Устройство для классификации случайных процессов
Изобретение относится к автоматике и Г вычислительной технике. Целью изобретений является повыпшние быстродействия ytf ройства. Устройство содержит три функциональных преобразователя, каждый из которых выполнен в виде электронно-лучевой трубки типа политрон, потенциометрический блок задания уровня напряжений, два инте ,:гратора, два блока сравнения, генератор пилообразного напряжения, блок входных усилителей , три дифференциальных усилителя. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (51) 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / -",., CO
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
i 2I) 419197! /24-24 (22) 04.02.87 (46) 15.10.88. Бюл. № 38 (7l ) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) В . И. Гуткин, A. Г. Кибальченко и И. В. Кибальченко (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1251121, кл; G 06 G 7/52, 1984.
Авторское свидетельство СССР
¹ 963001, кл. G 06 G 7/52, 1980. (54) УСТРбйСТИб ДЛЯ КЛАССИФИКА,ЦЯИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к автоматике и, вычислительной технике. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит три функциональных преобразователя, каждый из кото. рых выполнен в виде электронно-лучевой трубки типа политрон, потенцнометрический блок задания уровня напряжений, два инте:гратора, два блока сравнения, генератор пилообразного напряжения, блок входных усилителей, три дифференциальных усилителя. ! ил.
1430973
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для классификации случайных процессов в области технической и медицинской диагностики.
Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит блок 1 входных усилителей, входы которого являются входами устройства, а выходы подключены к функциональным пластинами электронно-лучевой трубки типа политрон. К горизонтально отклоняющим пластинам политрона 2 подключен выход генератора 3 пилообразного напряжения. Коллекторные пластины политро»а подключены к входам дифференциального усилителя (ДУ) 4, выход которого подключен к входу блока 5 выделения уровней. Выходы блока 5 выделения уровней подключены к соответствующим горизонтально отклоняющим пластинам политронов6и 7.
Функциональные пластины с 1 по Х политрона 6 соединены с 1 по Х выходами потенциометрического блока 8 задания уровня напряжения. Коллекторные пластины по>итроца 6 через дифференциальный усилитель 9 подключены к входу интегратора 10, выход которого подключен к первому входу блока !1 сравнения, иа второй вход которого полается пороговое напряжение U. pl. выхол блока !1 сравнения подключен к (срвому вхолу инликатора 12.
Функциональные H IHcTHHhl c Xl по ХХ (голитрона 7 соединены с Х! по ХХ выходами блока 8. Коллекторные пластины политрона 7 через дифференциальный усилитель 13 110 (ключсны к входу интегратора 14, выхол которого подключен к IlcpBoìó входу
0,10hсl 1 o (. pавнения, Ilа второи Вход кото— рого подается пороговое напряжение Unop(.
Выхол блока 15 полключеH к второму входу индикатора 12.
Функциональные пластины с Х! по ХХ политрона 6 и с I Ilo Х политрона 7, а также свободные функциональные пластины политрона 2 полключены к шине нулевого потец циал а.
Устройство работает следующим образом.
Исследуемый многомерный сигнал Х !!) через входные усилители блока 1 параллельно подаются 11а функциональные пластины политрона 2. 1-!и горино(ггально отклоняюll1lI(пластины (н)л1(тро!!и 2 с выхола блока 3
I I()(. 1 (I аст л)1110 Й 11 о 1I I м(. I I ß þ Ill С(. с Я I la ll Pß жсI 111Ñ, КотоРОС и И. !и(Т(. 11 С I! Гl1сlЛОM Л,, I Я СЧ ИТЬ(нация информа((пп. н>с!уll IIoII(cй на его функ(цго(!ал(и!ы и,!астины, Г1ри этом на колл I(торах политро(!а 2 формируется сигнал, Яв. IHI(>II(!IÉся фУIIIw(I>lcи всcx cIII II3 lов. IlocT), !!ак>щи.(!га функцио(палы!ые пластины этог,> и> IIITpoII 30 зс 50 сс > зуется как преобразователь многомерного сигнала в соответствующий ему одномерный сигнал. Сигнал, снимаемый с коллекторных пластин политрона 2 через дифференциальный усилитель 4 поступает на вход блока 5 выделения уровней. В блоке 5 из исследуемого сигнала выделяются положительная и отрицательная составляющие, которые поступают для дальнейшего анализа на горизонтально отклоняющие пластины политронов, при этом отрицательная составляющая исследуемого сигнала поступает на политрон 6, а положительная — на политрон 7. В операционной зоне политронов 6 и 7 с помощью блока 8 осуществляется нелинейное преобразование сигналов, поступающих на их горизонтально отклоняющие пластины. Результатом нелинейного преобразования исследуемого сигнала являются функционалы, получаемые на выходе интеграторов 10 и 14, которые далее сравниваются в блоках 11 и 5 сравнения с пороговыми напряжениями Упор> и Unopg, pa3деляющими различные классы. Выбор операторов нелинейного преобразования, определение решающего правила, позволяющего разделить классы состояния объекта, а также определение величины порогового напряжения осуществляется на этапе обучения. Этап обучения заключается в следующем. При поступлении положительной и отрицательной составляющих на горизонтально отклоняющие пластины политронов 6 и 7, электронный луч этих пол итронов отклоняется в горизонтальной плоскости пропорционально мгновенному значению амплитудновременных параметров этих составляющих. В каждый момент времени электронный луч находится в области одной из пар функциональных пластин политрона. Если с помощью блока 8 к функциональным пластинам 1 и 11 политрона 6 и к XI и ХII политрона 7 приложить разность потенциалов, а остальные пластины обоих политронов заземлить, то на изменение токов коллекторов при прохождении луча в области этих пластин будет влиять только та часть исследуемого сигнала, которая попадает в зону действия этих пластин. Если разность потенциалов приложить к следующим функциональным пластинам !III и IY политрона 6) и IXIII и ХIУ политрона 7), а остальные пластины заземлить, то на изменение токов коллекторов обоих политронов будет влиять только та часть исследуемого сигнала, которая попадает уже в зону действия этих пластин и т. д. При прохождении пластин, имеющих разность потенциалов, отличную от нуля, с коллекторов политронов снимаются последовательности импульсов, длительности которых пропорциональны времени пребывания соответствующей части исследуемого сигнала в 1430973 области этих функциональных пластин. После интегрирования этих последовательностей импульсов на интеграторах 10 и 14 (время интегрирования равно периоду анализа) получается функционал, пропорциональный времени нахождения исследуемого сигнала в области функциональных пластин, имеющих ненулевую разность потенциалов. Таким образом, прикладывая поочередно к каждой паре функциональных пластин разность потенциалов и заземляя при этом все остальные пары функциональных пластин, по изменению коллекторных токов в момент прохождения электронного луча в области этой пары функциональных пластин можно судить о свойствах отдельных «зон» исследуемого сигнала. Получаемая при этом совокупность функционалов, образует «признакфункцию» классифицируемого сигнала, которая является модификацией функции плотности распределения. По полученным таким способом «признакфункциям» определяется решающее правило классификации, позволяюгцее отнести исследуемый сигнал к определенному классу состояния диагностируемого.объекта. Для этого по полученным «признак-функциям» определяются области уровней, где имеется «перемеши ванне» классов и области уровней, где признаки каждого класса исследуемых сигналов существенно отличаются. В соответствии с выделенными областями уровней отмечаются функциональные пластины, определяющие форму потенциальной функции: являющейся эквивалентом разделяющей гиперповерхности. Выбор потенциальной функции осуществляется по следуюшему правилу (на примере двух «нризнак-функций»).: «»„,(а(Ег „„„; атах= Fz тг» ° а,.;»=Е(т „,.-, Где Ех mi» и Егг агах — ГРаничные значения функционалов, полученные при исследовании на решающем правиле многомерных сигналов, отражающих I u II классы состояний диагностируемого объекта. Для оценки качества выбранного решающего правила проводится экзамен. Для этого на потенциальном рельефе, полученном на этапе обучения, анализируется экзамснуюшая выборка, состоящая из многомерньгх сигналов, отражающих различные состояния об ьекта. Оценка результатов классификации осушствляется с помощью крите20 рия классификации: г> /ЙР IV где А .р — число правильных ответов; 2« Л вЂ” объем выборки. Формула изобретения Устройство для классификации случайных процессов, содержащее первый и вто3Q рой функциона IbHblE преобразователи, каждый из которых выполнен в виде электронно-лучевой трубки типа позитрон, потенциометрический блок задания урозня IIdllpffжения, Bbfxogbf которого подклк)чены к функциональным пластинам первого и второго по35 .IHTPoHoB, ОBQK BbfLE . 1(íèß УЛОВИ(Й сиГна, lа, выходы которого подклгочены к соответствующим горизонтально отклоняющим Ilë fñтинам первого и второго политронов, гсрвый и второй интеграторы. первый Олок сравнения, первый Bxol, которого подклк)чсн к выходу первого интегратора«а выход к первому входу индикатора. второй Bx() f первого блока сравнения является вxoдом задания первого порогового напряжеHIIB устРОйетаа, От гггггагО(и((ГЯ тЕМ, Что, С ЦЕЛЬЮ 4> повыгпения быстродействия, оно содержи" третий функциональный преобразователь. вьшолненный в Hff;fc электронно-лучевои тр оки типа позитрон, генератор пилообразного напряжения, первый, второй и третий дифференциал!и)ыс усилители, второй блок 0 сравнения. Нри этом функциональные пл 1(тины третьего политрона являются входам)1 УстРОЙств<1, ГQPIIÇOHT3,1ьно Отк loH5f f()ill lf( пластины которого соединены с выходом генератора пилообраз)н)го напряжеflf 151, а (Г() коллекторные пластины подк,fK)÷(III I к Входам первого дифференциальllof о ) of!i!Ifò(.151, (ВЫХОД КОТОРОГО (. 0(. (fl ff(.II (BX(),10)1 (!,1ОК;1 В Ыд(леll II 51 ) рОВНсй (. III 1а, 111. Il f) lf это 11 к(), I, 1(. 1;— торные пластины 11срггог(lfo,11!трона II() 1клюU,=min, если 1Еарг(х) (Е»р-, (х) f; U;=0, ЕСЛИ )Е р1(Х) f=fF»p» (Х) f; U;=max, если fF pl (x)!)fF»p-„(õ) „ где U, — значение «признак-функции» в исследуемой области г-и пары функциональных пластин; Fnpz (Х) — «признак-функция» исследуемых сигналов I класса; Еар»(Х) — «признак-функция» исследуемых сигналов II класса. Полученная по этому правилу для всех уровней классифицируемых сигналов потенциальная функция реализуется на функциональных пластинах политронов 6 и 7 определенным потенциальным рельефом с помощью блока 8. Полученный таким образом потенциальный рельеф фактически является решающим правилом, по которому и осуществляется классификация исследуемых сигналов. С помощ ю этого решающего правила определяется величина порогового напряжения. Для этого обучаюшая выборка исследуется на решающем правиле, полученном на этапе обучения. Из всех значений функционалов, получаемых при этом, выбираются только те, которые являются граничными. Величина порога выбирается из условия 143097 > чены к входам второго дйфференциального ключены к соответствующим вйходий n6fes- усилителя, выход которого соединен с вхо- циометрического блока задания уровня надом первого интегратора, коллекторные плас- пряжения, а его выходы с одиннадцатого тины второго политрона подключены к .вхо- по двадцатый соединены с соответствукпцими дам третьего дифференциального усилителя, 5 функциональными пластинами второго поливыход которого соединен с входом второго трона, свободные функциональные пластины интегратора, выход которого подклк>чен к первого и второго политронов подключены первому входу вторОго блока сравнения, вы-, к шине нулевого потенциала, второй вход ,ход которого соединен с вторым входом ин- второго блока сравнения является входом задикатора, функциональные пластины с пер дания второго порогового напряжения фой по десятун первого политрона иод-„ 1О,устройства. ВНИИПИ, Заказ 5345 52 Тираж 704 " Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектиая, 4
