Устройство для решения задачи оценки качества ракетно-артиллерийского вооружения

ОБЪЕКТ-УСТРОЙСТВО
МКИ G06F7/38 2003106611
Устройство для решения задачи оценки качества ракетно-артиллерийского вооружения
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для оценки качества вариантов проектируемых образцов ракетноартиллерийского вооружения (РАВ) по совокупности показателей.
Известно вычислительное устройство, содержащее микропрограммный блок управления, два блока памяти, блок задержки, регистр, п умножителей, сумматор (авторское свидетельство СССР № 1057940, 1983). Кроме того, имеется устройство для решения задачи оценки качества РАВ (положительное решение № 4539921/24/02107, 1991), содержащее блок управления, два блока задержки, два блока памяти, п+1 блоков возведения в квадрат, п+2 блоков вычитания, два блока умножения, блок сложения, блок деления, четыре блока коммутации. Недостатком этих устройств является низкая производительность и невозможность получения оценки качества вариантов образцов РАВ на ранних стадиях проектирования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для решения задачи оценки качества РАВ (свидетельство на полезную модель № 19332, 2001), содержащее блок управления, генератор тактовых импульсов, четыре блока памяти, два делителя частоты, п+4 блоков задержки, счётчик, два блока сложения, блок коммутации. Это устройство выбрано в качестве прототипа. Однако он не обладает высокой точностью получаемых результатов из-за неучёта фактора неопределённости при определении значимости единичных показателей.
Цель полезной модели - повышение точности оценки качества вариантов проектируемых образцов РАВ за счёт учёта фактора неопределённости при определении значимости единичных показателей в процессе расчёта обобщённого показателя (критерия).
llllllllliNlijIIIIJillililllllllillillilllli
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для решения задачи оценки качества РАВ, содержащее блок управления, генератор тактовых импульсов, четыре блока памяти, два делителя частоты, п+4 блоков задержки, счётчик, два блока сложения, блок коммутации, дополнительно введены 2т блоков памяти, m блоков сравнения (по минимз му), п+1 блоков сложения, один блок вычитания, один блок деления, m блоков умножения, один блок сравнения (по максимуму) и удалены генератор тактовых импульсов, два делителя частоты, п+4 блока задержки, счётчик, причём первый выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков 3, ... , т+2 памяти, второй выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков т+3, ... , 2т+2 сравнения (по минимуму), третий выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти, четвёртый выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков 3, ... , т+2 памяти, пятый выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков т+3, ... , 2т+2 сравнения (по минимуму), щестой выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения, седьмой выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+3 сложения, восьмой выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+4 сложения, девятый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+5 коммутации, десятый выход блока 1 управления может подключаться контактами блока 3m+n+5 коммутации к управляющему входу блока Зш+п+б памяти или к управляющему входу блока 3m+n+7 вычитания, одиннадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+8 деления, двенадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+9 памяти, тринадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 3m+n+8 деления, четырнадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения, пятнадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 4m+n+10 сложения, шестнадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 4m+n+ll памяти, семнадцатый выход
}0д уёб//
блока 1 управления соединён с управляющими входами блоков Зш+п+Ю, ... , 4m+n+9 умножения, восемнадцатый выход блока 1 управления соединён с управляющим входом блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму), выход первой ячейки блока 2 памяти соединён с входом блока 1 управления и первым информационным входом блока Зт-Ьп+4 сложения, выход второй ячейки блока 2 памяти соединён с входом блока 1 управления, выходы ячеек блоков 3, ... , т+2 памяти соединены с информационными входами соответствующих им блоков т+3, ... , 2т+2 сравнения (по минимуму), выходы блоков ш+З, ... , 2т+2 сравнения (по минимуму) соединены с информационными входами ячеек соответствующих им блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти, выходы ячеек блоков 2т+3, ... , Зш+2 памяти соединены с соответствующими информационными входами блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения и со вторыми информационными входами соответствующих им блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения, выходы блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения соединены с информационным входом блока 3m+n+3 сложения и с первым информационным входом блока 3m+n+8 деления, выход блока Зш+п+З сложения соединён со вторым информационным входом блока 3m+n+8 деления, выход блока 3m+n+4 сложения соединён с первым информационным входом блока 3m+n+7 вычитания, выход блока 3m+n+5 коммутации соединён с информационным входом блока Зш+п+б памяти и со вторым информационным входом блока 3m+n+7 вычитания, выходы блоков 3m+n+6 памяти и 3m+n+7 вычитания соединены с блоком 1 управления, выход блока 3m+n+8 деления соединён с информационными входами ячеек блока 3m+n+9 памяти, выходы ячеек блока 3m+n+9 памяти соединены с первыми информационными входами соответствующих им блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения, выходы блоков Зт+п+Ю, ... , 4m+n+9 умножения соединены с информационным входом блока 4m+n+10 сложения, выход блока 4m+n+10 сложения соединён с информационными входами ячеек блока 4m+n+11 памяти, выходы ячеек блока 4m+n+ll памяти соединены с информационными входами блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму), выход блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму) является выходом устройства.
икание
Предлагаемое устройство реализует следующие теоретические положения.
Для оценки качества вариантов проектируемых образцов РАВ может использоваться критерий Гурвица вида /1/
1  min у + (l - /l)max 7у
Я  пшх
где А - коэффициент, выбираемый лицом, принимающим решение.
Основной недостаток этого критерия связан с произволом выбора значения коэффициента y-l, которое сзлщественно влияет на качество принимаемых решений. Чем опаснее ситуация и серьёзнее её последствия, тем ближе к единице выбирается А и наоборот.
Как известно, в теории статистических решений основой для проведения расчётов является матрица исходных данных
Ь/Овб-//
}
У  где
при соответствующем состоянии «природы П (J  1,п).
Расположим эти эффекты о., а., ... , а„ в неубывающем порядке, что приведёт к изменению матрицы | J||. Обозначим элементы новой матрицы через Ь. Тогда получим матрицу ||Л|| следующего вида
(2) Д (i -1,т} - i-и вариант проектируемого образца РАВ; ТТДУ - }  J  тое состояние «природы ; uf,-- эффект от использования варианта А. проектируемого образца РАВ
в.
11
в.
21
в.
31
ml
Имея такую матрицу, можно перейти к формализации метода выбора коэффициентов Л., /1, ... , Я„ в критерии Гурвица относительно эффектов.
Очевидно, что в данном случае
b,tbAj- }
представляет сумму эффектов, стоящих Е j -м столбце матрицы ||Л||, а
- / /  / -
()
есть среднее значение величин Ь., находящихся в j-м столбце этой же
матрицы.
В свою очередь
I.
является суммой всех эффектов матрицы В и равна сумме всех эффектов матрицы .
Просуммировав неравенства Ь Ь. ... Ь. i  l,mj по индексу / от I до т, получим с учётом (3) соотношение Ь,Ь ... Ь. Откуда, в обозначениях (4), следует, что
b,b2..bn.(6)
В случае, когда .ЛПР оценивает ситуацию как опасную, т.е. оно хочет подстраховаться при выборе варианта проектируемого образца РАВ и ведёт себя при этом достаточно осторожно (проявляет больще пессимизма, чем оптимизма), то показатель его пессимизма А должен быть больше показателя
In
13
23
2п
33
Зп
тЗ
(5) последовательности коэффициентов Я,, Я,, ... ,Я, в частности, обратно
пропорциональных средним эффектам (4), т.е. справедливо соотношение
,: ... .,. ... .Ъг.(7)
Так как неравенство (6) можно представить в несколько другом виде
... ,,(8)
то принцип (7) выбора коэффициентов A.(j  У,т) логично назвать «принципом
невозрастания средних эффектов.
Выразим коэффициенты A.(j  l,n) через эффекты Ь.. Для этого
обратимся к (8). Откуда следует, что -  - (j  2,п). Тогда
b,(j.(9)
Подставляя эти выражения в нормировочное равенство j I, получим
Я  -Я  равенство вида 7  6«-;+/ bk.
bn
Следовательно, для Я будет справедлива формула Я  .
С учётом (4) и (5) последнее выражение существенно упрощается, т.е. можно
записать, что Я.  - .
Подставляя найденное значение Я в (9) и иснользуя (4), легко
определить, что
,(j  l,ky(10)
Таким образом, выбирая в опасной ситуации коэффициенты Яду  Ли) в
соответствии с «нринципом невозрастания средних эффектов, можно увидеть, что 7-й коэффициент Л. представляет собой отношение суммы „
//
о1у
Я bn-j+i
сумме Ъ всех её элементов. Другими словами, коэффициент Я есть доля суммы элементов (п- j +1}-го столбца в сумме всех элементов матрицы ||5||.
Если ЛПР цреисполнено оптимизмом и считает ситуацию безопасной, то показатель его оптимизма Я должен быть больше показателя пессимизма Л.
Это можно выразить набором неубывающей последовательности коэффициентов Л., /1, ... , Я, например, по «принципу неубывания средних эффектов, т.е. прямо пропорционально средним эффектам (4)
. ... .Я  bi.Ь2. ... .Ьп.
Аналогичным способом нетрудно показать, что в данном случае коэффициенты Я выражаются через эффекты следующим образом
,f (У  Л«).(11)
Из формул (10) и (11) видно, что для положительности коэффициентов Я, Я, ... , Я„ достаточно, чтобы все суммы Ь,, Ь, ... , Ь эффектов в каждом
столбце матрицы В были положительными. Или, чтобы они все были
отрицательными.
Устройство, реализующее приведенные теоретические положения, представлено на фиг. 1. Оно содержит блок 1 управления, блоки 2, ... , ш+2, 2т+3, ... , Зт+2, Зш+п+б, 3m+n+9, 4m+n+ll памяти, блоки ш+З, ... , 2т+2 сравнения (по минимуму), блоки Зт+3, ... , 3m+n+4, 4m+n+10 сложения, блок 3m+n+5 коммутации, блок 3m+n+7 вычитания, блок 3m+n+8 деления, блоки 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения, 4m+n+12 сравнения (по максимуму).
Блок управления в виду его тривиальности не раскрывается, блок 2 памяти состоит из двух ячеек памяти, блоки 3, ... , т+2, 2т+3, ... , Зт+2, Зт+п-ь9 памяти состоят из ячеек памяти, число которых равно п, блок 4m+n+l 1 памяти состоит из m ячеек памяти, остальные блоки комбинационные и стандартные.
Функционирует оно следующим образом. Перед началом работы устройства в него вводятся следующие данные:
M})
на вход блока 3m+n+5 коммутации - значение а , равное 7 , если ЛПР преисполнено оптимизма и считает ситуацию безопасной, или О, если ЛПР оценивает ситуацию как опасную и проявляет больше пессимизма, чем оптимизма.
Работа устройства осуществляется в последовательности, задаваемой тактовыми импульсами блока 1 управления.
Начальная установка блоков устройства происходит при подаче импульса на вход «П, в результате чего запускается блок 1 управления, происходит обнуление ячеек блоков 3, ... , т+2, 2т+3, ... , Зт+2, 3m+n+6, 3m+n+9, 4m+n+ll памяти, блоков m+3, ... , 2m+2 сравнения (по минимуму), блоков Зш+З, ..., 3m+n+4, 4m+n+10 сложения, блока 3m+n+7 вычитания, блока 3m+n+8 деления, блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения, блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму) и на информационные входы ячеек блоков 3, ... ,
т+2 памяти подаются значения 2, (    l,n).
Первый такт. С первого выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы блоков 3, ... , т+2 памяти и инициирует их работу, в результате чего в ячейках памяти производится запись значений а.. на
инициирует их работу, в результате чего значения а (i  1,т:, j  1} с выходов
первых ячеек блоков 3, ... , т+2 памяти поступают на свободные информационные входы блоков m+3, ... , 2m+2 сравнения (по минимуму).
Третий такт. Со второго выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы блоков m+3, ... , 2m+2 сравнения (по минимуму) и
инициирует их работу, в результате чего значения а,. (/  7, /и; j  2) с выходов
вторых ячеек блоков 3, ..., т+2 памяти поступают на свободные информационные входы блоков сравнения m+3, ... , 2m+2 сравнения (по минимуму), сравниваются с записанными в них значениями и, в зависимости от результата сравнения, либо отвергаются, либо записываются в памяти блоков сравнения, обнуляя дрзтой вход.
Описание
(i  l,  l,n}. Второй такт. Со второго выхода блока 1 управления импульс поступает управляющие входы блоков m+3, ... , 2m+2 сравнения (по минимуму) и с четвёртого по п+1 такт проводятся
определению минимальных значений а. при этом (i  1,т ., j  3,п).
Такт п+2. С третьего выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти и иницирфует их работу, в результате чего значения минимумов Ь, а.. с выходов блоков т+3, ... , 2т+2
сравнения поступают на информационные входы первых ячеек блоков 2т+3, ..., Зт+2 памяти и записываются в них.
Такт п+3. С четвёртого выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы блоков 3, ... , т+2 памяти и обнуляет их ячейки, в которых были определены минимальные значения a.j.
Такт п+4. С пятого выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы блоков ш+З, ... , 2т+2 сравнения и обнуляет их.
С п+5 по 2 (n+3-i)+l такт проводятся аналогичные операции по вычислению неубывающих
ячейках блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти (при этом а,, (z  l,mJ  l,n - 7)).
Такт Т (n+3-i)+2. С шестого выхода блока 1 управления импульс поступает на управляющие входы
инициирует их работу, в результате чего значения чисел b..(i  lJ  1,п}, с
выходов первых ячеек блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти поступают на информационные входы блоков 4т+3, ... , 4m+n+3 сложения.
Такт 2 (n+3-i)+3. С шестого выхода блока 1 управления импульс
поступает на управляющее входы блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения и инициирует их работу, в результате чего значения чисел b.j(i  2,J  J,n}, с
выходов вторых ячеек блоков 2т+3, ... , Зт+2 памяти поступают на информационные входы блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения, где складываются с предыдупщми результатами. значений величин b..(i  1,т  2,п} и их записи в аналогичные операции по блоков Зт+3, ... , 3m+n+2 сложения и
операции по определению значений Ь   при этом (i  3,m;j  J,n). n
Такт  (n+3-i)+m+2. С седьмого выхода блока 1 управления импульс
поступает на управляющий вход блока 3m+n+3 сложения и инициирует его работу, в результате чего значение Ь, с выхода блока Зш+З сложения поступает
на информационный вход блока 3m+n+3 сложения.
Такт  (n+3-i)+m+3. С седьмого выхода блока 1 управления импульс
поступает на управляющий вход блока Зш+п+З сложения и инициирует его работу, в результате чего значение Ь с выхода блока Зт+4 сложения поступает
на информационный вход блока 3m+n+3 сложения, где складывается с предыдущим результатом.
пп
С  (n+3-i)+m+4 по  (n+3-i)+n+m+l такт проводятся аналогичные
операции по окончании которых определяется значение величины
b  bj  при этом (У  5,и).
Такт  (n+3-i)+n+m+2. С восьмого выхода блока 1 управления импульс
поступает на управляющий вход блока 3m+n+4 сложения и инициирует его работу, в результате чего на первый информационный вход блока 3m+n+4 сложения поступает значение п с выхода блока 2 памяти, на второй информационный вход поступает 1 со входа устройства и производится суммирование этих величин.
Такт  (n+3-i)+n+m+3. С девятого выхода блока 1 управления импульс
поступает на управляющий вход блока 3m+n+5 коммутации и инициирует его работу, в результате чего, в зависимости от того, какое значение а, равное 7  (если ЛПР преисполнено оптимизма и считает ситуацию безопасной) или О (если ЛПР оценивает ситуацию как опасную и проявляет больше пессимизма, чем оптимизма), подано на информационный вход блока коммутации, происходит подключение управляющей шины к блоку 3m+n+6 памяти или к
Описание
блоку 3m+n+7 вычитания для подачи следующего управляющего импульса.
Такт Т (n+3-i)+n+m+4 начинает проведение циклических операций по
вычислению значений коэффициентов (j  l,n). С десятого выхода блока 1
управления импульс поступает на зшравляющий вход блока 3m+n+6 памяти или на управляющий вход блока 3m+n+7 вычитания (в зависимости от того какой из них был задействован для расчёта значения А:) и инициирует его работу, в результате чего на информационный вход блока 3m+n+6 памяти поступает значение j  l и записывается в нём (т.е. k  J}; или значение
и+ 7 с выхода блока 3m+n+4 сложения постзттает на первый информационный вход блока 3m+n+7 вычитания, на второй информационный вход блока вычитания поступает значение величины j  1 и происходит
вычисление значения k  n + I- j.
Такт 2 (n+3-i)+n+m+5. С одиннадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющий вход блока Зщ+п+8 деления и инициирует его работу, в результате чего значение Ь с выхода соответствующего блока
памяти поступает на первый информационный вход блока 3m+n+8 деления, на второй информационный вход блока деления поступает значение величины b с выхода блока 3m+n+3 сложения и происходит вычисление коэффициента
л.).
Такт  (n+3-i)+n+m+6. С двенадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющий вход блока 3m+n+9 памяти и инициирует его работу, в результате чего значение коэффициента Л, с выхода блока
3m+n+8 деления постзшает на информационный вход первой ячейки блока 3m+n+9 памяти и записывается в ней. Такт  (n+3-i)+n+m+7. С тринадцатого
Описание
6Y-f выхода блока 1 управления С  (n+3-i)+n+m+8 по
)
аналогичные операпии по вычислению коэффициентов /I - (j  2, п) и их
записи в 7 -X ячейках блока 3m+n+9 памяти.
Такт  (n+3-i)+5n+m+4. С четырнадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющие входы блоков Зш+п+Ю, ... , 4m+n+9 умножения и инициирует их работу, в результате чего значения коэффициентов A,j(J  l,n} с выходов соответствующих ячеек блока 3m+n+9 памяти
поступают на первые информационные входы соответствующих им блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 ту1ножения, на вторые информационные входы блоков умножения поступают значения 2т+3, ... , Зт+2 памяти
,b,(i  l-J  l,m}.
Такт 2 (n+3-i)+5n+m+5. С пятнадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющий вход блока 4m+n+10 сложения и инициирует его работу, в результате чего значение произведения ЯД (/  7;7  7) с выхода блока Зш+п+Ю умножения поступает на
информационный вход блока 4m+n+10 сложения.
Такт 2 (n+3-i)+5n+m+6. С пятнадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющий вход блока 4m+n+10 сложения и инициирует его работу, в результате чего значение произведения ЯД(/  ) с выхода блока Зш+п+П умножения поступает на
информационный вход блока 4m+n+10 сложения, где складывается с предыдущим результатом.
ип
С  (n+3-i)+5n+m+7 по  (n+3-i)+6n+m+4 такт проводятся 10её-/У (n+3-i)+5n+m+3 такт проводятся   l,m} с выходов первых ячеек блоков и происходит вычисление произведений я,ЕЛ- „Такт  (n+3-i)+6n+m+5. С шестнадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющий вход блока 4m+n+l 1 памяти и инициирует его работу, в результате чего значение Я с выхода блока 4m+n+10 сложения
поступает на информационный вход первой ячейки блока 4m+n+ll памяти и записывается в ней.
Такт  (n+3-i)+6n+m+6. С семнадцатого выхода блока 1 управления
импульс поступает на управляющие входы блоков 3m+n+10, ... , 4m+n+9 умножения и на управляющий вход блока 4m+n+10 сложения и обнуляет их.
пи
с т (n+3-i)+6n+m+7 по Т (n+3-i)+m(n+3)+5n+m+3 такт проводятся
/  11 1 - } -  i   iivj /
аналогичные операции по вычислению значений Я. (i  2,m) и их записи в / -х ячейках блока 4m+n+ll памяти.
Такт  (n+3-i)+m(n+3)+5n+m+4. С восемнадцатого выхода блока 1
управления импульс поступает на управляющий вход блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму) и инициирует его работу, в результате чего значение Н, с выхода первой ячейки блока 4m+n+ll памяти поступает на свободный информационный вход блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму).
Такт  (n+3-i)+m(n+3)+5n+m+5. С восемнадцатого выхода блока 1
управления импульс поступает на управляющий вход блока 4m+n+12 сравнения (по максимуму) и инициирует его работу, в результате чего значение Н с выхода второй ячейки блока 4m+n+ll памяти поступает на свободный
информационный вход блока 4m+n+12 сравнения, сравнивается с записанным в нём значением и, в зависимости от результата сравнения, либо отвергается, либо записывается в памяти блока сравнения, обнуляя другой вход. //
Н. при этом i  3,m, значение которого будет на выходе устройства.
Таким образом, использование полезной модели позволит избежать рутинной вычислительной работы, связанной с оценкой качества вариантов проектируемых образцов РАВ по совокупности показателей и повысить точность получаемых результатов за счёт реализации в устройстве обобщённого критерия Гурвица. Филюстин Пуленец Филатов РоссошанскийП. СкрыльниковЕ.С. ТкаченкоВ.П.
1.Вентцель Е.С. Исследование операций. - М.: Советское радио, 1972. 2.Авторское свидетельство № 1057940, 1983.
3.Положительное решение № 4539921/24/02107, 1991.
4.Свидетельство на полезную модель № 19332, 2001.
Список источников .о ПавленкоВ.В. w ;ino.o5,, ЯГ.о.о НиколаевГ.Б.  S.Oa.O ,s,ae.03i.ТолбасовВ.В.  , 2f,o о- гХрулёвв .л . г. л nL I  sr ./   СулимаА.А.Щ/ (. сз Авторы .,ГасюкД.П., 2s.o.os.