Устройство для моделирования влияния климатических ритмов на развитие растительной популяции

Устройство для моделирования влияния климатических ритмов на развитие растительной популяции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 85802()

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соммалмстмческмх

Реслублмк (6f ) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлен 13.12.79 (2! ) 2855486/18-24 . {51)N. Кл. с присоединением заявки И—

G 06 G 7/60

3Ьвударвтвевый квмитвт

CCCP ае двлвм ивебувтвний н втврмтий

1 (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень М 31 {ДЯ) УЛК 681 333

% (088,8) Дата опубликования описания 23.08.81

В. Л. Кузьменко 1 ."»";

° «" ч а .ч, М ° .

Ф

Львовский государственный медицинский институт

1 (72) Автор мзобфетеммя (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ РИТМОВ

HA РАЗВИТИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Изобретение относится к области аналогово го моделирования и предназначено для Моделирования влияния сложных ритмов климатических условий на рост и развитие растительной популяции.

Известно устройство для моделирования популяции, содержащее группы нейронных элементов, коммутаторы, ключи, элементы задержки, сумматоры и фильтр.

Известное устройство может быть использо<О вано для моделирования циклов развития по пулящя животных (т1.

Однако оно не может задавать ритмы растительной популяции, активность которого модулирует уровень "питания" популяции животных.

5$

Наиболее близким по технической сущности является устройство для моделирования нейронной сети, содержащее группы нейронных элементов, ключи, элементы задержки, преобразователи частоты в напряжение, выходной нейронный элемент и генератор импульсов.

Устройство предназначено для моделирования растительной популяции, Активность каждого иенронного элемента в известном устройстве

: характеризует сезонность развития растительной популяции (2J.

Однако источником, запусканицим устройство в работу, является генератор импульсов, активность которого не учитывает ритмы климатических условии, как например, ритмы температуры, влажность, которые оказывают влияние на ритмы развития растительной популяции. .Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет учета ритмов климатических условий, Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок моделирования растительной популяции и генератор импульсов, дополнительно введены группы нейронных weментов, сумматоры, разделительные диоды, преобразователь «апряжения в частоту и блок фор- . мирования выходных импульсов, причем входы всех нейронных элементов первой и второй групп объединены и подключены к выходу генератора импульсов, выход i-го нейронного элемента первой группы соединен с i-ым входом первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора и к пер85802 вому 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 i-го нейронного элемента второй группы подключен к i-му входу четверто- 10 го сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и третьим входом второго сумматора, четвертый вход ко- торого подключен к катоду первого разделительного диода. 15

На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг. 2 — схема нейронного элемента, на фиг. 3 — схема блока моделирования растительной популяции.

Z0

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 выходных 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 формирования выходных импульсов, элемент 16 задержки, сумматор 17, ключ 18, источник 19 напряжения, диод 20, ключ 21.

Блок 1 моделирования растительной популяции содержит ключи 22 и 23, группы 24 и 25 нейронных элементов 26 и 27, элементы задержки 28, преобразователи 29 частоты в напряже- 40 ние, нейронный элемент 30, Устройство работает следующим образом.

Сигналы с выхода генератора 2 импульсов поступают на возбуждающий вход каждого нейронного элемента 4 блока 3. Веса возбухсца- 4 ющих входов нейронных элементов 4 задаются в определенном распределении согласно условиям эксперимента. Частотно-импульсные сигналы генератора 2 преобразуются в напряжение на выходе преобразователя 11 частоты в напряже50 ние и напряжение подается на вход сумматора 13. С выхода сумматора 33 напряжение поступает на первый вход сумматора 17, вход сумматора 5 и на вход преобразователя 14 напряжения в частоту. На второй вход суммато.ра 17 подается напряжение противоположной полярности с выхода источника 19 напряжения через ключ 18, нормапное положение которо-,,го открытое. Пока напряжение на первом вхо0 4 де сумматора 17 меньше напряжения на его втором входе, диод 20 запирает выход сумматора 17 и напряжение с его выхода дальше не проходит. Одновременно на выходе 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 сумматора 17 изменяется полярность напряжения и на выходе диодного элемента 20 появляется напряжение, которое управляет ключами 18 н

21. Ключ 18 переходит в закрытое положение и остается закрытым, нока на выходе диода20 существует напряжение, т.е. до тех пор, пока напряжение на выходе сумматора 13 не снизится до нуля, ключ 21, нормальное положение которого закрытое, переходит в открытое положение и сигнаты с выхода генератора 2 поступают на тормозной вход нейронного элемента, sec которого задается больше единицы, Напряжение на выходе преобразователя 12 частоты в напряжение подается на инвертирующий 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 исчезновению напряжения на выходе сумматора 17 и выходе диода 20.

Исчезновение напряжения 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 испьпывает закономерные циклические колебания, характеристика которых зависит от номинала историка 19 напряжения и secos возбуждающего входа и тормозного входа нейронного элемента, задающих скорость нарастания и скорость цадення напряжения.

Соответствующий выбор, этих характеристик дпя каждого нейронного элемента 4 блока 3 приводит к тому, что колебания напряжения на выходах нейронных элементов 4 блока 3 асинхронны друг другу. Это позволяет путем суммированы напряжений с выходов нейронных элементов 4 в сумматоре 5 получать на выходе каждого блока 3 сложные ритмы колебаний: напряжения, моделирующие ритмы колебаний климатических условий, например температурных. Естественно, что при этом размах колебания напряжения на выходе нейронного

Формула изобретения

Устройство для моделирования влияния климатических ритмов на развитие растительной популяции, содержащее блок моделирования растительной популяции и генератор импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностеи 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-го неиролного 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 напра кения в частоту и блок формирования выходных импульсов соединен с входом блока моделирования растительной популяции, выход i-го 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 подключен к катоду первого разделительного диода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке

Ю 2716369/18 — 24,кл. G 06 G 7/60, 29.06.79.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ,М 2675140/18-24, кл. G 06 G 7/60, 18.05.79 (прототип) .

85802 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

"холодного" "лета". Аналогичны распределения величин колебаний напряжения и в других блоках, моделирующих, например, влажность климата. При этом установка пределов выходных tO напряжений и величины периодов предусматривает учет конкретных местных условий.

Для моделирования общего влияния различных климатических условий (например температуры и влажности) на развитие растительной И цопуляции напряжение с выходов сумматоров 5. подается на входы сумматора 6 и одновременно на входы сумматора 7. При моделировании влияния соотношений влажности и температуры напряжение с выхода одного из блоков 3 по- 2о дается на неинвертирующий вход, а напряжение с другого — на инвертнрующий вход сумматора 7 с таким расчетом коэффициентов входов, чтобы при оптимальном соотношении температуры и влажности (напряжений на выходах сум-25 маторов 5), напряжение на выходе сумматора 7 было равно нулю. Если это соотношение нарушается, .то напряжение на выходе сумматора 7, независимо от полярности, при помощи диодов 8 подается на входы сумматора 6 и вычитается @ иэ напряжений, подаваемых на другие входы.

Таким образом, можно учитывать совместное . влияние климатических факторов на развитие растительной нопуляции.

Учет влияния ритмов климатических условий позволяет повысить точность моделирования растительных популяций, а следовательно, и всей экологической системы, включающей популяции травоядных и плотоядных животных. и