Prejšnji

Avtomatika

Muzejski predmet

ANALOGNO-HIBRIDNI RAČUNALNIK EAI 580

Čas uporabe:

1968–1985

Splošno ime:

analogno-hibridni računalnik

Tehnika izdelave:

industrijska

Izvor, poreklo:

ZDA

Delavnica / proizvajalec:
Electronic Associates, Inc. (EAI), West Long Branch, New Jersey
Snov:

kovina, plastika, baker

Mere predmeta:

130 cm × 122 cm × 70 cm

Število enot:

4 (glavna računalniška enota, osciloskop, x-y koordinatni risalnik, komunikacijski vmesnik)

Teža:

300 kg

Opis gradiva:

Splošno namenski analogno-hibridni računalnik EAI 580 proizvajalca Electronic Associates Inc., West Long Branch, New Jersey, ZDA je v šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja predstavljal eno najnaprednejših orodij za simulacijo linearnih in nelinearnih dinamičnih sistemov. Zasnovan je na transistorski tehnologiji. Je eden prvih predstavnikov hibridizacije s pomočjo dodatnih logičnih elementov, kar razširi uporabnost dotedanjih analognih računalnikov.

Programiranje poteka z žičnim povezovanjem komponent, ki izvajajo analogne in logične računske operacije. Na voljo je bilo sedem zamenljivih analognih programskih plošč za dostop do analognih komponent in štiri zamenljive logične programske plošče za dostop do logičnih komponent. Več zamenljivih plošč omogoča shranjevanje programov.

Analogno-hibridni računalnik EAI 580 vsebuje

  • elektronska vezja, ki izvajajo analogne računske operacije,

  • elektronska vezja, ki izvajajo logične računske operacije,

  • analogno in logično programsko ploščo,

  • pomožno kontrolno ploščo z desetimi ročno nastavljivimi potenciometri, 

  • komunikacijski vmesnik, ki omogoča preprosto povezavo analognega in digitalnega računalnika (8 analognih vhodov, 8 analognih izhodov, 8 digitalnih vhodov, 8 digitalnih izhodov),

  • napajalnik, 

  • glavno nadzorno ploščo, 

  • prikazovalne enote

    • enoto za analogno odčitavanje rezultatov, 

    • osciloskop (Repetitive operation display unit),

    • x-y koordinatni risalnik (Hewlett- Packard).

Računska moč računalnika je odvisna od števila komponent, ki izvajajo operacije. To so

  • analogni elementi: 16 integratorjev, 16 seštevalnikov, 32 obračalnikov predznaka, 10 ročno nastavljivih potenciometrov in 80 servonastavljivih potenciometrov (predstavljajo koeficiente simuliranega problema), 4 množilniki, 6 omejevalnikov signala, 4 splošni funkcijski generatorji, 2 trigonometrijska funkcijska generatorja,

  • elementi za povezavo z logičnim delom (logično krmiljeni elementi): 8 primerjalnikov signala, 8 relejev, 6 sledilno-shranjevalnih vezij, 12 logično krmiljenih stikal,

  • logični elementi: 4 registri, 2 števca in 32 logičnih vrat.

Računalnik lahko deluje v hitrejšem režimu, ki omogoča opazovanje rezultatov na osciloskopu ali v počasnejšem režimu, ki omogoča uporabo koordinatnega risalnika. Enosmerno napetostno področje je ±10 V.

Računalnik EAI 580 se je izdatno uporabljal v pedagoškem delu: pri raznih predmetih in pri diplomah, magisterijih in doktoratih. Razvojno raziskovalno delo je obsegalo tehniška pa tudi netehniška področja: vodenje sistemov (adaptivno, multivariabilno, prediktivno, optimizacije, identifikacije, …), vodenje in zaščita nuklearnih reaktorjev, avtoelektrika, naftovodi, raketarstvo, biokibernetika (nevromuskularni sistemi, regulacija stimulacije mišic), farmakokinetika in farmakodinamika zdravil, makroekonomski sistemi. Rezultati so bili vključeni v raziskovalne naloge za Raziskovalno skupnost Slovenije in tudi v različne projekte za domačo in tujo industrijo.

Zgodovina gradiva:

Analogni računalniki so v letih po 2. sv. vojni pa do osemdesetih let prejšnjega stoletja predstavljali najučinkovitejšo, v začetku pa tudi edino možnost simulacije linearnih in nelinearnih fizikalnih dinamičnih sistemov, čeprav so se sočasno že pojavljali digitalni računalniki s simulacijskimi jeziki. S fizičnim povezovanjem električnih komponent za seštevanje, integriranje, množenje in generiranje nelinearnih funkcij so prikazali rezultate simulacije na prikazovalni/risalni enoti. Računali so torej na osnovi analogije električnih veličin (enosmernih napetosti) in veličin realnih fizikalnih problemov. Boljši računalniki so lahko delovali tudi v ponavljalnem delovanju (nekaj stokrat na sekundo) in prikazali stoječo sliko na osciloskopu. S spreminjanjem ročno nastavljivih potenciometrov je bilo omogočeno učinkovito proučevanje vplivov parametrov na delovanje simuliranega sistema. Simulacija je bila natančna, izjemno hitra, primerna za zelo hitre pa tudi bolj počasne dinamične procese. Ker delujejo komponente paralelno (istočasno), kompleksnost simuliranega problema ne vpliva na hitrost računanja. Seveda pa omejitev predstavlja število računskih komponent računalnika. Ker je območje uporabljenih enosmernih napetosti omejeno, je potrebno amplitudno normiranje, časovno normiranje pa uskladi računalniški in problemski čas.

Z razvojem tehnologije so analognim komponentam najprej dodali logične komponente (analogno-hibridni računalniki), kasneje pa digitalni računalnik z ustreznimi vmesniki (hibridni računalniki). Najbolj je razvoj analognih in hibridnih računalnikov zaznamovalo ameriško podjetje Electronic Associates, Inc. (EAI). Podjetje sta leta 1945 ustanovila Lloyd F. Christianson in Arthur L. Adamson, analogne računalnike pa so začeli proizvajati leta 1952. Njihove sisteme je uporabljala tudi NASA za razvoj vesoljskih sond in za simulacijo fizikalnih sistemov. Ko je digitalna tehnologija napredovala, so začeli s proizvodnjo analogno-hibridnih računalnikov kot sta EAI 580 in EAI 680 (na trg sta prišla leta 1968), kasneje EAI 2000 (leta 1978). Leta 1983 je na trg prišel najnaprednejši hibridni sistem SIMSTAR. SIMSTAR je omogočal maksimalno koriščenje prednosti analogne in digitalne tehnologije. Programiranje je potekalo preko digitalnega računalnika s pomočjo jezika po standardu CSSL, pri čemer je bilo amplitudno in časovno normiranje izvedeno avtomatsko. Žal pa je bil računalnik SIMSTAR tudi zadnji poizkus v borbi proti digitalnim simulacijskim okoljem. Zato se je v osemdesetih letih ustavil razvoj analognih in hibridnih splošnonamenskih računalnikov.

V svetu se je analogna simulacija na začetku uporabljala v nuklearni tehniki, v letalstvu, v vojaških in vesoljskih raziskavah, kasneje pa tudi v elektrotehniki, elektroniki, strojništvu, kemiji, itd.

Analogno-hibridni računalnik EAI 580 je bil kupljen na pobudo prof. Franceta Bremšaka za potrebe Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani in Inštituta Jožef Stefan leta 1968. Vseskozi je bil nameščen na Fakulteti za elektrotehniko UL in se izdatno uporabljal v pedagoškem in raziskovalnem procesu do poznih osemdesetih let. Delna povezava na digitalni računalnik PDP 11/34 preko ustreznih komunikacijskih vmesnikov je bila izvedena v letu 1977, kar je omogočilo proučevanje sistemov vodenja z diskretnimi regulacijskimi algoritmi izvedenimi na digitalnem računalniku in procesom, simuliranim na analognem računalniku.

Raziskujte naprej