Електронна модель задачі про призначення

Електронна модель задачі про призначення, яка містить джерела струму в кожному рядку та в кожному стовпчику матричної структури, кожний елемент якої має послідовно і зустрічно з'єднані діод і регульоване джерело напруги, виконане у вигляді потенціометра, підключеного до стабілізованого джерела напруги, спільного для всього рядка, яка відрізняється тим, що для підвищення точності та швидкодії діод виконаний у вигляді світлового діода, і додатково введений фоторезистор, оптично з'єднаний з світловим діодом, а між потенціометром і від'ємним полюсом стабілізованого джерела напруги приєднаний додатковий резистор. Пропонований пристрій стосується галузі обчислювальної техніки, більш детально - моделювання задач дослідження операцій. Відома електронна модель транспортної задачі складається з джерел току і регульованих джерел напруги, з'єднаних послідовно і зустрічне з діодами (Пухов. Г.Е Избранные вопросы теории математических машин. Изд. АН УССР, Київ 1964 стор. 210-211). Така модель була створена і виготовлялась промислове. (Васильев В. В., Клепікова А. М., Тимошенко А.Г "Решения задач оптимального планирования на электронных моделях", Київ 1966 р. стор. 61-63.). В цій моделі в якості регульованих джерел напруги використовувалися потенціометри, у яких крайні точки з'єднані з стабілізованим джерелом напруги, а середні точки з'єднані з відповідними діодами. Напрям діоду і джерела напруги зустрічні. Задача про призначення відрізняється від транспортної тим що, значення даних в рядках і стовпчиках мають однакові (одиничні) значення і матриця квадратна, тобто кількість претендентів дорівнює кількості посад. Розв'язання задачі також має одиничні значення. (Наявність, або відсутність току в кожній гілці моделі). Ця схема моделювання транспортної задачі вибрана нами як прототип. Приклад відомої моделі задачі розміром 2x2 приведено на Фіг.2. Тут 1,2- джерела струму, які моделюють претендентів; З, 4 - джерела струму, які моделюють посади; 5, 6 - стабілізовані джерела напруги; 7-10 - потенціометри; 11-14 -діоди. Горизонтальне джерело струму 1 позитивним полюсом з'єднано з потенціометрами 7 і 8, а джерело струму 2 аналогічно з'єднано з потенціометрами 9 і 10. Вертикальне джерело струму 3 негативним полюсом з'єднано з катодами діодів 11 і 12, а вертикальне джерело струму 4 з'єднано з катодами діодів 13 і 14. Інші полюси джерел струму з'єднані з спільною точкою ("землею"). Аноди діодів 11-14 відповідно з'єднані з середніми точками потенціометрів 7-10. Потенціометри 7, 8 крайніми точками з'єднані з стабілізованим джерелом напруги 5, а потенціометри 9, 10 крайніми точками з'єднані з стабілізованим джерелом напруги 6. Таким чином, кожне горизонтальне джерело струму з'єднано з кожним вертикальним джерелом струму через двополюсник, який еквівалентний послідовно з'єднаним діоду та регульованому джерелу напруги. В цій схемі струми, які течуть через двополюсники пропорційні оптимальному плану розподілу продукту між користувачами з мінімальними транспортними витратами. Це справедливо, якщо джерела напруги і діоди мають ідеальні характеристики, тобто внутрішній опір джерела напруги і діоду дорівнюють нулю. В дійсності падіння напруги на діоді та на внутрішньому опорі джерела напруги змінюють величину напруги двополюсника. Це спотворює результат і призводить до помилок. Для одержання правильного результату необхідно корегувати значення напруги двополюсників. Що сповільнює процес отримання результату. 4110 Метою пропонованої корисної моделі є підвищення точності та швидкості отримання результату при розв'язанні задачі про призначення. Суть корисної моделі полягає в тому, що в пристрої, який містить джерела струму в кожному рядку та в стовпчику матричної структури, кожний елемент якої містить послідовно і зустрічне з'єднані діод і регульоване джерело напруги, новим є те, що в кожному елементі матричної структури в якості діода використовується світловий діод і додатково резистор та фоторезистор, оптично з'єднаний з світловим діодом. Таке з'єднання не зустрічається в моделях для розв'язання задач дослідження операцій. Таке з'єднання використовується для автоматичного зменшення напруги двополюсника, по якому тече струм зовнішнього джерела струму. В пропонованій моделі включення оптронної пари забезпечує єдність струму для кожного стовпчика та кожного рядка. Це суттєво при розв'язанні задачі про призначення. В пропонованому пристрої завдяки використанню заявленої сукупності ознак з'являється нова властивість - автоматичне зменшення напруги в тих двополюсниках, в яких тече струм зовнішнього джерела струму. Завдяки цій властивості пристрій має позитивний ефект підвищується точність та швидкодію та виконується індикація двополюсників, по яким тече струм. З цього витікає, що пропонований пристрій має суттєві відмінності. Сутність пропонованого пристрою пояснюється кресленням. Тут на Фіг.1 зображена принципова електрична схема пропонованого пристрою, а на Фіг.2 - схема прототипу. Пристрій Фіг.1 має матричну структуру для моделювання квадратної матриці розміром 2x2. Він містить: 1 -4 джерела струму; 5, 6 - стабілізовані джерела напруги; 7-10 - потенціометри; 11-14 - світлові діоди; 15-18 - фоторезистори, оптично з'єднанні з світловими діодами; 19-22 - оптронні пари; 23-26 - додаткові резистори. Горизонтальне джерело струму 1 позитивним полюсом з'єднано з потенціометрами 7 і 8, та фоторезисторами 15 і 16, а джерело струму 2 аналогічно з'єднано з потенціометрами 9 і 10, та фоторезисторами 17 і 18. Вертикальне джерело струму 3 негативним полюсом з'єднано з катодами світлових діодів 11 і 12, а вертикальне джерело струму 4 з'єднано з катодами діодів 13 і 14. Інші полюси джерел струму з'єднані з спільною точкою ("землею"). Аноди діодів 11-14 відповідно з'єднані з середніми точками потенціометрів 7-Ю. Потенціометри 7, 8 крайніми точками з'єднані з позитивним полюсом стабілізованого джерела напруги 5 та відповідно з точками з'єднання додаткових резисторів 23 і 24 з фоторезисторами 15 і 16, а потенціометри 9, 10 крайніми точками з'єднані з позитивним полюсом стабілізованого джерела напруги 6 та відповідно з точками з'єднання додаткових резисторів 23 і 24 з фото резисторами 17 і 18. Паралельно з кожним потенціометром приєднані фоторезистори 15-18, а середня точка кожного потенціометра з'єднана з анодом відповідного світлового діоду 11-14. Таким чином, кожне горизонтальне джерело струму з'єднано з кожним вертикальним джерелом струму через двополюсник, який еквівалентний послідовно з'єднаним діоду та регульованому джерелу напруги. В кожній гілці може текти струм від горизонтального до вертикального джерела струму. Як і в відомому пристрої, токи від горизонтальних джерел розподіляються по гілках таким чином, щоб сумарна потужність для всіх елементів матриці була мінімальна. Це відповідає оптимальному розподілу транспортної мережі. При одиничних значеннях струму джерел 1-4 мінімум потужності відповідає мінімуму суми напруг в гілках , по яким тече струм. Якщо встановити величини джерел напруги в гілках пропорційно елементам матриці неефективності діяльності претендентів на відповідних посадах, то струми в гілках відповідають розподілу претендентів на посадах з мінімальним значенням неефективності. Якщо задана матриця ефективної діяльності претендентів, то вона перетворюється в матрицю неефективності змінного знака на зворотній і додаванням величин максимального елементу для всіх елементів матриці. Наприклад, якщо сумарна напруга на потенціометрах 8 і 9 між середньою точкою , з'єднаним з позитивним положенням джерел напруги 5 і 6, менше, ніж відповідні падіння напруги на потенціометрах 7 і 10, то струм потече через діоди 12 і 13, а діоди 11 і 14 будуть закриті. Як і в прототипі, падіння напруги на діоді та на частині потенціометра збільшить напругу двополюсника. Але відкриті світлові діоди 12 і 13 впливають світловим потоком на відповідні фоторезистори 16 і 17, які зменшують свій опір. Це веде до зменшення напруги на потенціометрах 8 і 9 за рахунок збільшення напруги на додаткових резисторах 24 і 25. Тому загальна напруга цих двополюсників не збільшується, а зберігається, або навіть зменшується. При зменшенні напруги в двополюсниках, по яким тече струм джерела струму, не може бути розгалуження струму в одному рядку або стовпчику. Навіть при однакових значеннях напруг в двох двополюсниках струм потече через той двополюсник, який в момент включення схеми мав трохи меншу напругу. При будь яких значеннях напруг двополюсників, струм буде протікати в кожному рядку та в кожному стовпчику лише один раз і не розгалужуватись. Це забезпечує миттєвий розв'язок задачі про призначення, тобто підвищується швидкість отримання результату і точність. Крім того, відкриті діоди виконують функції індикаторів двополюсників, по яким тече струм джерела струму. Якщо джерела струму періодично змінюють величину струму і приймають також нульове значення, то в цьому випадку пристрій автоматично буде визначати оптимальний розв'язок автоматично навіть при зміні напруг двополюсників. 4110 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601