Аналоговый компьютер

Аналоговые вычислительные машины

Запрос АВМ перенаправляется сюда; для просмотра других значений см. АВМ (значения).

Определение

Ана́логовый компьютер или ана́логовая вычисли́тельная маши́на (АВМ) — вычислительная машина, которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических параметров (скорость, длина, напряжение, сила тока, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифровой ЭВМ. Другим принципиальным отличием является отсутствие у АВМ хранимой программы, под управлением которой с помощью одной и той же вычислительной машины можно решать разнообразные задачи.

Особенности

Решаемая задача (класс задач) жёстко определяется внутренним устройством АВМ и выполненными настройками (соединениями, установленными модулями, клапанами и т. п.). Даже для универсальных АВМ для решения новой задачи требовалась перестройка внутренней структуры устройства.

Применение

Аналоговые электронные компьютеры широко применялись в авиационной и ракетной технике, для оперативной обработки различной информации и последующего формирования сигналов управления в автопилотах и различных более сложных системах автоматического управления полётом, или другими специализированными процессами.

Примеры

Индикатор кулачкового аналогового компьютера:
Автомобильная автоматическая трансмиссия.

Применение в паровозостроении:
Кулачковый механический аналоговый компьютер использовался для аппроксимации кривых 4 порядка с помощью преобразований Фурье.

Военные приложения:
Счётно-решающий прибор для управления огнём артиллерии, высотного бомбометания и других военных задач, требующих сложных вычислений.

Современность

Сейчас аналоговые компьютеры уступили своё место цифровым технологиям, системам автоматики и обработки сигналов на основе некоторых микросхем FPGA для смешанных цифровых и аналоговых сигналов.

Примечание

Польский электронный аналоговый компьютер AKAT-1 — один из примеров аналоговых вычислительных устройств.

FERMIAC

FERMIAC — это аналоговый компьютер, изобретенный физиком Энрико Ферми в 1946 году для помощи в его исследованиях. Он использовал метод Монте-Карло для моделирования перемещения нейтронов в различных типах ядерных систем.

При заданном начальном распределении нейтронов целью моделирования было разработать многочисленные генеалогии нейтронов или модели поведения отдельных нейтронов, включая каждое столкновение, рассеяние и деление ядра. На каждом этапе для принятия решений о поведении нейтронов использовались псевдослучайные числа, генерируемые настройками барабанов данного устройства.

Итератор

Итератор — это специализированная АВМ, разработанная в Институте кибернетики АН УССР в 1962 году, предназначенная для решения линейных краевых задач систем линейных дифференциальных уравнений.

Он решает краевую задачу итерационным способом Ньютона, сводящим ее к решению нескольких дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями. Благодаря этому методу, сходимость итерационного процесса с заданной допустимой ошибкой решения обеспечивается за три-четыре итерации.

Кроме того, Итератор способен решать системы линейных алгебраических уравнений n-го порядка с произвольной матрицей коэффициентов. Некоторые технические характеристики Итератора включают:

• максимальный порядок решаемой системы дифференциальных уравнений — 8;
• максимальное число точек в интервале интегрирования, входящих в краевые условия — 3;
• максимальная погрешность — до 3%.

МН-18

МН-18 — это АВМ средней мощности, предназначенная для решения методами математического моделирования сложных динамических систем, описываемых дифференциальными уравнениями до десятого порядка. Она может использоваться как часть аналого-цифрового вычислительного комплекса или самостоятельно.

Схема управления МН-18 позволяет производить одновременно и разделенный запуск интеграторов по группам, однократное решение задач и решение задач с повторением. Также допустимо объединение до четырех машин МН-18 в единый комплекс. Некоторые технические характеристики МН-18 включают:

• количество операционных усилителей — 50;
• максимальный порядок решаемых уравнений — 10.

Связанные статьи:

• МН-10

Другие аналоговые компьютеры

• Польская АВМ ELWAT
• Наборное поле АВМ ELWAT
• Электронный аналоговый компьютер MOHAI

При работе аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени постоянно меняются.

Роль аналоговых компьютеров в современном мире

Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.

Преимущества аналоговых компьютеров

В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических аналоговых машинах.

Функциональные блоки аналоговых компьютеров

Универсальные АВМ

• Схема масштабного звена
• Инвертор

Добротность АВМ

Вычисляется по формуле

[ Добротность = \frac{f_1}{f_2} ]

Исторические аналоговые приборы

• Антикитерский механизм, ок. 100 год до н. э.
• Астролябия, 1208 год, Персия

Для сравнения указаны отдельные этапы развития цифровых вычислительных устройств.

Древние аналоговые приборы

Один из самых древних аналоговых приборов — антикитерский механизм. Это механическое устройство было обнаружено в 1902 году на затонувшем древнем судне недалеко от греческого острова Антикитера. Оно датируется приблизительно 100 годом до н. э. и хранится в Национальном археологическом музее в Афинах.

Астрологи и астрономы использовали аналоговый прибор астролябию с IV века до н.э. до XIX века н. э. Этот прибор использовался для определения положения звезд на небе и вычисления продолжительности дня и ночи. Современным потомком астролябии является планисфера — подвижная карта звёздного неба, используемая в учебных целях.

Современные модели аналоговых компьютеров

Некоторые современные аналоговые компьютеры, такие как аналоговая ЭВМ Newmark, выпущенная в 1960 году, состоят из пяти блоков и используются для вычисления дифференциальных уравнений. Например, аналоговая ЭВМ Newmark сейчас находится в Кембриджском технологическом музее.

Типы аналоговых компьютеров

АВМ можно разделить на две основные группы в зависимости от типа рабочего тела.

В 1960-х годах также начали разрабатывать аналоговые компьютеры для дискретных вычислений с высокой радиационной стойкостью. Создавались элементы, выполняющие логические операции и память без подвижных механических элементов. Результатом стало долговечное устройство, устойчивое к радиации и имеющее высокую производительность.

В целом, аналоговые компьютеры играют важную роль в различных отраслях, где требуется высокая скорость вычислений и точность результатов. Выбор между аналоговым и цифровым компьютерами зависит от конкретной задачи и требований к вычислениям.

Применение пневмокомпьютеров в промышленности

Сейчас пневмокомпьютеры используются в отраслях промышленности, где требуется повышенная вибрационная стойкость, работоспособность в очень широком диапазоне температур или требуется управление пневматическими силовыми устройствами.

Роботы и автоматика

В случаях, где требуется управление пневматическими силовыми устройствами, пневмокомпьютеры используются. Это включает роботов и автоматику, работающую в металлургии, горнорудной промышленности, а также элементы авиационных двигателей, автоматику ракетных систем, силовые приводы вертолетов и самолетов.

Применение пневматики

Существует целая категория производств, агрегатов и установок, где применение электричества, даже самых низких напряжений, очень нежелательно. К таким отраслям относятся химия органических соединений, нефтеперегонные заводы, подземная добыча угля и руды.

Трехмерный экспериментальный гидроинтегратор Лукьянова

История развития

Первые экземпляры пневмокомпьютеров были скорее экспериментальными, изготовлены из жести и стеклянных трубок, и предназначались для решения конкретных задач. В 1941 году Лукьяновым был создан гидравлический интегратор модульной конструкции, который можно было использовать для решения различных задач.

Примеры использования

В 1949 году Уильям Филлипс создал гидравлический компьютер MONIAC, который моделировал финансовые потоки. А в период с 1949 по 1955 годы на заводе по производству счетно-аналитических машин начался серийный выпуск гидравлических интеграторов с заводской маркой ИГЛ.

Аналоговые компьютеры

Аналоговые компьютеры получили широкое распространение благодаря высокой надежности и быстродействию. Они были удобны для управления и получения результатов. Примеры использования включают бомбовые прицелы и компьютеры для управления торпедным огнем, использовавшиеся на субмаринах во время Второй мировой войны.

Комбинированные системы

Существуют также комбинированные системы, где электромеханические компьютеры используют механические и электрические переменные для решения задач. Такие системы менее надежны из-за наличия скользящих контактов.

По конструктивным признакам

Структурная операционная аналоговая машина соединяет простейшие вычислительные блоки в соответствии с математическими операциями решаемого уравнения, используется для математического моделирования.

По способу функционирования

Аналоговые вычислительные машины работают с переменными, представленными электрическим напряжением постоянного тока.

АВМ с периодизацией, с повторением решения — аналоговая вычислительная машина, в которой этапы решения задач автоматически повторяются с помощью системы коммутации. Предел частоты повторений определяется частотными характеристиками решающих элементов. Вычислительные элементы АВМ однократного действия (операционные усилители, функциональные преобразователи и т. п.) пригодны для использования в АВМ с периодизацией. В таких АВМ используются интеграторы с малой постоянной времени. Устройство быстродействующих АВМ более сложное, чем у АВМ однократного действия, так как используются специальные схемы для разряда конденсаторов в конце цикла и схемы для автоматического ввода начальных значений в начале каждого вычислительного цикла. Самое большее преимущество АВМ такого типа — возможность наблюдать изменение результата в зависимости от параметров в реальном времени. Быстродействующие АВМ используются для приблизительного определения передаточной функции физической системы по семейству её переходных характеристик, для решения краевых задач, вычисления интеграла Фурье и корреляционного анализа.

Предварительные усилители інший avm evolution v1

12v усилитель аудио для динамиков aux

Мощный 50wx2 5.0 power .0-kanałowy приемник

Zk-1002m плата усилителя 2 100w

Генератор fal schumanna 7.83 hz usb 80x76x24mm

Приемник класса мини tpa311 ze усилитель стерео

Предварительный усилитель hifi kguss mp02

Переносной генератор fal schumanna rezonator аудио

12v 2a стерео , -вход 3,5mm aux, колонка для

Мини усилитель стерео łodzie home аудио вход

Автомобильная мощность бассов hi-fi

Микрофоны ламповые усилитель dc5v

Мини усилитель hifi, многофункциональный

Мини car power усилитель переносной приемник

Предварительный усилитель 1021220054211

40x кабели для gramofonu gramofonowego стерео

2x конвертер wyjściowy głośnika автомобильного

Стерео preamplifier с громкость control

Предварительный усилитель cici 1013220060911

Усилитель наушников bluetooth с регулировка

Предварительный усилитель tutu внешний проигрыватель компьютерный 2v led потолочный