Устройство для определения весовых функций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСОВЫХ ФУНК1ЩЙ, содержащее генератор импульсов, первый блок умножения , регистр, накопитель, первую группу блоков умножения, группу квадраторов, первый и второй входы каждого из которых объединены, соединены с.первыми входами одноименных блоков умножения первой группы и подключены к соответствующим выходам накопителя, вход которого является первым информационным входом устройства , выходы квадраторов группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом функционального преобразователя , о.т ли чающе е с я тем, что, с целью повьппения точности определения весовьпс .функций, в него введены счетчик,- вторая группа блоков умножения, линия задержки, блок памяти, второй,блок умножения, блок суммирования, второй накапливающий сумматор, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих блоков умножения первой группы, вторые входы которых подключены к соответствуюп1им выходам регистра , выход второго накапливающего сумматора соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, вход которой является.вторым информационным входом устройства , выход блока суммирования соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами сл функционального, преобразователя и блока памяти, управляющий вход которого объединенс управляющими входами накапливающих сумматоров и установочным входом счетчика и подключен к первому выходу счетчика, а информационный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен-с входом накопитеJi ля, выходы которого соединены с перО выми входами соответствующих блоков умножения второй группы, вторые вхо:/д ды которых объединены и подключены к выходу первого блока умножения, а выходы соединены с соответствующими информационными .входами регистра, выходы которога являются.соответствующимивыходами устройства, управляющий вход регистра подключен к второму вькоду счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 06 F 15/336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3449877/18 24 (22) 11.06.82 (46) 15.02.85. Б|сл. В 6 (72) А.A.Ìàòâeåâ, В.Н.Попов, В.И.Кривоцюк, Б.Г,Агаджанянц и Ю.В.Славинский (53) 681.3 (088.8) (56) 1.Мизин И.А. Цифровые фильтры.

М., "Связь", 1979, с. 140.

2.Авторское свидетельство СССР

Ф 881763, кл. G 06 F 15/336, 1982 (прототип), (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее генератор импульсов, первый блок умножения, регистр, накопитель, первую группу блоков умножения, группу квадраторов, первый и второй входы каждого из которых объединены, соединены с.первыми входами одноименных блоков умножения первой группы и подключены к соответствующим выходам накопителя, вход которого является первым информационным входом устрой- ства, выходы квадраторов группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения весовых .функций, в него введены счетчик; вторая группа блоков умножения, линия задержки, блок памяти, второй блок умножения, блок суммирования, второй накапливающий

ÄÄSUÄÄ 114 1 1 А сумматор, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих блоков умножения первой группы, вторые входы которых подклю- . чены к соответствующим выходам регистра, выход второго накапливающего сумматора соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, вход которой является.вторым информационным входом устройства, выход блока суммирования соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами функционального преобразователя и блока памяти, управляющий вход которого объединен. с управляющими входами накапливающих сумматоров и установочным входом счетчика и подключен к первому выходу счетчика, а информационный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен.с входом накопителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих. блоков умножения второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого блока умножения, а выходы соединены с соответствующими информационными .входами регистра, выходы которого. являются. соответствующими- выходами устройства, управляю-. щий вход регистра подключен к второму выходу счетчика.

i 14013 "" ля (2) .

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реализации его в системах диагностики сложных динамических объектов.

Известно устройство для определения весовых функций, которое содержит счетчик входного сигнала, блоки умножения, блок. формирования эталонного сигнала, блок памяти, генератор импульсов, блок формирования матрицы .10 корреляционных функций входного сигнала, блок обращения матрицы корреляционных функций, регистр (1J .

Недостатком известного устроиства является большое число операций по вычислению оптимальной весовой функции. Кроме того, устройство не может работать, если матрица корреляционных функций входного сигнала вырождена. Эта ситуация возникает. в 20 случае, когда на вход .устройства поступают единичные. реализации случайных процессов.

Наиболее близким .к предлагаемому является устройство, содержащее пер- 25 вый накопитель, вход которого является входом устройства, выходы первого накопителя. подключены к первым входам соответствующих и блоков умножения, вторые входы которых. подключены к выходам, источника эталонного.сигнала, выходы и блоков умножения подключены.к соответствующим входам второго накопителя, управляющий вход которого подключен к выходу генерато ра импульсов, а выход подключен к первым входам (0+ 1)-ro блока. умно жения,. выход которого подключен к входу регистра, а второй вход — к входу генератора импульсов и к выхо- 40 дам функционального. преобразователя,. вход которого подключен к выходам накапливающего .сумматора, ll входов которого соединены с ll квадраторами, входы которых подключены к соответствующим выходам первого накопитеНедостаток известного устройства заключается. в том, что определение весовых функций осуществляется по разомкнутой схеме. Поэтому невозможно оценить качество и степень приближения полученной весовой функции к реальной весовой функции объекта.

В результате невозможно, организовать 55 оптимальную, подстройку весовых функций к реальным весовым функциям объекта.

Цель изобретения — повышение точности определения весовых функций.

I указанная цель достигается тем, что в устройство для определения весовых функций, содержащее генератор импульсов, первый блок умножения, регистр, накопитель, первую группу блоков умножения, группу квадраторов, первый и второй входы каждого из которых объединены, соединены с первыми вХодами одноименных блоков умножения первой группы и подключены к соответствующим выходам накопителя, вход которого является первым информационным входом устройства, выходы квадраторов группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, введены счетчик, вторая группа блоков умножения, линия задержки, блок памяти, второй блок умножения, блок суммирования, второй накапливающий сумматор, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих блоков умножения первой группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам регистра, выход второго накапливающего сумматора соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, вход которой является вторым информационным входом устройства, выход блока суммирования соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами функционального преобразователя и блока памяти, управляющий вход которого объединен с управляющими входами накапливающих сумматоров и установочным входом счетчика и подключен к первому выходу счетчика, а информационный. вход счетчика подключен .к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с входом накопителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого блока умножения, а выходы .соединены с соо ветствующими информационными входами регистра, выходы которого являются соответствующими

3 1 выходами устройства, управляющий вход регистра подключен к второму выходу счетчика.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — зависимость ошибки 0 между выходами модели и объекта от числа шагов.адаптации h . .В данном устройстве .реализуется процедура. подстройки весовых коэффициентов ло алгоритму НьютонаРафсона, который построен на основе критерия минимума среднеквадратнчес. кой ошибки (СКО). Алгоритм определения вектора весовых коэффициентов имеет вид а(1« Ъ 41 2Р (11х(11/х ФХ(11, 10

15 ножения, первый вход которого соединен с выходом функционального преобразователя 7, а второй — с вькодои блока l3 памяти, вькод первого блока

11 умножения соединен с вторьпчи входами блоков 3 умножения второй группы, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра 5, вход генератора 14 импульсов соединен с входом накопителя 1, а выходс информационным входом счетчика 15, первый вькод которого соединен с егo установочным входом и управляющими входами накапливающих -сумматоров и блока 13 памяти. Второй выход счетчи140 1 31 4

Выход блока 9 суммирования соединен с первым входом первого блока 11 умножения, второй вход. которого соединен с вькодом второго блока 12 ум20

30 где 14() — вектор весовых коэффи1 циентов модели объекта;

Х()) — вектор входных сигналов модели и объекта; () — ошибка между выходными сигналами модели и объекта;

2 111 — коэффициент, определяющий величину шага адаптации;

Т вЂ” операция транспортирования; — номер шага адаптации.

Устройство для определения весовых функций содержит накопитель 1, вход которого является первым входом устройства. Выходы накопителя 1 соединены с первыми .входами блоков 2 умножения первой группы, первыми входами блоков 3 умножения второй группы с первыми и вторыми. входами квадраторов .4 группы.. Вторые входы блоков 2 умножения первой группы соединены с соответствующими. выходами регистра 5. Выходы квадраторов 4 группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего-сумматора 6 выход которого соединен с входном функционального. преобразователя .7.. Выходы блоков 2 умножения первой группы соединены с соответствующими входами второго накапливающего сумиатора 8, выход, которого соединен с первым входом блока 9 суммирования, второй вход которого соединен с выходом линии 10 задержки, вход которой является вторым входом устройства.

55 ка 15 соединен с управляющим входои регистра 5, выходы которого являются соответствующими выходами .устройства.

Устройство работает следующим образом.

Выборки входного и выходного сигналов объекта, представляющие собой последовательность. чисел в двоичном коде, поступает на вход накопителя 1 и линии 10 задержки соответственно.

Накопитель 1 представляет собой 11 каскадный сдвиговый.последовательнопараллельный регистр, линия 10 задержки — FA -каскадный сдвиговый регистр, причем время ь = mT- выбирается таким. образом, чтобы бып сформирован сигнал У1 на выходе. модели (на выходе накапливающего сумматора

8) . В накопителе -1- запоминается 11 выборок входного сигнала. Информация с и выходов накопителя 1 поступает на первые входы первой и второй группы иэ 11 блоков 2 и 3 умножения, на входы N квадраторов 4 группы. На вторые входы и блоков 2 умножения первой группы поступают.сигналы1 пропорциональные вектору весовых- функций объекта, определенному- на- предыдущем шаге (или, если процесс-только начался, начальные значения), с регистра

5. Регистр 5 представляет собой блок памяти с расщепленным циклом, т.е. блок, в котором может выполняться считывание информации. без разрушения.

Параллельное считывание .информации из регистра 5 осуществляется по сигналу С1 счетчика 15. Сигналы с выхода блоков 2 умножения первой группы поступают на вход второго накал1140131

55 ливающего сумматора 8; на выходе которого образуется сигнал подстраиваемой моделист . Накопитель 1, 11 блоков 2 умножения. первой группы и накапливающий сумматор 8 образуют модель объекта, которую можно представить.в виде следующего выражения: где f< — выходной сигнал. модели.

Информация с накапливающего -сумматора 8. считывается сигналом С2 и поступает на первый вход блока 9 суммирования, на второй вход которого поступает сигнал с выхода объекта, задержанный линией 10 задержки на время .ь, необходимое для вычисления сигнала У, С выхода блока 9 суммирования ошибка Я = Х -Л,„ поступает на первый вход первого блока 11 умножения. Сигналы с выхода квадраторов 4 поступают на входы первого накапливающего сумматора 6, откуда информация, считанная по сигналу С2, поступает через функциональный преобразователь 7 на первый вход второго блока 12 умножения, на второй вход которого поступает информация, 30 считанная .с блока 13 памяти по сигналу С2, сигнал с выхода вгорого блока 12 умножения поступает на второй вход первого блока 11 умножения, с выхода которого он поступает на. вторые входы блоков 3 умножения вто" -5

poA группы. На выходе блоков 3 умножейия второй группы формируются сиг1 найы, уточняющие вектор весовых коэффициентов на каждом шаге адаптацик

40, < щ®=(2pIx (j) МЯе Ill> (Л

/ 45

Величина шага адаптации 2,р определяется заранее и хранится в блоке 13 памяти. Величину () k (j) получают на выходе первого. накапливающего сумматора б. Далее эта.величина noS0 ступает на вход функционального преобразователя 7, который выполняет операцию деления

Г

Сигналы с.выхода блоков 3 умножения поступают,на вход регистра 5, где суммируются.с предыдущим значением вектора весовых коэффициентов. Регистр. 5 предназначен для хранения вектора весовых коэффициентов — начальных, если процесс только что начался,или полученных в процессе идентификации путем суммирования вектора весовых коэффициентов И (j), полученных на предыдущем шаге идентификации с добавкой 44@ (1t() полученной на.последнем шаге адаптации.

По сигналу С2 осуществляется сброс счетчика 15. На информационный вход счетчика 15 поступают сигналы от генератора 14 импульсов, который запускается входным сигналом М { ).

Разрядность счетчика 15 выбирается. таким образом, что сигнал С1 появляется на выходе счетчика 15 практически сразу. после прихода очередной выборки входного сигнала на накопитель 1, а сигнал С2 появляется только после того, как в накапливающем сумматоре 8 будет сформирован сигнал подстраиваемой модели Y> . После сброса счетчика 15 устройство готово к приему новой информацииь

Сигналы с выхода блоков 3 умножения поступают на вход регистра 5, где суммируются с предыдущим значением вектора весовой функции; По сигналу

С2 осуществляется сброс счетчика 15.

Устройство готово к приему новой информации.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от базового устройства, принятого за прототип, так как в базовом устройстве реализуется прямой метод нахождения весовых функций объекта. Это не позволяет контролировать степень приближения получаемого вектора весовых коэффициентов к его текущему значению.

В результате ошибка в определении весовых функций может неограниченно возрастать. Для исключения этого эф-. фекта в предлагаемом .устройстве реализован замкнутый контур самонастройки вектора весовых функций. При этом для реализации контура подстройки весов модели используется текущая ошибка между выходом модели и выходом объекта Я = "1 — 1 „,.

Использование. замкнутого. контура самонастройки. позволяет, уменьшить ошибку между выходом модели и выходом объекта (кривая I на Аиг. 2) по сравнению с базовым объектом, в ко1140131 8 тором ошибка 6 с увеличением .количества шагов- адаптации k стремится к бесконечности (кривая П на фиг.2) .

314013I

1140131

Фиг. Z

Заказ 265/38

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4 /S илиад Illlll "Патент™, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Составитель A.Èâàíoâà

Редактор Л.Авраменко Техред A. Бабинец Корректор В.Синицкая