Аналоговая вычислительная машина

Аналоговая вычислительная машина (АВМ) ― вычислительная машина, в которой каждому мгновенному значению переменной величины, участвующей в исходных соотношениях, ставится в соответствие мгновенное значение другой (машинной) величины, часто отличающейся от исходной физической величины природой и масштабным коэффициентом. Каждой элементарной математической операции над машинными величинами, как правило, соответствует некоторый физический закон, устанавливающий математические зависимости между физическими величинами на выходе и входе решающего элемента (например, законы Ома и Кирхгофа для электрических цепей, выражение для эффекта Холла, лоренцовой силы и т.д.)
Особенности представления исходных величин и построения отдельных решающих элементов в значительной мере предопределяют сравнительно большую скорость работы АВМ, простоту программирования и набора задач, ограничивая, однако, область применения и точность получаемого результата. АВМ отличается также малой универсальностью (алгоритмическая ограниченность) - при переходе от решения задач одного класса к другому требуется изменять структуру машины и число решающих элементов.
К первому аналоговому вычислительному устройству относят обычно логарифмическую линейку, появившуюся около 1600 г. Графики и номограммы - следующая разновидность аналоговых вычислительных устройств - для определения функций нескольких переменных; впервые встречаются в руководствах по навигации в 1791 г. В 1814 г. английский учёный Дж. Герман разработал аналоговый прибор - планиметр, предназначенный для определения площади, ограниченной замкнутой кривой на плоскости. Планиметр был усовершенствован в 1854 г. немецким учёным А. Амслером. Его интегрирующий прибор с катящимся колесом привёл позднее к изобретению английским физиком Дж. Томсоном фрикционного интегратора. В 1876 г. другой английский физик У. Томсон применил фрикционный интегратор в проекте гармонического анализатора для анализа и предсказывания высоты приливов в различных портах. Он показал в принципе возможность решения дифференциальных уравнений путём соединения нескольких интеграторов, однако из-за низкого уровня техники того времени идея не была реализована.
Первая механическая вычислительная машина для решения дифференциальных уравнений при проектировании кораблей была построена А.Н. Крыловым в 1904 г. В основу её была положена идея интеграфа - аналогового интегрирующего прибора, разработанного польским математиком Абданк-Абакановичем (1878) для получения интеграла произвольной функции, вычерченной на плоском графике.
Дальнейшее развитие механических интегрирующих машин связано с работами американского учёного В. Буша, под руководством которого была создана чисто механическая интегрирующая машина (1931), а затем её электромеханический вариант (1942). В 1936 г. русский инженер Н. Минорский предложил идею электродинамического аналога. Толчок развитию современных АВМ постоянного тока дала разработка Б. Расселом (1942-44, США) решающего усилителя.
Большое значение имели работы советского математика С.А. Гершгорина (1927), заложившие основы построения сеточных моделей. В 1936 г. в СССР под руководством И.С.Брука были построены механический интегратор и электрический расчётный стол для определения стационарных режимов энергетических систем. Работы, проведённые под руководством Л.И.Гутенмахера в 1945-46 гг., привели к созданию первых электронных аналоговых машин с повторением решения. В 1949 г. в СССР под руководством В.Б. Ушакова, В.А. Трапезникова, В.А. Котельникова, С.А. Лебедева был построен ряд АВМ на постоянном токе. Эти работы положили начало развитию современной аналоговой вычислительной техники в СССР.
АВМ в основном применяется при решении следующих задач:
■  контроль и управление;
■  опережающий анализ, основанный на быстродействии;
■  экспериментальное исследование поведения системы с аппаратурой управления или регулирования в лабораторных условиях;
■  анализ динамики систем управления или регулирования;
■  решение задач синтеза систем управления и регулирования;
■  решение задач по определению возмущений или полезных сигналов, действующих на систему.



Используемые источники
1. Гутенмахер Л. И., Электрические модели, М. - Л., 1949.
2. Тарасов В С., Основы теории и конструирование математических машин непрерывного действия, в. 1, Л., 1961.
3. Коган Б.Я., Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования, 2 изд., М., 1963.
4. Корн Г.А., Корн Т.М., Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, пер. с англ., ч. 1 - 2, М., 1967 - 68.

Энциклопедический Фонд

А

Б

В

Г

Д

Е

Ё

Ж

З

И

Й

К

Л

М

Н

О

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ъ

Ы

Ь

Э

Ю

Я