アナログコンピュータ
(真空管)アナログコンピュータの構造は、主に真空管による演算増幅器(オペアンプ)と抵抗器、コンデンサー、ダイオード、ポテンショメーター、乗算器、標準電圧源、リレー接点などを接続端子盤でパッチコード(=接続コード)で繋いで組み合わせ、符号反転器、係数器、加算器、積分器、非線形応答要素、(微分器)、遅延装置などの演算要素を構成し、それらを組み合わせて方程式を構成し、演算させて過渡解と定常解を求め、ペン書きレコーダーやオシロスコープのCRT上と電圧計に出力させるものである。特に他の方法では求めにくかった過渡解が簡単に求められることで重用された。
リアルタイムで解が求められるペン書きレコーダーは大変高価だった。このため簡易型として、時間軸変換してオシロスコープ画面上にちらつかない頻度(≒概ね25Hz以上)で繰り返し表示させるものが現れこれが「高速型」「繰り返し型」と呼ばれた。それに対してペン書きレコーダーを使って実時間で解を表示できるものを「低速型」と呼ばれた。
最も簡易な高速型では5極3極管6U8単管や6BL8単管で演算増幅器を構成して60dB(1,000倍)程度の増幅度のものが作られ、低速型では120dB~130dB(1,000,000.倍~3,000,000.倍)の増幅度の演算増幅器が作られた。その1,000倍余もの利得の違いは演算誤差の相違に反映されていた。
演算増幅器・積分器の性能試験などで行われるものである。減衰項のない2階の微分方程式にステップ函数入力を与えた場合の解が単振動解になるのをアナログコンピュータに解かせて、その減衰度で誤差の程度を確認する(図[F7]参照)。すなわち式、
dx/dt+ωx=1 を解けば、
x=cos ωt
dx/dt=-ω・sin ωt
dx/dt=1-ω・cos ωt といった単振動解が得られるはずだが、現実には様々な誤差により減衰する。この減衰度合いで演算誤差の程度を判定する。
積分器の入出力をオシロスコープ(CRT)のX軸Y軸に繋ぐと、完璧な積分器であれば円(楕円)、誤差があると次第に直径が小さくなる螺旋を描くことから「サークルテスト」と呼んだ。機械式の微分解析機の性能・機能テスト用に、またデモンストレーション等にも使われることが多い(東京理科大学の近代科学資料館での動態展示でも行われている)同名のサークルテストと同様の、単純な単振動解となる式を利用したテストである。
そういった技術がアナログコンピュータとしてまとめられて、日本へは1953年(昭和28年)頃伝わって、日本電気、日立、東芝など電機各社が製品化して普及し各界で重用された。
その後は、全領域の模擬実験が自動でできる、ディジタルコンピュータでのコンピュータ・プログラムによるシミュレーション(いわゆる「コンピュータ・シミュレーション」)の急速な発達で、過渡現象も解析可能となった。演算条件を手動設定するか、大規模な機械式部分を含む自動設定装置に頼る必要のあるアナログコンピュータは1980年頃の一般真空管の製造中止もあって、開発研究中の磁気増幅器型とか、半導体オペアンプ式も量産製品化されずに、アナログコンピュータ全体が寿命として廃れて歴史的機材となった。
しかしながら、磁気増幅器型は大電力を直接制御できる能力があってプロセス制御の組み込み型には使えるし、計測制御バスであるHPIB(GPIB/IEEE488)などの普及で演算条件設定が自動化(プログラム化)できる環境ができてきて、リアルタイムのテストができて、教育用にも適することは変わっていない。