Calculateur analogique

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L'ELWAT, un calculateur analogique polonais fabriqué entre 1967 et 1969 ; les éléments visibles sont, de gauche à droite, un voltmètre, un téléscripteur, un oscilloscope et l'ordinateur à proprement parler.

Un calculateur analogique est un calculateur qui utilise des mesures physiques continues (par exemple électriques, mécaniques ou hydrauliques) pour modéliser un problème à résoudre. Ce concept contraste avec celui des calculateurs numériques, qui utilisent des quantités numériques discrètes pour cette modélisation.

Principe[modifier | modifier le code]

Le calculateur analogique permet de réaliser des calculs sur des équations différentielles en substituant un ensemble de variables avec un autre ensemble de variables physiques. L'opération de base est l'intégration.

Historique[modifier | modifier le code]

Sans remonter aux règles à calcul, les calculateurs analogiques ont été développés à partir des travaux d'un mathématicien anglais, Lord Kelvin, qui a inventé un marégraphe mécanique[1] dans les années 1870. D'autres systèmes furent mis au point entre les deux guerres mondiales : calculateurs de tir pour l'artillerie, analyseurs harmoniques pour l'ingénierie, cuves rhéographiques pour la mécanique des fluides. À partir des années 1940 ont été développés et industrialisés de nombreux calculateurs analogiques électroniques. Plus tard des calculateurs à bain d'huile ont été inventés, la grandeur d'entrée étant le courant et la grandeur intégrée étant la température (ces calculateurs ont permis de définir les commandes de vol du Concorde par exemple). Des systèmes de régulation périphériques compensaient les pertes thermiques. Ainsi si nous substituons la variable vitesse V à la variable courant I et si nous substituons la variable distance D à la variable température T, nous pouvons « calculer » la distance en mesurant la température T d'un bain d'huile chauffé par un courant I proportionnel à V.

Suite à l'invention de l'amplificateur opérationnel, les intégrations ont été réalisées dans le domaine électrique, la grandeur d'entrée et la grandeur intégrée étant toutes les deux électriques (« circuit intégrateur de Miller »).

Depuis 1975, des simulateurs hybrides ont été développés sur des ordinateurs numériques :

  • la partie calculateur analogique par un calcul numérique ;
  • la partie calculateur événementiel et séquentiel par un programme informatique classique déclenché par un événement analogique (trigger).

Les calculateurs stochastiques ont constitué une tentative de combiner les avantages du calcul analogique avec le faible coût des circuits de commutation ne travaillant qu'en 0 ou 1. Ils étaient bon marché et réalisaient très rapidement les multiplications (mais étaient aussi délicats à programmer que les calculateurs analogiques).

Le CSMP (Continuous System Modelling Program) réalisait quant à lui la simulation de circuits analogiques sur un écran graphique lié à un IBM 1130.

Comparaison[modifier | modifier le code]

Le calculateur analogique présente les avantages suivants :

  • résoudre des équations différentielles n'ayant pas de solutions analytiques ;
  • il est hyperstable puisque basé sur un phénomène physique ;
  • il fournit des résultats continus et continûment.

Le calculateur analogique présente les inconvénients suivants :

  • dérive à long terme due aux dérives physiques du calculateur analogique ;
  • miniaturisation impossible pour des calculateurs analogiques thermiques ou mécaniques, difficile pour des calculateurs analogiques électriques.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Cet analyseur harmonique de Kelvin, ainsi que d'autres calculateurs mécaniques sont décrits dans Modern instruments and methods of calculation, éd. Bell & Sons, 1914, Édimbourg.

Annexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]