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苏联第一台AVM

1945年-1946年 在L.I.的领导下 Gutenmacher开发了第一台具有重复解决方案的电子模拟机。但自1949年以来，由V. B.领导的苏联开发人员团队 乌沙科夫和V.A. Trapeznikov发明了一系列直流AVM。今年开始了苏联模拟计算发展的历史。运算放大器的使用遵循具有深负反馈的自动控制系统的原理，因此可以对数学运算符进行精确建模，并且在求解微分方程组时可以实时并行处理信息。



开发开始


1949年，ITMiVT电模型实验室和Penza工厂CAM B.A.的首席设计师部门共同成立。 Matkina发布了电子管积分器ELI-12。旨在解决具有恒定系数和恒定右手边的12阶微分方程组。自动重复解决问题的过程，结果在CRT屏幕上显示，测量和拍摄解决方案的结果。



在完成了电子管积分器的电路设计和设计并准备工业化生产之后，该工厂开始批量生产ELI-12-1。

在其电路结构的基础上，开发了积分器ELI-14，在该积分器上求解了六阶微分方程。有6个关键块。为了制造配线管，使用了神经白细胞石，其特征在于绝缘性能增强。

1949-1950年。在NII-885上由V. B.领导的团队 乌沙科娃（Ushakova）创建了第一个AVM，称为直流积分器。1949年生产IPT-1，IPT-2和IPT-3； 1950年生产IPT-4和IPT-5。这些机器设计用于求解具有恒定系数和可变系数的线性微分方程。多亏了运算放大器，AVM为各种科学和技术领域（航空，火箭科学，太空研究，国防工业等）中最重要的问题提供了解决方案。

NII-855 MCI苏联和IAT AN苏联这两个团队的共同努力创造了第一批带有电子管的AVM。AVM的批量生产在莫斯科，奔萨和基希讷乌的计算机分析机工厂以及许多无线电行业的工厂中进行。

1952–1953年开发。在VB Ushakov的指导下，AVM被命名为“ DC Modeling Units”（MPT）。串行AVM“ MPT-9”用于求解线性微分方程，“ MPT-11”-用于求解非线性微分方程。

MN-8


1955年，第一台苏联大功率精密AVM“ MN-8”问世。它是最大的连续运行的非线性电子数学机器。开发团队由VB领导乌沙科夫。机器必须求解十六阶和更高阶的微分方程（32个积分块）。在十六阶的情况下，使用了线性部分的一半。



电子模拟器包括13个部分。使用线性部分切换区域上的电缆连接招募任务。通过一对控制面板，可以同时解决两个不同的任务。集成过程的最大持续时间达到10,000秒，功耗为25 kW。

“ MN-8”最多执行48个运算，这些运算将264个项相加，将48个乘以常数系数相乘，将36个乘以变量系数相加，将所需量进行12次精确乘积。还可以在一个变量上设置函数的10个非线性依赖关系，签名类型设置40个非线性依赖关系，典型特征（反冲，限制，死区）设置9个非线性依赖关系。

在汽车中，有400个运算放大器，具有各自的自动归零稳定功能和先进的控制电路。通过具有经济输出的强大放大器，可以与真实设备进行交互。控制电路具有附加控制。

只有三种外国模式可以与苏联模式进行比较：
-1951年发布的美国电子建模工厂“台风”（Typhoon）；
-英国电子建模装置“ Tridak”（“ Trydac”-三维模拟计算机）创建于1950年至1954年。它是一个电子液压模拟器，借助它可以对炮弹的控制进行研究。
-1954年发布的美国装置“ Convair”（Convair）

。MN-8的一个特点是，装置在自然时间尺度上研究的过程的持续时间可以是少量（等于几秒钟），也可以是非常重要。

积分单元的电路加快了扩展过程，它允许同时自动将所有此类安装单元的时标更改10倍。



在MN-8中，使用了精密乘法单元。它们使乘法运算的静态精度达到大约±0.01％。机器中的程序段数量使获得变量精确相乘的12个操作成为可能。

MN-8的结构包括48个用于输入可变系数的精确块，实际上通过分段线性逼近的方法重现了可变系数的图。并且还包括40个特殊的非线性模块，用于执行诸如签名之类的非线性相关性。这项改进极大地扩展了机器的功能。

苏联的电子建模装置具有改进的控制方案。基于十进制数字计数器，构建了计时器的电子模块。在它的帮助下，所有功能块的工作都进行了同步。决策过程可以定期重复或以预定的时间间隔停止。

“ MN-8”将二极管-三极管电子电路用于通用模块，这些电路设计用于再现一个变量的非线性函数，而函数集的精度为±0.2。



该块允许拨动功能非常陡峭的前部，以及具有明显扭结的功能。

根据解决方案的框图在设备的线性单元部分上的切换字段上键入模拟方程组。部分之间的主线使得在一项任务中使用相邻部分的块成为可能。在“ MN-8”中，没有可移动的切换字段。

使用六个高速电子电位计，一个电子数字电压表，一个电子束指示器和其他测量仪器进行输出值的记录和控制。

MN-8有14个机架。在设备的设计中使用了小块，因此它相对紧凑。电气建模设备的电路包含许多高质量的电气零件（它们显着提高了工作的准确性）。例如，在功率部分电路中使用了约8,000个锗平面二极管。

“ MN-8”由Penza工厂的CAM批量生产。

MN-9


1958年，MN-9电子模拟器问世。它旨在研究发条主要部分的动力。首席设计师I.M.维滕伯格。

MN-9采用台式结构。借助位于机器前面板上的开关和手柄，可以设置工作模式。



“ MN-9”解决了具有可变系数的普通线性方程组。该器件由一个求和放大器的5个块，40个常数系数的块和9个具有一个变量的非线性函数的块组成。 MN-9具有28个放大器，根据带有电容器的电路，其自动归零自动设置为零，其特点是存在一个用于根据所需变量自动切换机器模块的电子电路。

电子建模装置“ MN-9”未批量生产。

MN-10


1957年，苏联专家们开发了一种新产品-小型非线性无管建模装置“ MN-10”。它是第一台具有完全在半导体元件上执行电路的模拟计算机。借助该装置，解决并研究了由普通非线性微分方程描述的问题。例如，其中一个：



其中i = 1、2，...，6。

包括安装在内，可以求解微分方程，其中包含多达6个函数形式对一个变量或两个变量的乘积的非线性依赖关系。该工作可以实时进行。任务的结果在I-5或I-4型电子束指示器上得到了证明。

MN-10包括24个小型运算DC放大器。他们执行了积分，微分，求和和大规模转换的操作。在电路中还使用了4个二极管单元，它们再现了典型的与磁滞回线，干摩擦力矩，死区和限制的非线性相关性。

该设备占地0.3 m 2，重75 kg。安装变量的变化范围为30 V至+30V。集成过程的持续时间为200秒。

MN-10电源由其套件中的ESV-10单元提供。主电源由频率为50 Hz的220 V单相交流电压提供。功耗为100瓦。

在20世纪70年代，该装置经历了现代化改造并开始批量生产。

MN-10M


MN-10M模拟计算机是由奔萨工厂的专家开发的。该模型属于低功耗的小型台式机，借助数学建模方法研究了真实的动态系统。另外，“ MN-10M”旨在积分不高于十阶的常微分方程。



机器的尺寸为460×615×445mm。重量为50kg。 MN-10M包括24个运算放大器，以及12个反馈集。

由于使用了一组操作单元，因此可以执行各种操作：
-具有同时求和的积分操作（最多10个）；
-取反或求和（最多24个）；
-分压器任务（最多60个恒定系数）；
-再现一个变量的明确连续非线性函数，同时将多个变量相加；
-多个变量同时求和的乘法或除法运算；
-重现死区类型，限制，干摩擦的多达6种典型的非线性依赖性；
-有条件分支操作（最多4个）。

与两台或三台MN-10M机器并行解决了更复杂的任务。使用机器的道岔仪器或外部记录仪器（DRP，EPP-09，环形示波器）可以观察和测量任务的结果。它们不是机器的一部分。

设想与外部设备配对。 MN-10M电源来自其套件中随附的ESV-4单元。主电源由频率为50 Hz的220 V单相交流电压提供。功耗为250瓦。机器的电路和电源完全建立在半导体元件上。

机器解决了常微分方程。变量的变化范围是-25 V至+ 25V。积分过程的持续时间为200秒。

MN-10M单元包括一个电子稳定整流器（ESV-4），一个模拟通信计算机（AVM），与外部设备的通信通道以及第二台和第三台机器。

在最初的20年中，制造了超过100,000个AVM。从简单到功能最强大，例如MN-8。首先，这些机器大部分以独立工具的形式使用，这些工​​具可以对动态对象进行实时数学建模。但是在60到70年代左右，数字电子领域的进步要求联合处理AVM和数字计算机的信息。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN390599/

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