Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков

Аналоговый оптимизатор числа запасных блоков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (iii 752386 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 10.05.78 (2l ) 2616073/18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявки М

G 06 G 7/48

Государственный комитет (23) Приоритет— по денем нзобретеннй н откритнй

Опубликовано 30.07.80, Бюллетень Ж28

Дата опубликования описанип30,07.80 (53) УДК681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Ф. Володось и В, И. Милосердов (7)) Заявитель (54) АНАЛОГОВЫЙ ОПТИМИЗАТОР ЧИСЛА ЗАПАСНЫХ

БЛОКОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения комплекта запасных бло« ков, обеспечивающего минимальный простой технической системы из-аа недостачи запасных блоков при заданном ограниче5 нии на затраты (стоимость, вес, габариты и т.д.) с пуассоновским распределением отказов.

Известно устройство для решения за10 дач нелинейного программирования, содержащее блок интеграторов для изменения аргументов оптимизируемой функции, функциональные преобразователи для получения градиентов оптимизируемой функции, 15 блок сумматоров, множительные блоки, блок формирования весовых коэффициентов, блок усилителей 1).

Наиболее близким по технической сущности является аналоговый оптимизатор, содержащий блоки установки затрат, блок суммирования, переключатель. Кроме этого оптимизатор содержит блоки нелинейности, блоки перемещения, блоки умноже2 ния на постоянный коэффициент, блок развертки, блок изменения градиента, дополнительные блоки суммирования и переключатели (2).

Это устройство псзволяет решать задачу оптимального резервирования градиентным методом при любых законах распределения времени между отказами устройств и содержит блоки нелинейности, блоки перемножения, блок умножения на постоян-f ный коэффициент, сумматоры, блоки установки затрат, блок развертки, блок измерения градиента, блок суммирования и переключатели.

Решение поставленной задачи с помощью известных устройств представляет большие трудности.

Во-первых, для воспроизведения целевой функции для каждой переменной с по мощью блоков нелинейности необходимо вычислять значение этой функции. Во-вто рых, заранее неизвестно количество запасных блоков, для которых необходимо вычислять значения этой функции.. Поэтому

752386

45 й

Р=rYliil „p. (A ) 3

n3+ >i

Р. (n-)= (n. <)!

J при условии

2 n c.

Где Р. р. ) - вероятность простоя техничес55 кой системы из-за недостачи запасных блоков j -го типе; ° — число запасных блоков j - го типа;

-1

1С О 50 использование известных устройств для решения поставленной задачи трубет большого объема предварительных вычислений, соизмеримых с временем решения задачи.

Кроме того, эти устройства содержат боль- 5 шое количество сложных узлов (блоки нелинейности, блок измерения градиента, блоки перемножения). Решение задачи с помощью fi) связано с многократным вычислением градиентов, запоминанием и ана-10 лизом показаний приборов, большого количества переключения, что требует существенных затрат времени.

Iler1ь bизобретения — увеличение быстродействия и упрощение устройства. 15

Указанная цель достигается тем, что в аналоговый оптимизатор содержащий блоки установки затрат, блок суммирования, переключатель, введены блоки формирования приращений целевой функции, блоки 20 умножения на постоянный коэффициент, два блока сравнения, блок формирования коэффициента простоя и реле времени, вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, первый вход которого coåäèíåí 25 с первым выходом блока формирования приращений целевой функции, второй выход которого подключен к входу блока формирования коэффициента простоя, выход каждого блока установки затрат соединен с вхо 30 дом соответствующего блока умножения на постоянный коэффициент и через переключатель соединен со входом блока установки градиента, вЬ>ход которого подклю. чен к второму входу первого блока срав- 35 нения, выход каждого блока умножения на постоянный коэффициент соединен с соответствующим входом блока суммирования, выход которого подключен к входу второго блоке сравнения, 10

Математически задача выбора оптимального комплекта запасных блоков заключается в нахождении такого комплекта запасных блоков, чтобы обеспечить — стоимость запасных блоков

-го типа с — параметр обслуживания.

Задачи (1) (3) относятся к классу задач дискретного программирования. Одним из наиболее приемлемых методов для практического решения этих задач является метод наискорейшего спуска.

Процесс поиска решения (1 ), (3 ) градиентным методом заключается в выборе для каждого g -го типа блока такого наименьшего числа n „., для которого впервые выполняется условие

p„(n„)-P„(n„+ )c hc„-, (4) где n> p - произвольно выбранный градиент.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока формирования приращений целевой функции.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 формирования приращений целевой функции, предназначенный для определения напряжений, пропорциональных приращениям целевой функции, блоки 2 -2 4 установки заЯ трат для установки напряжений, пропорциональных затратам на один блок оптимизируемой системы, блок 3 -31 умножения на постоянный коэффициент для установки количества запасных блоков по каждому типу, блок 4 суммирования, для контроля

М ограничении оптимизируемой функции, блок

5 установки градиента для задания градиента оптимизируемой функции, первый блок

6 сравнения с транспарантом "Установить

Р для выбора оптимального количества

GBBBcHbJx блоков, блок 7 формирования ко- эффициента простоя для определения коэффициента простоя технической системы, реле 8 времени для временного подключения блока 1 к входу блока 7, переключа- тель 9 и второй блок 10 сравнения для сравнения выхода . блока 4 с Ugn.

Блоки 24-2N выполнены в вице стандартных блоков постоянных коэффициентов, В качестче блоков 3 -3 и 5 используются стандартные блоки умножения на постоянный коэффициент. Блок 7 состоит из операционного усилителя в режиме интегрирования кнопки сброса и вольтметра.

Блок 1 формирования приращений функции (фиг. 2) содержит блок 11 задания параметра обслуживания ф,, масштабный блок 12, блок 13 суммирования, блок 14 деления для получения целевой функции, блок 15 вычитания для вычисления значений приращений целевой функции, переклю752386

5 чатель 16, кнопку 17, реле 18 с контакт ными группами 19-33, блок 34-39 запоминания для запоминания промежуточных результатов и результатов вычисления значений целевой функции.

Принцип работы блока 1 формирования прирашения целевой функции (фиг. 2) заключается в следуюшем.

Перед началом работы переключатель

16 устанавливяется в нулевое положение

На блоке 11 устанавливается параметр обслуживания с „соответствующий выбранному типу запасных блоков, Нажимается кнопка 17 и 0 ц подается на вход блока 11 и 13. С выходя блока 11 снимает- 15 ся напряжение пропорциональное с и череа переключатель 16 подается на вход масштабного блока,12. Выходное напряжение с выхода блока 12, пропорциональное

ck подается на вход блока 34 и вход бло- ка 13 суммирования. С выхода блока 13 суммирования снимается напряжение, пропорциональное (1+о ) и подается на вход блока 36. Выходные напряжения с.блоков

34 и 36 через переключающие контакты

23 и 26 подаются на вход блока 14 деления, с выхода которого снимается напряжение пропорциональное ф /(Нф)и запс минается на блоке 38. Это няпряжение соответствует значению целевой функции, когда количество запасных блоков рявно нулюв

На втором шаге переключатель 16 переводится в положение 1, при этом срабатывает реле 18 и перебрасывает все кон- 35 такты в противоположное положение.

Напряжения пропорциональные 0 и (1+

+ 001с выходов блоков 34 и 36 через переключающие контакты 22 и 25 подаются на входы блоков 11 и 13 соответ- .

4Q ственно. С выходя блока 11, снимается напряжение, пропорциональное Ю и через переключатель 16 подается на вход масштабного блока 12, с выхода которого снимается напряжение пропорциональное

45 б /2.Выходное напряжение с блока 12 по2 дается на вход блока 35 и на первый вход блока 13 суммировяния, С выхода блока 13 суммирования снимается напряжение, пропорциональное (оЯ +1+А) и по50 дается на вход блока 37. Напряжения пропорциональные ф /2 и (6 /А+1+g ) с выходов блоков 35 и 37 через перек>цочак>шие контакты 23 и 26 подаются на блок 14

55 деления, с выхода которого снимается сиг4:Р

HIIJI пропорциональный (gg ) ) >что соответствует значению целевой функции, когда количество запасных блоков данно6 го типа равно единице. Это няпряжение подается на вход блока 39. Напряжение с выхода блока 38 (соответствуюшее предыдушему значению целевой функции) и напряжение с выхода блока 39 подаются на вход блока 15 вычитания. С выхода блока 15 вычитания снимается напряжение, пропорциональное приряшению целевой функции АР„(0) ° В дальнейшем работа схемы аналогйчна. Таким образом, с выходов блоков 34 и 35 получяем напряжение > >n;+ q пропорциональное вЂ, что соответству(nI+ h >! ет реализации первого сомножителя в формуле (2), а с выходов блоков 36 и 37 о>

А С > что соответствует реялизации второго сомножителя этой формулы.

Принцип работы устройства (фиг. 1) заключается в следующем.

Задаются произвольным значением градиента h>Q и для каждого типа блока подбирается наименьшее значение F1 для которого впервые выполняется условие (4). По полученным значениям пj проверяется условие (3). Если это условие не выполняется, то необходимо уменьшать значение до тех пор, пока не будет выполнено это условие, Перед решением задачи ня блоках 2 2Н устанавливаются напряжения, пропорциональные затрятям на один блок оптимизируемой функции, а на блоке 4 задается опорное напряжение О оп > пропорциональное величине C . Переключатель 9 устанавливается в положение А . Переключатель

16 блока 1 устанавливается в нулевое положение> а на блоке 11 (фиг. 2) устанавливается параметр обслуживания А„для первого типа запасных блоков.

Выполняется нулевой шяг решения. Нажимается кнопкя 17> срабатывает схема блока и на выходе блока 36 получают значение целевой функции Р„(0).Затем выполняется первый шаг решения.

Переключатель 16 переводится в положение 1 и с выхода блока 1 снимается напряжение, пропорциональное ЬР,> (0).

Напряжения с выходов блока 5 установки градиента и блока 1 сравниваются в блоке 6. Если няпряжение с выхода блока 5 не превышает выходного напряжения блока 1 (т.е. выполняется условие (4), то блок 6 не срабатывает и транспарант

"Установить и " не загорится, Переключатель 16 переводится в положение 9 соответствуюшее n„= 2 и т.д. При загорании транспаранта реле 8 времени под> ключает через контакт 8 второй выход блока 1 ко входу блока 7. На блоке 3, 752386 8 затрат, блок суммирования, переключау тель, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощения устройства, в него введены блок формирования приращений целевой функции, блоки умножения на постоянный коэффициент, два блока сравнения, блок формирования коэффициента простоя и реле времени, вход которого подключен к

10 выходу первого блока сравнения, первый, вход которого соединен с первым выходом блока формирования приращений целевой функции, второй выход которого подключен к входу блока формирования коэффициента

15 простоя, выход каждого блока установки затрат соединен с входом соответствующего блока умножения на постоянный коэффициент и через переключатель соединен со входом блока установки градиента, вы20 ход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, выход каждого блока умножения на постоянный коэффициент соединен с соответствующим входом блока суммирования, выход которого подключен -.,к входу второго блока сравнения, 7 умножения на постоянный коэффициент ус танавливается коэффициент равный номер положения переключателя 6, а сам переключатель возвращается в исходное положение.

Затем переключатель„9 устанавливает са в положение В и выполняется второ шаг ре. ения с помощью переключателя

16. После выполнения Я шагов напряжение на выходе блока 4 суммирования может быть U (положенное ограниче ние израсходовано точно), либо больше

IJ@> (перерасход). В последнем случае на блоке 5 установки градиента устанавливается новое (меньшее) значение градна итал

Схема возвращается в исходное состояние и процедура поиска повторяется, начиная с нулевого шага. B резупьrare рещения задачи напряжение на выходе блока 7 простоя соответствует достигнутому значению целевой функции для всей техни ческой системы, напряжение на выходе сумматора - суммарной затрате, а зафик сированные коэффициенты каждого блока установки величины запаса - числу выбра нных aana оных блоков.

Вследствие введенным новым блокам

:. связей между ними увеличилась скорость получения решения и упростилась реализация аналогового оптимизатора, Форму a изобретения

Аналоговый оптимизаrop числа запасЪ лых блоков, содержащий блоки установки

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

И 497602, кл. Ci 06 G 7/48, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

34 475630, кл. 5 06 6 7/48, 1973 (прототип) .

752386

Составитель A. Яипков

Редактор A. 11олинич Техред И. Асталош Корректор Г. Решетник

Заказ 4751/10 Тираж 751 Подписное

HHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4