БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ГИ) Страница 8

  Примером задачи первой группы может служить моделирование системы управления прокатного стана. Динамика процессов в нём воспроизводится на аналоговой машине, а специализированная управляющая станом машина моделируется на универсальной ЦВМ среднего класса. Вследствие кратковременности переходных процессов в приводах прокатных станов, полное моделирование таких процессов в реальном масштабе времени потребовало бы применения сверхбыстродействующих ЦВМ. Аналогичные задачи часто встречаются в системах управления военными объектами.

  Типичными для второй группы являются задачи управления движущимися объектами, в т. ч. и задачи самонаведения, а также задачи, возникающие при создании вычислительной части комплексных тренажеров. Для задач самонаведения характерно формирование траектории движения в процессе самого движения. Большая скорость изменения некоторых параметров при приближении объекта к цели требует высокого быстродействия управляющей системы, превышающего возможности современных ЦВМ, а большой динамический диапазон — высокой точности, трудно достижимой на АВМ. При решении этой задачи на Г. в. с. целесообразно возложить воспроизводство уравнений движения вокруг центра тяжести на аналоговую часть, а движение центра тяжести и кинематические соотношения — на цифровую часть вычислительной системы.

  К третьей группе относятся задачи, решение которых получается в результате обработки многих реализаций случайного процесса, например решение многомерных уравнений в частных производных методом Монте-Карло, решение задач стохастичемкого программирования, нахождение экстремума функций многих переменных. Многократная реализация случайного процесса возлагается на быстродействующую АВМ, работающую в режиме многократного повторения решения, а обработка результатов, воспроизводство функций на границах области, вычисление функционалов — на ЦВМ. Кроме того, ЦВМ определяет момент окончания счёта. Применение Г. в. с. сокращает время решения задач этого вида на несколько порядков по сравнению с применением только цифровой машины.

  Аналогичный эффект достигается при использовании Г. в. с. для моделирования процессов распространения возбуждения в биологических системах. Специфика этого процесса заключается в том, что даже в простейших случаях требуется воспроизводить сложную нелинейную систему уравнений в частных производных.

  Поиск решения задачи оптимального управления для объектов выше третьего порядка обычно связан с большими, часто непреодолимыми, трудностями. Ещё больше они возрастают, если необходимо отыскать оптимальное управление в процессе работы системы. Г. в. с. в значительной степени помогают устранить эти трудности и использовать такие сложные в вычислительном отношении методы, как принцип максимума Понтрягина.

  Применение Г. в. с. эффективно также при решении нелинейных уравнений в частных производных. При этом могут решаться как задачи анализа, так и задачи идентификации и оптимизации объектов. Примером задачи оптимизации может служить подбор нелинейности теплопроводного материала для заданного распределения температур; определение геометрии летательных аппаратов для получения требуемых аэродинамических характеристик; распределение толщины испаряющегося слоя, предохраняющего космические корабли от перегрева при входе в плотные слои атмосферы; разработка оптимальной системы подогрева летательных аппаратов с целью предохранения их от обледенения при минимальной затрате энергии на подогрев; расчёт сети ирригационных каналов и установление оптимальных расходов в них и т.п. При решении этих задач ЦВМ соединяется с сеточной моделью, многократно используемой в процессе решения.

  Развитие Г. в. с. возможно в двух направлениях: построение специализированных Г. в. с., рассчитанных на решение только одного класса задач, и построение универсальных Г. в. с., позволяющих решать сравнительно широкий класс задач. Структура такого универсального гибридного комплекса (рис.) состоит из АВМ однократного действия, АВМ с повторением решения, сеточной модели, устройств связи между машинами, специального оборудования для решения задач статистического моделирования и периферийного оборудования. Помимо стандартного математического обеспечения ЭВМ, входящих в комплекс, в Г. в. с. требуются специальные программы, обслуживающие систему связи машин и автоматизирующие процесс подготовки и постановки задач на АВМ, а также единый язык программирования для комплекса в целом.

  Наряду с новыми вычислительными возможностями в Г. в. с. возникают специфические особенности, в частности появляются погрешности, которые в отдельно работающих ЭВМ отсутствуют. Первичными источниками погрешностей являются временная задержка аналого-цифрового преобразователя, ЦВМ и цифро-аналогового преобразователя; ошибка округления в аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразователях; ошибка от неодновременной выборки аналоговых сигналов на аналого-цифровой преобразователь и неодновременной выдачи цифровых сигналов на цифро-аналоговый преобразователь; ошибки, связанные с дискретным характером выдачи результатов с выхода ЦВМ. При автономной работе ЦВМ с преобразователями временная задержка, например, не вызывает погрешности, а в Г. в. с. она не только может вызвать существенные погрешности, но и нарушить работоспособность всей системы.

  Анализ погрешностей Г. в. с. имеет значение как для оценки погрешности работы комплекса при решении определённого класса задач, так и для разработки методов повышения точности и эффективности системы. Первичные погрешности автономно работающих АВМ и ЦВМ, входящих в Г. в. с., достаточно хорошо изучены, но оценка погрешности при решении с помощью гибридного комплекса нелинейных задач представляет ещё неразрешенную проблему.

  Лит.: Исследование кибернетических проблем вычислительно-управляющего комплекса блюминга 1300, в кн.: Управление производством. Труды III Всесоюзного совещания по автоматическому управлению (технической кибернетике), Одесса, 20—26 сент. 1965, М., 1967; Гулько Ф. Б., Коган Б. Я., Райскина М. Е., О возможном применении вычислительных машин для изучения механизмов развития заболевания, «Автоматика и телемеханика», 1967, № 8, с. 104—106; Soudack А. С., Little W. D., An economical hybridizing scheme for applying Monte-Carlo methods to the solution of partial-differential equations, «Simulation», 1965, v. 5, № 1, p. 9—11; Bekey G. A., Karplus W. J., Hybrid computation, N. Y., 1968.

  Б. Я. Коган.

Структурная схема универсальной гибридной вычислительной системы: сплошной линией обозначены информационные, а пунктирной — управляющие каналы.

Гибридная интегральная схема

Гибри'дная интегра'льная схе'ма, гибридная микросхема, интегральная схема, в которой наряду с элементами, неразъёмно связанными на поверхности или в объёме подложки, используются навесные микроминиатюрные элементы (транзисторы, полупроводниковые диоды, катушки индуктивности и др.). В зависимости от метода изготовления неразъёмно связанных элементов различают гибридные плёночную и полупроводниковую интегральные схемы.

  Резисторы, конденсаторы, контактные площадки и электрические проводники в Г. и. с. изготовляют либо последовательным напылением на подложку различных материалов в вакуумных установках (метод напыления через маски, метод фотолитографии), либо нанесением их в виде плёнок (химические способы, метод шёлкографии и др.). Навесные элементы крепят на одной подложке с. плёночными элементами, а их выводы присоединяют к соответствующим контактным площадкам пайкой или сваркой. Г. и. с.., как правило, помещают в корпус и герметизируют. Применение Г. и. с. в электронной аппаратуре повышает её надёжность, уменьшает габариты и массу.

  И. Е. Ефимов.

Гибридное соединение

Гибри'дное соедине'ние, четырёхплечая радиоволноводная система, в которой мощность, поступающая в одно (любое) плечо, делится поровну между двумя другими, а в четвёртое плечо не поступает; при подведении к двум каким-либо плечам когерентных колебаний на третьем будет наблюдаться их сумма, а на четвёртом — их разность. Г. с. применяют в сверхвысоких частот технике: делителях и разветвителях мощности для суммирования и вычитания мощностей колебаний, балансных смесителях для подавления шумов гетеродина приёмника, измерительных устройствах, собранных по мостовой схеме, для измерения импедансов (полных сопротивлений) и коэффициент отражения и т. д. Большое разнообразие Г. с. сводят к трём простейшим видам: кольцевому (рис. 1), двойному тройнику (рис. 2) и направленному ответвителю со связью 3 дб. Кольцевое Г. с., или гибридное кольцо, состоит из отрезка замкнутого самого на себя радиоволновода, к которому присоединены отводы. Длину окружности (по среднему радиусу) гибридного кольца выбирают кратной половине расчётной длины волны электромагнитных колебаний в нём, а расстояние (по той же окружности) между отдельными плечами — кратными четверти расчётной длины волны.