Устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия

Устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области специализированной вычислительной техники, а именно к устройствам для выбора оптимальных решений, и может найти применение при выборе оптимальных решений из ряда возможных вариантов как при проектировании, так и в процессе эксплуатации различных больших и сложных систем.

Известны устройства для выбора оптимальных решений (например, патент РФ, №2150743, МКИ G06G 7/122, G06G 7/48, заявл. 24.03.1999, опубл. 10.06.2000 г.), которое содержит четыре элемента памяти показателей, два блока выбора минимума, вычитатель, сумматор и группу из трех индикаторов.

Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в том, что с его помощью нельзя осуществить выбор оптимального варианта в случае, если рассматриваемая пара вариантов описывается совокупностью ранжированных по важности более чем двух частных показателей, т.е. в случае, когда наиболее приемлемым является метод главного критерия.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятое за прототип устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия чисел (патент РФ 2256218, МПК G06G 7/122, G06F 7/02, заявлено 19.12.2002, опубл. 10.07.2005 г), содержащее две группы элементов памяти показателей по М элементов в каждой группе, М блоков сравнения, имеющих по два входа и три выхода, две группы ключей по М-1 элементов в каждой, два элемента ИЛИ, три индикатора.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства для выбора оптимальных решений методом главного критерия, является неоднозначность решения для некоторых значений показателей. Например, для М=15 при значениях показателей первой группы (от старшего к младшему): 00000100000000 и значениях показателей второй группы (от старшего к младшему): 00000000000100 все индикаторы прототипа в результате вычислений будут установлены в состояние «1», хотя, очевидно, что, применяя метод главного критерия, результатом будет включение только первого индикатора (поз. 8 на чертеже).

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности обработки информации за счет включения только одного индикатора для всех возможных значений параметров.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия, содержащее две группы элементов памяти показателей по М элементов в каждой группе, М блоков сравнения, имеющих по два входа и три выхода, две группы ключей по М-1 элементов в каждой, два элемента ИЛИ, три индикатора, причем выход первого элемента памяти показателей первой группы соединен с первым входом первого блока сравнения, выход первого элемента памяти показателей второй группы соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход i-го элемента памяти показателей первой группы соединен с информационным входом (i-1)-го ключа первой группы (i=2,…, М), выход i-го элемента памяти показателей второй группы соединен с информационным входом (i-1)-го ключа второй группы (i=2,…, М), выход j-го ключа первой группы соединен с первым входом (j+1)-го блока сравнения (j=1,…, M-1), выход j-го ключа второй группы соединен с вторым входом (j+1)-го блока сравнения (j=1,…, M-1), первые выходы всех блоков сравнения подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого индикатора, вторые выходы всех блоков сравнения подключены ко входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго индикатора, третий выход первого блока сравнения соединен с управляющими входами первых ключей первой и второй групп, дополнительно содержит М-1 элементов И, причем третий выход (j+1)-го блока сравнения соединен с первым входом j-го элемента И (j=1,…, M-1), третий выход первого блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И, выход k-го элемента И соединен с управляющими входами (k+1)-х ключей первой и второй групп, и вторым входом (k+1)-го элемента И, (k=1,…, М-2), выход (M-1)-го элемента И подключен к входу третьего индикатора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для выбора оптимальных решений методом главного критерия.

Устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия содержит две группы элементов памяти показателей по М элементов в каждой группе 1₁…1_M и 2₁…2_M, М блоков сравнения 3₁…3_M, имеющих по два входа и три выхода две группы ключей по М-1 элементов в каждой 4₁… 4_M-1 и 5₁…5_M-1, два элемента ИЛИ 6 и 7, три индикатора 8, 9, 10, М-1 элементов И 11₁…11_M-1. Элементы устройства соединены следующим образом. Выход первого элемента памяти показателей первой группы 1₁ соединен с первым входом первого блока сравнения 3₁, выход первого элемента памяти показателей второй группы 2₁ соединен с вторым входом первого блока сравнения 3₁, выход i-го элемента памяти показателей первой группы 1_i соединен с информационным входом (i-1)-го ключа первой группы 4_i-1, i=2,…, М, выход i-го элемента памяти показателей второй группы 2_i соединен с информационным входом (i-1)-го ключа второй группы 5_i-1, i=2,…, М, выход j-го ключа первой группы 4_j соединен с первым входом (j+1)^_ го блока сравнения 3_j+1, j=1,…, M-1, выход j-го ключа второй группы 5_j соединен с вторым входом (j+1)-ого блока сравнения 3_j+1, j=1,…, M-1, первые выходы всех блоков сравнения 3₁,…3_M подключены к входам первого элемента ИЛИ 6, выход которого подключен к входу первого индикатора 8, вторые выходы всех блоков сравнения 3₁,…3_M подключены к входам второго элемента ИЛИ 7, выход которого подключен к входу второго индикатора 9, третий выход первого блока сравнения 3₁ соединен с управляющими входами первых ключей первой и второй групп 4₁ и 5₁, третий выход (j+1)-го блока сравнения 3_j+1 соединен с первым входом j-го элемента И 11_j, j=1,…, M-1, третий выход первого блока сравнения 3₁ соединен с вторым входом первого элемента И 11₁, выход k-го элемента И 11_k соединен с управляющими входами (k+1)-х ключей первой и второй групп 4_k+1 и 5_k+1, и вторым входом (k+1)-го элемента И 11_k+1, k=1,…,М-2, выход (M-1)-го элемента И 11_M-1 подключен к входу третьего индикатора 10.

Предложенное устройство предназначено для выбора оптимальных решений методом главного критерия (Давлетшин Г.З. Методы многокритериальной оптимизации параметров технических систем. Оценка их качества. - Калининград Московской области: ЦНИИмаш, 1993, с. 61), который состоит в следующем. Рассматриваются два варианта какой-либо сложной системы, каждый из которых задан совокупностью из М (М>=2) строго упорядоченных (ранжированных) по важности показателей. Сравнение вариантов осуществляется путем попарного сопоставления их однотипных параметров. При этом в первую очередь сравниваются их первые, наиболее важные показатели, и лучшим признается тот вариант, у которого значение этого показателя будет большим. Если же величины первых показателей обоих вариантов окажутся одинаковыми, переходят к сравнению значений вторых показателей, и лучшим признается тот вариант, у которого значение второго показателя будет большим. Если же значения и вторых показателей окажутся равными между собой, то переходят к сравнению значений третьих показателей, и т.д. до тех пор, пока не будет выявлено первое превосходство показателя очередного параметра одного варианта над показателем соответствующего параметра другого варианта; вариант, сравниваемый показатель которого будет большим, и признается лучшим вариантом. Если же значения всех показателей сравниваемых вариантов окажутся попарно равными между собой, то такие варианты признаются эквивалентными, т.е. равноценными между собой.

Работает устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия следующим образом.

В процессе подготовки устройства к работе в каждый из элементов памяти показателей 1 первой группы записывается значение соответствующего показателя первого варианта, а в каждый из элементов памяти показателей 2 второй группы - значение соответствующего показателя второго варианта. Последовательность записи в элементы памяти показателей осуществляется в порядке убывания важности соответствующих частных критериев. Работа устройства начинается с того, что на входы первого блока сравнения 3₁ поступают с первых элементов памяти показателей (1₁ и 2₁) обеих групп значения первых, наиболее важных, частных критериев сопоставляемых вариантов. Если значение первого показателя первого варианта окажется большим, чем значение первого показателя второго варианта, то на первом выходе первого блока сравнения 3₁ появится выходной сигнал, который поступает на вход первого элемента ИЛИ 6, с выхода которого поступает на вход первого индикатора 8, обеспечивая тем самым его срабатывание и соответствующую сигнализацию. Если же большим окажется значение первого показателя второго варианта, то выходной сигнал первого блока сравнения 3₁ появится на его втором выходе, и поступит он через второй элемент ИЛИ 7 на вход второго индикатора 9, вызывая его срабатывание и соответствующую сигнализацию. Если же значения первых показателей обоих вариантов окажутся равными между собой, то появляется выходной сигнал на третьем выходе первого блока сравнения 3₁, который поступает на управляющие входы первой пары ключей (4₁ и 5₁) обеих групп, обеспечивая тем самым поступление значений вторых показателей со вторых элементов памяти (1₂ и 2₂) первого и второго вариантов на соответствующие входы второго блока сравнения 3₂. Далее, если значение второго показателя первого варианта окажется большим, чем значение второго показателя второго варианта, то на первом выходе второго блока сравнения 3 появится выходной сигнал, который поступит на вход первого элемента ИЛИ 6, с выхода которого поступит на вход первого индикатора 8, обеспечивая тем самым его срабатывание и соответствующую сигнализацию. Если же большим окажется значение второго показателя второго варианта, то выходной сигнал второго блока сравнения 3 появится на его втором выходе, и поступит он через второй элемент ИЛИ 7 на вход второго индикатора 9, вызывая его срабатывание и соответствующую сигнализацию. Если же значения и вторых показателей обоих вариантов окажутся равными между собой, то появится выходной сигнал на третьем выходе второго блока сравнения 3₂, который поступит через элемент И 11₁ на управляющие входы второй пары ключей (4₂ и 5₂) обеих групп, обеспечивая тем самым поступление значений третьих показателей первого и второго вариантов с третьих элементов памяти (1₃ и 2₃) на соответствующие входы третьего блока сравнения 3₃ и т.д. Процесс выявления лучшего варианта будет проходить аналогично описанному выше до тех пор, пока не будет выявлено превосходство по какому-либо параметру одного варианта перед другим, в результате чего на выходе соответствующего элемента И 11 формируется сигнал «0», который формирует на выходах всех последующих элементов И 11 сигнал «0», запрещающий дальнейшее сравнение. Если сравниваемые варианты окажутся идентичными между собой по всем М показателям, то после попарного сопоставления между собой всех М показателей обоих вариантов на выходе элемента И 11_М-1 появится выходной сигнал «1», что приведет к срабатыванию третьего индикатора 10, сигнализирующего об идентичности обоих вариантов. Срабатыванием одного из индикаторов (8, 9 или 10) и завершается процесс сопоставления между собой сравниваемых вариантов, а, следовательно, и выбор из них наилучшего, т.е. оптимального.

Сравним характеристики прототипа и заявленного устройства.

В прототипе при сравнении первых показателей результат сравнения формируется на третьем выходе первого блока сравнения 3₁. Обозначим задержку сигнала в блоке сравнения 3 через Т_ср, а время, необходимое на срабатывание ключа, через Т_кл. Тогда сравнение i-х показателей (M>i>2) произойдет через время T=T_cp×(i-1)+Т_кл×(1-2). В промежутке времени (0…Т) на выходе i-го блока сравнения 3_i, до которого еще не дошел результат предыдущего сравнения, сигнал «0», который поступает на управляющие входы ключей 4_i и 5_i. Поскольку значение сигнала на управляющих входах ключей 4_i и 5_i равно «0», то и на их выходах сигнал «0». Блок сравнения 3_i+1 сравнивает эти два значения и формирует на своем третьем выходе сигнал «1», который поступает на управляющие входы ключей 4_i+1 и 5_i+1. Указанные ключи пропускают соответствующие значения показателей соответственно на первый и второй входы блока сравнения 3_i+2. Если показатели разные, то или на первом или на втором выходе блока сравнения 3_i+2 формируется сигнал «1», который поступает через соответствующий элемент ИЛИ на соответствующий индикатор. Поскольку указанный процесс происходит одновременно во всей схеме устройства - прототипа, то состояние индикаторов для большинства значений элементов памяти 1 и 2 может не соответствовать действительному решению.

В предложенном устройстве за счет введения новых элементов и связей между ними, сравнение в любом разряде, возможно, только если все предыдущие значения равны. Это обеспечивает однозначность и достоверность полученного решения.

Устройство для выбора оптимальных решений методом главного критерия, содержащее две группы элементов памяти показателей по M элементов в каждой группе, M блоков сравнения, имеющих по два входа и три выхода, две группы ключей по М-1 элементов в каждой, два элемента ИЛИ, три индикатора, причем выход первого элемента памяти показателей первой группы соединен с первым входом первого блока сравнения, выход первого элемента памяти показателей второй группы соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход i-го элемента памяти показателей первой группы соединен с информационным входом (i-1)-го ключа первой группы (i=2, …, M), выход i-го элемента памяти показателей второй группы соединен с информационным входом (i-1)-го ключа второй группы (i=2, …, M), выход j-го ключа первой группы соединен с первым входом (j+1)-го блока сравнения (j=1, …, M-1), выход j-го ключа второй группы соединен с вторым входом (j+1)-го блока сравнения (j=1, …, M-1), первые выходы всех блоков сравнения подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу первого индикатора, вторые выходы всех блоков сравнения подключены ко входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго индикатора, третий выход первого блока сравнения соединен с управляющими входами первых ключей первой и второй групп, отличающееся тем, что содержит М-1 элементов И, причем третий выход (j+1)-го блока сравнения соединен с первым входом j-го элемента И (j=1, …, M-1), третий выход первого блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И, выход k-го элемента И соединен с управляющими входами (k+1)-х ключей первой и второй групп, и вторым входом (k+1)-го элемента И, (k=1, …, М-2), выход (M-1)-го элемента И подключен к входу третьего индикатора.