Аналоговый компьютер
Аналоговый компьютер
Аналоговый компьютер — аналоговая вычислительная машина (АВМ), представляющая числовую информацию посредством аналоговых физических переменных (скорость, длина, напряжение, ток, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифрового компьютера.
Принцип действия
Представлением числа в механических аналоговых компьютерах служит, например, количество поворотов шестерёнок механизма. В электрических — используются различия в напряжении. Они могут проводить операции сложения, вычитание, умножение, деление, дифференцирование, интегрирование и инвертирование.
Во время работы аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени постоянно меняются. На выходе получают графики, перенесённые на бумагу или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который контролирует процесс или работу компьютера.
Эти компьютеры идеально подходят для реализации автоматического контроля над рабочим процессом, потому что они мгновенно отвечают на изменение входных данных. Такого рода компьютеры широко применяются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.
В ряде случаев благодаря аналоговым компьютерам, возможно, решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций используются специализированные схемы и узлы с помощью операционных усилителей. Также интегрирование можно осуществить и на гидравлических аналоговых машинах.
Применение
Аналоговые электронные компьютеры основываются на задании физических характеристик их составляющих. Обычно это делается методом включения-исключения некоторых элементов из цепей, соединяющие эти элементы проводами, и изменением параметров переменных сопротивлений, емкостей и индуктивностей в цепях.
Помимо технических применений (автоматические трансмиссии, музыкальные синтезаторы), аналоговые компьютеры используются для решения специфических вычислительных задач практического характера. Например, кулачковый механический аналоговый компьютер, изображённый на фото, применялся в паровозостроении для аппроксимации кривых 4 порядка с помощью преобразований Фурье.
