模拟计算机
模拟计算机是根据相似原理,用一种连续变化的模拟量作为被运算的对象的计算机。模拟计算机以电子线路构成基本运算部件。由运算部件、控制部件、排题板、输入输出设备等组成。在用相似原理求解中,包含了模拟的概念,故称模拟计算机。它是以并行计算为基础的,计算速度快。它把功能固定化的运算器适当组合起来,所以程序比较简单,但解题灵活性比较差1。
基本信息
- 中文名
模拟计算机
- 外文名
analog computer
发展简况
20世纪30年代,开始致力于全电子化模拟计算机的研制工作。
第二次世界大战期间,贝尔电话实验室研制出M-9火炮指挥仪。
二次大战后,一些人以M-9火炮指挥仪中的运算放大器为基础,于1947年研制出全电子直流模拟计算机。高增益直流运算放大器的出现,对模拟计算机的发展,起了革命性的推动作用。与此同时,各发达国家都在研制模拟计算机。
1948年,研制出第一台商品模拟计算机。
50年代实现商品化;50年代中、后期,中国进入现代模拟计算机研制领域。
60年代中期,先后研制出多种型号模拟计算机。如M-2、M-6等大型混合模拟计算机,就是这一时期的成果。
分类
根据计算机和实物类比关系的紧密程度分
模拟计算机的类比或相似关系,存在于被研究的物理现象或过程同模拟计算机本身的物理现象或过程之间 。根据计算机和实物类比关系的紧密程度不同,模拟计算机分为直接(专用)计算机和间接(通用)计算机。
直接计算机作为实物的模型,二者除具有类比的数学关系外,其物理参数间也有一一对应的类比关系。例如,用电感、电容和电阻组成的网络,模拟由质量、弹性阻尼和粘性阻尼组成的机械系统 , 二者的数学方程可以写成同一形式:可以看出,二者参数 L.C.R 和M.K.B之间也存在一一对应的关系。
间接计算机构成的实物模型与实物间的类比关系,只是数学模型的类比。因此,必须按实物的方程式组成模型。因为要用一个个函数部件组成模型,所以要想满足广泛的要求,必须用足够多的各种函数部件组成一个通用性很强的模拟计算机 ,即所谓通用模拟计算机 。一个大型通用模拟计算机,约有二三百个运算放大器,相应数量的线性电位器,几十个乘法器和函数产生器等部件。
上述机械系统,包含加法、乘法和微分运算。在通用模拟机上,只要把相应部件联接起来,便可建立它的数学模型。
按所用元部件不同分
模拟计算机还可分为电子的和机械的等类别。
构成模拟计算机的核心部件是运算放大器,它是一个高增益负反馈放大器。
根据基尔霍夫定律,可以写出下列方程: