Перший радянський АВМ

У 1945-1946 рр. під керівництвом Л.І. Гутенмачера розроблені перші електронні аналогові машини з повторним розчином. Але з 1949 р. команда радянських розробників, очолювала В.Б. Ушаков та В.А. Трапезніков, придумала низку прямих сучасних АВМ. З цього року почалася історія розвитку аналогових обчислень в СРСР. Використання оперативних підсилювачів, які працювали за принципом автоматичних систем управління з глибоким негативним зворотним зв'язком, дозволило проводити точний моделювання математичних операторів, а також паралельну обробку інформації в режимі реального часу при вирішенні систем диференціальних рівнянь.





У 1949 році лабораторія електромобілізації ITMIVT та кафедра головного конструктора заводу Penza SAM B.A. Matkin виготовляв електрон-лампатичний інтегратор ELI-12. Призначений для вирішення системи диференціальних рівнянь замовлення 12 з постійними коефіцієнтами і постійними правими частинами. Процес вирішення проблеми було автоматично повторено, в результаті чого були відображені результати розв’язання, виміряні та фотографовані на екрані CRT.



Після завершення ланцюгів і конструкції електрон-лампа інтегратора, а також підготовки до промислового виробництва, завод почав серійне виробництво ELI-12-1.

На її схемно-конструктивній основі розроблявся інтегратор ELI-14, на якому розвивалися диференціальні рівняння шостого порядку. Виявлено 6 важливих блоків. Для виготовлення вимикаючих труб використовується неолеукорит, який відрізнявся підвищеними теплоізоляційними властивостями.

У 1949-1950 рр. було створено перші АВМ, які назвали інтегратори постійного струму, під керівництвом В.Б. Ушакова. У 1949 - "IPT-1", "IPT-2" і "IPT-3", у 1950 - "IPT-4" і "IPT-5", серійно виготовлені. Ці машини призначені для вирішення лінійних диференціальних рівнянь з постійними та змінними коефіцієнтами. Завдяки оперативним підсилювачам, AVM забезпечило рішення найважливіших завдань у різних науково-технічних галузях (авіація, ракетна інженерія, космічні дослідження, оборонна промисловість тощо).

Перші електронні світильники були створені комбінованими зусиллями двох команд: NII-855 МПП СРСР та ІАТ Академії наук СРСР. У Москві, Пенза та Чисінау були організовані серійне виробництво АВМ.

Розвинена в 1952-1953 рр. під керівництвом В. Б. Ушакова А.М. отримала назву «Пряме поточне моделювання енергоблоків» (МПТ). Серійне AVM "MPT-9" призначено для розв'язання лінійних диференціальних рівнянь, "MPT-11" - для розв'язання нелінійних диференціальних рівнянь.

У 1955 році був розроблений перший радянський прецизійний високопотужний AVM MN-8. Це найбільший нелінійний електронний математичний апарат безперервної дії. Команда розвитку очолювала В.Б. Ушаков. Машина повинна розв’язати диференціальні рівняння шістнадцятого та вищого порядку (32 інтегруючих блоків). У шестигранному порядку використовувалася половина лінійної частини.



Електромонтажний блок складається з 13 секцій. Завдання були задані за допомогою шнурових з'єднань на розподільчих полях лінійної частини. За допомогою пара дистанційного керування було вирішено два різні завдання. Максимальна тривалість процесу інтеграції досягла 10000 секунд, і споживання електроенергії було 25 кВт.

MN-8 виконано до 48 підсумкових операцій 264 умов, 48 багатозастосувань постійним коефіцієнтом, 36 багатозастосувань за змінним коефіцієнтом, 12 точних багатозастосувань бажаних значень. Також можна було встановити 10 нелінійних залежностей функції з однієї змінної, 40 нелінійних залежностей типу підпису, 9 нелінійних залежностей типових характеристик (складання, обмеження, зони безчутності).

У машині було 400 оперативних підсилювачів з індивідуальною автоматичною нульовою стабільністю і поліпшеною схемою управління. Через потужні підсилювачі з економічним вихідом, взаємодія з реальним обладнанням. Система управління мала додатковий контроль.

Порівняти з радянською моделлю можна лише три закордонні моделі:
- американський електромоделяційний блок "Тифун", випущений в 1951 році;
Тридак (Трій розміральний аналоговий комп'ютер) був розроблений між 1950 і 1954. За допомогою якого досліджено проектний контроль;
- Американська установка "Конваір", випущена в 1954 році.

Особливістю МХ-8 було те, що тривалість процесів, які навчаються установкою на природному масштабі часу, може бути як невелика, так і дуже важлива.

Схема інтеграційної установки прискорила процес розширення, дозволяється автоматично змінювати масштаб часу одночасно для всіх таких установок в 10 разів.



У МН-8 використовуються вимірювальні блоки. Вони дозволили отримати статичну точність багатозастосувань ± 0,1%. Кількість блоків в машині дозволяє отримати 12 операцій точного багатозастосування змінних.

Композиція MH-8 включає в себе 48 точних блоків для введення змінних коефіцієнтів, практично відтворення графіка змінного коефіцієнта за допомогою лінійного наближення. Також включили 40 спеціальних нелінійних блоків для виконання нелінійних залежностей типу підпису. Це поліпшення значно розширює можливості машини.

Радянська електрична модельна установка мала поліпшену схему управління. На базі десяткового цифрового лічильника було побудовано електронний блок лічильника часу. Використовується для синхронізації роботи всіх функціональних блоків. Процес прийняття може періодично або припинити при визначених інтервалах.

MH-8 використовуються діод-триодні електронні схеми для універсальних блоків, які були розроблені для відтворення нелінійних функцій з однієї змінної з точністю набору функцій ± 0,2.



Блок допускається дуже круті фронти функції, а також функції з гострими переломами.

Симуляторна система рівнянь була задана відповідно до схеми блоків для вирішення проблеми на полях перемикання, які розміщені на ділянках лінійних одиниць установки. Задні лінії між секціями можна використовувати блоки суміжних секцій в одному задачі. МН-8 не було знімних полів перемикання.

Здійснено реєстрацію та контроль вихідних значень за допомогою шести швидкісних електронних потенціометрів, електрон-дигітального вольтметра, електрон-памного індикатора та інших вимірювальних пристроїв.

МН-8 мав 14 стійки. Дизайн пристрою використовується невеликі блоки, тому воно було відносно компактним. Схема електромобілізатора вміщає багато якісних електричних деталей (і значно підвищили точність роботи). Наприклад, в схемі розділення годівлі використовуються близько 8 тис. осіб.

"MN-8" був серійно виготовлений заводом Penza SAM.

"МН-9" У 1958 році вийшов електронний блок моделювання «МН-9». Призначений для вивчення динаміки основних частин механізму годинника. На чолі з розвитком головного дизайнера І.М. Вітенберга.

У МН-9 було проектування лавок. За допомогою перемикачів і ручок, розміщених на передніх панелях машини, встановлені режими роботи.



MH-9 вирішені системи звичайних лінійних рівнянь з змінними коефіцієнтами. Пристрій складається з 5 блоків підсилювача сума, 40 блоків постійних коефіцієнтів і 9 блоків нелінійної функції з однієї змінної. У MH-9 було 28 підсилювачів з централізованою автоматичною нульовою інсталяцією за схемою конденсатора і характеризується наявністю електронного контуру для автоматичного перемикання машинних блоків в функцію необхідної змінної.

Електронний пристрій MN-9 не було масово створеного.

"МН-10" У 1957 р. було випущено новий розвиток радянських фахівців - малогабаритний нелінійний моделювальний апарат "МН-10". Це був перший аналоговий комп'ютер з контуром повністю виконаний на напівпровідникових елементах. За допомогою установки розв’язані проблеми, описані звичайними нелінійними диференціальними рівнями. Як це:

доб. 2

де я=1, 2, ..., 6.

Зокрема, встановлення дозволило вирішити диференціальні рівняння, які містять до 6 нелінійних залежностей типу функції від однієї змінної або виробу двох змінних. Робота може бути виконана на природному масштабі часу. Результати завдань були продемонстровані на електрон-пам'ячому індикаторі типу I-5 або I-4.

MN-10 складається з 24 малих оболонок постійного струму. Проведено операції інтеграції, диференціації, узагальнення та масштабне перетворення. Також 4 діодні клітини, які використовуються в схемах, які відтворюють типові нелінійні залежності типу петлі гістерезу, сухий момент тертя, зони безчутливості і обмеження.

Пристрій зайняв площу 0,3 м2, зважився 75 кг. Діапазон змінних значень установки коливається від 30 В до + 30 В. Процес інтеграції триває 200 секунд.

Потужність "MN-10" прийшла з блоку ESP-10, що входить до комплекту. А потужність з мережі подається з однофазним змінним струмом 220 В, частотою 50 Гц. Споживана потужність 100 Вт.

У 70-х рр., в підрозділі, що перенесли модернізацію і почали серійно виготовляти.

Аналоговий комп'ютер "MN-10M" розроблений фахівцями заводу Пенза. Модель належав до малогабаритних настільних машин невеликої потужності, за допомогою яких досліджено реальні динамічні системи методом математичного моделювання. MN-10M також був розроблений для інтеграції звичайних диференціальних рівнянь не вище десятиго порядку.

доб.

Розміри машини 460 × 615 × 445 мм, а вага була 50 кг. MN-10M складається з 24 оперативних підсилювачів, а також набору відгуків 12.

Завдяки встановленню операційних вузлів, можуть здійснюватися різні операції:
інтеграційні операції з одночасним підсумуванням (до 10);
Інвертаційні або підсумкові операції (до 24);
завдання на дивідендатори напруги (до 60 постійних коефіцієнтів);
відтворення неоднорідних безперервних нелінійних функцій з однієї змінної з одночасним підсумуванням декількох змінних;
багатофункціональна або розподільна операція з одночасним підсумуванням декількох змінних;
відтворення до 6 типових нелінійних залежностей типу зони нечутливості, обмеження, сухого тертя;
Кондиціональні операції переходу (до 4).

Більш складні завдання були вирішені паралельно з двома або трьома машинами МН-10М. Можливо спостерігати і вимірювати результат завдання за допомогою пристрою електропроводки машини або за допомогою зовнішнього пристрою запису (ППП, ЕПП-09, сливого осцилоскопа). Вони не були частиною автомобіля.

Надано підключення до зовнішнього обладнання. Потужність "MN-10M" прийшла з блоку ESP-4, який був включений в його комплект. А потужність з мережі подається з однофазним змінним струмом 220 В, частотою 50 Гц. Споживана потужність 250 Вт. На напівпровідникових елементах було побудовано контури машини і джерела живлення.

Машина вирішувала звичайні диференціальні рівняння. Діапазон змінних від - 25 В до + 25 В. Процес інтеграції триває 200 секунд.

Модуль MN-10M включає в себе електронний стабілізований випрямляч (ESV-4), аналоговий канал зв'язку (AVM), канал зв'язку з зовнішнім обладнанням, з другим і третій машиною.

Більше 100 000 АВМ були виготовлені в перші 20 років. Від найпростіших до найпотужніших, таких як MN-8. В першу чергу машини використовуються для найбільшої частини у вигляді незалежних засобів математичного моделювання динамічних об'єктів в режимі реального часу. Але близько 60-х і 70-х років, заздалегідь в цифровій електроніці необхідно провести спільну обробку інформації AVM і DVM.

Джерело: geektimes.ru/company/ua-hosting/blog/271086/