, ритмы температуры, влажность, которые оказывают влияние на ритмы развития растительнсж популяции.

Целью изобретения является раппирение функциональных возможностей за счет учета рит10мов климатических условий.

Указанная цель достигается тем, чтО в устройство, содержащее блок моделирования растительной популяции и генератор импульсов, дополнительно введены группы нейронных менте, сумматоры, разделительные диоды, преобразователь напряжения в частоту и блок формирования выходных импульсов, причем входы всех нейронных элементов первой и второй групп объединены и подключены к выходу ге20нератора импульсов, выход i-ro нейронного элементе первой гргуппы соединен с i-ым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к nej)вому входу третьего сумматора, выход которого соединен с анодом первого разделительного диода и катодом второго разделительного диода, аяод которого подкшочен к второму входу второго сумматора, выход которого через преобразователь напряжения в частоту и блок форфшрования выходных импульсов соединен « входом блока моделирования растительной популяции, выход i-ro нейронного элемента вто рой труты подключен к i-му входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, четвертый вход которого подключен к катоду первого разделитель ного диода. На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2 - схема нейронного элемента; на фиг. 3 - схема блока моделирования растигельной популяции. Устройство содержит блок 1 моделирования растительной популяции, генератор 2 импульсов, блоки 3 моделирования климатических условий, каждый из которых содержит нейронные элементы 4 и сумматор 5, сумматоры 6 и 7, диоды 8, преобразователь 9 напряжения в частоту и блок 10 формирователя вь1ходных импульсов. Нейронный элемент 4 содержит преобразователи 11 частоты в напряжение возбуждающих входов, преобразователи 12 частоты в напряжение тормозных входов, сумматор 13, преобразователь 14 напряжения в частоту, блок 15 формировашя выходных импульсов, элемент 16 задержки, сумматор 17, ключ 18, источник 19 напряжения, диод 20, ключ 21. Блок 1 моделирования растительной популяНИИ содеряост ключи 22 и 23, группы 24 и 25 нейронных элементов 26 и 27, элементы задерЖ ки 28, преобразователи 29 частоты в напряжение, нейронный элемент 30. Устройство работает следующим образом. Сигналы с выхода генератора 2 импульсов поступают на возбуждающий вход каждого нейронного элемента 4 блока 3. Веса возбуждающих входов элементов 4 задаются в определенном раотределении согласью условиям эксперимента. Частотно-импульсные сигналы генератора 2 преобразуются в напряжение на выходе преобразователя 11 частоты в напряжение и напряжение подается ва вход сумматора 13. С выходи сумматора 13 напряжение поступает на первый вход сумматора 17 вход 5 и на вход преобразователя 14 напряжения в частоту. На вторш вход сумматора 17 подается напряжешк противоположной полярности с выхода 19 напряжения через ключ 18, норматное положение которо;го открытое. Пока напряжение на первом вхо854 де сумматора 17 меньше напряжения на его втором входе, диод 20 запирает выход сумматора 17 и напряжение с его выхода дальше ие проходит. Одновременно на сумматора 13 начинает расти напряжение благодаря положительной обратной связи с выхода блока 15 формирователя выходных импульсов через блок 16 задержки на возбуждающий вход нейронного элемента 3, вес которого равен 1. Начиная с момента, когда напряжение на первом входе сумматора 17 превысит напряжение на его втором входе, на выходе сумма тора 17 изменяется полярность напряжения и на выходе диодного элемента 20 появляется напряжение, которое управляет ключами 18 и 21. Ключ 18 переходит в закрытое положение и остается закрытым, пока на выходе диода 20 существует ншряжение, т.е. до тех пор, пока напряже1ше на выходе сумматора 13 не снизйТся до нуия, ключ 21, нормальное положение которого закрытое, переходит в открытое положение и сигаалы с выхода генератора 2 поступают на тормозной вход нейронного элемента, вес которого задается больше единицы. Напряжение на выходе преобразователя 12 частоты в напряжение подается на инвертируюищй вход сумматора 13. Так как коэффициент отрицательной обратной связи больше единицы, то напряжение на выходе сумматора 13 начинает снижаться и через некоторое время достигает нуля. Отсутствие напряжения на выходе сумматора 13 приводит к исчезновеш ю напряжения на выходе сумматора 17 и выходе диода 20. Исчезновение нгафяженйя на выходе диода 20 восстановит первоначальное состояние ключей 18 и 21, что даст начало новому циклу работы нейронного элемента 4. Таким образом, на выходе нейронного элемента 4,напряжение испытьшает закономерные циклические колёбатш, характеристика которых зависит от номинала истотаика 19 напряжения и весов возбуждающего входа и тормозного входа нейронного элемента, задающих скорость нарастания и скорость падения напряукетя. Соответствующий выбор этих характеристик для каждого нейронного элемента 4 блока 3 пршодит к тому, что колебания напряжения на выходах нейронных элементов 4 блока 3 асинхронны друг пруту. Это позволяет нутем суммирования напряжений с выходов н ронных Элементов 4 в сумматоре 5 получать на выходе каждого бдока 3 сложные ритмы ко лебашй напряжения, моделирующие ритмы колебаний климатических условий, например тем, нйратурных. Естественно, что при этом размах .колебания напряжения на выходе нейронного 58 элемента, моделирующего годовой цикл изменения температуры, превышает в несколько раз амплитуду колебания напряжения на выходе нейронного элемента, моделирующего многолетний цикл. Таким образом на выходе сумматора 5 можно получить модель жаркого или холодаого лета. Аналотичны распределения величин колебаний напряжения и в других блоках, моделирующих, например, влажность (елимата. При этом установка пределов выходных напряжею1й,и величины периодов предусматривает учет конкретных местных условий. Для моделирования общего влияния раэличных клшматическйх условий (например темперагуры я влажности) на раэвитие растительной популящга 1}апряжение с выходов сумматоров 5 подается на входы сумматора 6 и одновременно на входы сумматора 7. При моделировании влияния сротиощеиий влажности и температуры напряжение с выхода одаого из блоков 3 подается на неинвершрующий вход, а напряжение с другого - на инвертирующий вход сумматора 7 с таким расчетом коэффициентов входов, «побы при (Я1тимальном соотношении температу| 1 и влажности (напряжений на выходах сум MatofXffi 5), напряжение на выходе сумматора 7 было равно нулю. Если это соотнощение наруша ется, то напряжение на выходе сумматора 7, не зависимо от полярности, при помощи диодов 8 подается на входы сумматора 6 и вычитается из напряжений, подаваемых на другие входы. Таким образом, можно учитьшать совкюстное влияние климатических факторов на раэвитие растительной псэтуляции. Учет влияния ритмов климатических условий позволяет повысить точность моделирования растительных популя1щй а следовательно, и всей экологической системы, включающей популяции травоядных и плотоядных животных. Формула изобретения Устройство для моделирования влиянияклиматических ритмов на развитие растительной популяции, содержащее блок моделироващш растительной популяции и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета ритмов климатических условий, в него дополнительно введены группы нейронных элементов, сумматоры, разделительные диоды, преобразователь напряжения в частоту и блок формирования выходных импульсов, причем входы всех нейронных элементов первой н второй групп объединены и подключены к выходу генератора импульсов, выход i-ro неиро.1ного элемента первой группы соединен с i-ым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с анодом первого разделительного диода и катодом второго разделительного диода, анод которого подключен к второму входу второго сумматора,, выход которого через преобразователь напряжения в частоту и блок формирования выходных импульсов соединен с входом блока моделирования растительной популяции, выход f-ro нейронного элемента второй группы подключен к i-му входу четвертого сумматора, выход которого соединен со вторым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, четвертый вход которого подкпючен к катоду первого разделительного диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2716369/18-24, кл. G 06 G 7/60, 29.06.79. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке РР 2675140/18-24, кд. G 06 G 7/60, 18.05.79 (прототип).

iMW

Фиг1