SU1130852A1 - Устройство дл определени параметров модели структурной функции - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ СТРУКТУРНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее элемент НЕ, вход которого объединён с входом квадратора и  вл етс  входом устройства , первьй и второй каналы, каждый из которых содержит первый регулируемый фштьтр , блок умножени , второй регулируемый фильтр и блок усреднени , вход которого подключен к выходу сумматора того же канала , первьш и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго регулируемого фильтра и блока умножени  того же канала. информационные входы вторых регулируемых фильтров двух каналов объеди нены и подключены к выходу квадратора , первые входы блоков умножени  двух каналов объединены и подключены к выходу элемента НЕ, второй вход блока умножени  каждого канала подключен к выходу первого регулируемого фильтра того же канала , информационные входы первых регулируемых фильтров двух каналов объединены и подключены к входу элемента НЕ, отличающ-еес   тем, что, с целью расщирений его функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности исследовани  моделей с нелинейным пара (Л метром, в каждый канал введен функциональный преобразователь, второй канал - блок вычитани  и g . усилитель, вход которого подключен ;к выходу блока вычитани  того же канала, выход усилител  соединен с управл ющими входами первого и втоМ о эо рого регулируемыхфильтров и функциональных преобразователей двух каналов, первый вход блока вычита:л ни  второго канала подключен к ходу блока усреднени  первого канала , второй вход - к выходу блока усреднени  того же канала, третий вход сумматора каждого канала подключен к выходу функционального пре образрвател  того же канала, информационные входы функциональных преобразователей двух каналов объединены и подключены к выходу квадратора , выходы блока усреднени  первого канала и усилител  второго канала  вл ютс  выходом устройства.

Description

2.Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что функциональный преобразователь первого канала содержит усилитель и сумматор первый вход которого объединен с информационным входом усилител .

и  вл етс  информационным входом функционального преобразовател , выход сумматора  вл етс  выходом функционального преобразовател , управл ющий вход усилител   вл етс  управл ющим входом функционального преобразовател .

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что функциональный преобразователь второго канала содержит первый, второй, третий , четвертый , п тый и щестой усилители , первьй, второй и третий сумматоры, делитель, причем информационный вход первого усилител  объединен с информационными входами второго, третьего и четвертого усилителей и  вл етс  информационным входом функционального преобразовател  , выход первого усилител  соединен с первым- входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго усилител  , выход первого сумматора соединен с первым входом делител , второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход делител  через п тый усилитель подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу шестого усилител , выход третьего сумматора  вл етс  выходом функционального преобразовател , информационный вход шестого усилител  подключен к выходу делител , а управл ющий вход объединен с управл ющими входами второго и четвертого усилителей и  вл етс  управл ющим входом функционального преобразовател , выход третьего усилител  соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого усилител .

1

Изобретение относитс  к специализированным вычислительным средствам , предназначенным дл  статической обработки случайных процессов.

Известно устройство, содержащее блоки задержки, вычитани , возведени  в квадрат и ус/реднени  lj.

Недостатки устройства св заны с трудностью создани  широкодиапазонных блоков задержки аналогового сигнала и неудобной дл  дальнейшего использовани  формой представлени  результатов измерени ..

Наиболее близким по технической сз нрсти к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее два фильтра Лагерра, группы перемножителей, сумматоров , блоков усреднени , .квадратор и инвертор причем вход первого фильтра Лагерра  вл етс  входом устройства, а выходы его з.веньев подключены к первым входам соответствующих блоков умножени , первые входы сумматоров подключены к выходам соответствующих блоков умножени , вторые входы соединены ; выходами соответствующих звеньев второго фильтра Лагерра, третий вход первого сумматора объединен с входом второго многозвенного фильтра Лагерра и подключен к выходу 1квадратора, вход которого объединен с входом инвертора и подключен к входу устройства, выход инвертора соединен с вторыми входами блоков умножени , выходы сумматоров подключены к входам соответствующих блоков усреднени  Г2.

В известном устройстве линейна , относительно оцениваемых параметров , модель структурной .функции (СФ).  вл етс  приемлемой дл  ограниченного класса процессов, и зачастую рациональньм оказываетс  применение более компактной модели с нелинейно вход щими в нее параметрами , подлежащими определению.

Цель изобретени  - расширение

функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности исследова31

и  моделей с нелинейным параметом .

Указанна  цель достигаетс  тем, то в устройство дл  определени  араметров .модели структурной функции , содержащее элемент НЕ, вход которого объединен с входом квадратора и  вл етс  входом устройства , первый и второй каналы, каждый из которых содержит первьй регулируемый фильтр , блок умножени , второй регулируемый фильтр, - и блок усреднени , вход которого подключен к выходу сумматора того же канала, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго регулируемого фильтра и блока умножени  того же канала, информационные входы вторых регулируемых фильтров двух каналов объединены и подключены к выходу квадратора, первые входы блоков умножени  двух каналов объединены и подключены к выходу элемента НЕ, второй вход блока умножени  каждого канала подключен к выходу первого регулируемого фильтра того же канала, информационные входы первых регулируемых фильтров двух каналов объединены и подключены к входу элемента НЕ,в калздый канал введен функциональньш преобразователь , а во второй канал блок вычитани  и усилитель, вход которого подключен к выходу блока вычитани  того же канала, выход усилител  соединен с управл ющими входами первого-и второго регулируемых фильтров и функциональных преобразователей двух каналов, первый вход блока вычитани  второго канала подключен к выходу блока усреднени  первого канала, второй вход к выходу блока усреднени  того же канала, третий вход сумматора .каждого канала подключен к выходу функционального преобразовател  того же канала, информационные входы функциональных преобразователей двух каналов объединены и подключены К выходу квадратора, выходы блока усреднени  первого канала и усилител  второго канала  вл ютс  выходом устройства.

Функциональный преобразователь первого канала содержит усилитель и сумматор, первый вход которого объединен с информационным входом

1308524

усилител  и  вл етс  информационным входом функционального преобразоваI тел  выход сумматора  вл етс  выходом функционального преобразова5 тел , управл ющий вход усилител   вл етс  управл ющим входом функционального преобразовател .

Функгцюнальный преобразователь второго канала содержит первьй, второй , третий, четвертьм, п тый и шестой усилители, первьй, второй и третий сумматоры и делитель, информационньй вход первого усилител  объединен с и 1формационнь1ми входами второго, третьего и четвертого усилителей и  вл етс  информационным входом функ1щонального преобразовател  выход первого усилител  Соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго усилител , выход первого сумматора соединен с первым входом делител , второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход делител  через п тьй усилитель подключен к первому входу третьего сумма- I тора, второй вход которого подключен к выходу шестого усилител , выход третьего сумматора  вл етс  выходом .функционального преобразовател  информационный вход шестого усилител  подключен к выходу делител , а управл ющий вход объединен с управл ющими входами второго и четвертого усилителей и  вл етс  управл юпщм входом функционального преобразовател  выход тре тьего усилител  соединен с первым вхог дом второго сумматора,второй вход которого подключен к выходу четвертого усилител .

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства j на фиг. 2 - блок-схема функционального преобразовател  первого канала; на фиг. 3 - блок-схема функционального преобразовател  второго канала .

Устройство (фиг. 1) содержит два канала по числу оцениваемых пч-раметров оС модели СФ, первый регулируемый фильтр 1 в каждом канале, .информационные входы всех первых

5

регулируемых фильтров объединены с входами элемента НЕ 2,. квадратора 3 и  вл ютс  входом устройства, первый и второй входы блока 4 умножени  каждого канала подключены соответственно к выходам первого регулируемого фильтра 1 того же канала и выходу элемента НЕ 2, информационные входы вторых регулируемых фильтров 5 и функциональных преобразователей 6 двух каналов объединены и подключены к выходу квадратора 3, выход функционального преобразовател  6 каждого канала соединен с соответствующим входом сумматора 7 того же канала, два других входа которого подключены к выходам блока 4 умножени  и второго регулируемого фильтра 5 того же канала, выход сумматора 7 каждого канала соединен с входом блока 8 усреднени  того же канала второй канал устройства дополнительно содержит блок 9 вычитани  и усилитель 10, вход которого подключен к выходу блока 10 вычитани  того же канала, выход усилител  10 второго канала соединен суправл ющими входами первых и вторых регулируемых фильтров 1 и 5 и функциональных преобразователей 6 двух каналов. Первый вход блока 9 вычитани  второго канала подключен к выходу блока 8 усреднени  первого канала, второй вход . блока 9 вычитани  второго канала подключен к выходу блока 8 усреднени  того же канала„ Выходы блока 8 усреднени  первого канала и усилител  10 второго канала  вл ютс  выходом устройства.

На фиг. 2 и фиг, 3 представлены блок-схемы функциональных гфербразователей 6, вход щих в состав каналов преобразовани  устройства в случае его реализации дл  определени  параметров модели СФ вида С (f , о() Ыо(1 - е- ).

Функциональньй преобразователь первого канала содержит усилитель 1 ( с регулируемым коэффициентом усилени ) , сумматор 12, первьй вход которого соединен с информационным входом усилител  11 и  вл етс  входом функционального преобразовател  6 первого канала, управл ющий вход усилител  11  вл етс  управл ющим входом функционального преобразовател  6 первогоканала, вы3 .08526 ход - подключен к второму входу сумматора 12, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател  6 первого канала. 5 Функциональньш преобразователь второго канала содержит первый усилитель 13 (с коэффициентом усилени , равным двум) , второй усилитель 14 (с регулируемым коэффициентом

10 усилени ) , третий усилитель 15 (с коэффициентом усилени , равным трем), четвертый усилитель 16 (с регулируемым коэффициентом усилени ) , входы которых соединены и  в5 л ютс  информационным входом функ-. т. ционального преобразовател  6 второго канала, первый и второй сумматоры 17 и 18. первые входы которых подключены к выходам первого и тре0 тьего усилителей соответственно 13 |И 15, вторые входы первого и второго сумматоров 17 и 18 подключены к выходам соответственно второго 14 и четвертого 16 усилителей , а выходы первого и второго сумматоров 17 и 18 соединены с соответствующими входами делител  19, п тьш усилитель

20(с коэффициентом усилени , равным двум) ,и шестой усилитель 21

0 (с регулируемым коэффициентом усилени ) , входы которых соединены и подключены к выходу делител  19, третий сумматор 22, первый вход которого подключен к выходу п того уси5 лител  20, второй вход сумматора 22 подключен к выходу шестогЬ усилител  21, а выход  вл етс  выходом функционального преобразовател  6 второго канала, управл ющие входы

0 второго 14, четвертого 16 и шестого

21усилителей соединены между собой и  вл ютс  управл ющим входом функционального преобразовател  6 второго канала.

5 Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход реализации в общем случае нецентрированного, нестационарногЪ по математическому

0 ожиданию случайного процесса x(t) усилитель 10 измен ет параметры регулируемых фильтров 1 и 5 и функциональных преобразователей 6 до обнулени  выходного сигнала блока 9

5 вычитани . При этом выходной сигнал otp блока 8 усреднени  первого канала и значени  параметров di фильтра и функциональных преобразовате7113085 лей принимаютс  в качестве оценок параметров модели , ,ч, X, ч С( Г . ct) , , IT) , (1) где С - конечнопараметрическа  но-5 дель нормированной СФ. Полученные таким образом значени  параметров oi( и pt модели (1) обеспечиваютминимум взвешенной средне- квадратической погрешностиО л-Гсс,(«-с„(.,)Л№г. О где Cjf()M(t)-x(t-t) - структурна  функци  пер-15 вого пор дка случайного процесса; (fj - весова 20 функци , определ ема  область при ближе- ни  СФ 25 выбранной моделью м Справедливость этого утверждени  важно доказать следующим образом.30 В установившемс  режиме сигнал оС описываетс  следующим вьфажени10О . X(t|4oU)-x(tlU(t-t)H(C,o6)t+ 35 0 U(t-«)t.«(«,«4Jt , () ; 1С„(,1г(гн гдеЧ) функци  45 2преобразо ( вани  преобразовател  6 первого кана- 50 ла., Hol. импульсна  f характерисU Ct .otKCt M тика пер- 55 вого регулируемого фильтра 1; « 28 (/j otJh.(1r| п,C, ) импульсна  характедис , тика втоо рого регулируемого . фильтра 5; - оператор усреднени , реапизуе- . f,J-преобразователбм 6 . первбго какалач Аналогично, учитьша , что в установившемс  режиме выходной сигнал блока 9 вычитани  второго канала равен нулю, получают .j rТТ Л И (i)-X(t)l x(i-r|H (f.c(,)4l x2(f-t)x V.JJ , 0о (,otUjrUoC 0 , (4) . /со ek л .л jf -- l(f ( fц(. о ( Т функци  преобразовани  функционального преобразовател  6 второго Н,(ад.2 ш „„Мс„„(). ,..(,„, импульсна  характеристика первого регулируемого фильтра 1 второго ка нала, ,« , (.,., ,„|,(,„. х- -h( cJo импульсна  характеристика второго регулируемого фильтра 5. 9 С другой стороны условием мини мума погрешности il(2) будет след ща  система уравнений Подставл й в систему (5) выражени ( 1) и (2), а также учитьша , что ) (t) - x(t -Т);), полу чают (1 (.)t((t) x(t-t)C x(t(ir)c/irH x Ct-nc (,ot)iT()c ()t( о C....(t,ot) x(t) (,,,.2x(t) x(t-.J, itТ.I

ae

,,C,,{tXJ

eC.

f7j

С,,нС, . ,,

«(Clc fl-ct C J.jr, ( 35

Если в вьфажение (3) подставить выражени  дл  сС)., Н j, ( Сг , oi) и lioCf, о),ав выражение (4) со- 40 ответственно 4(oi) , Н ( , oi) и

Ц( Сэ оС) , то после приведени  каждого из уравнений (3) и (4) к об-щему знаменателю и замены оператора усреднени  на оператор матёмати- 45 ческого ожидани  М С получают точное соответствие равенств (3) и (6) i-x уравнений (4) и (7). Таким образом, состо ние в установившемс  режиме предлагаемого устрой- 50 ства соответствует условию (5).

Вид импульсных характеристик регулируемых фильтров 4 и 5 и функций преобразовани  функциональных преобразователей 6 в казщом канале 55 целиком и полностью определ етс  видом выбранной модели СФ и видом весовой функции fj ().

/ь

30 ИЛИ замен  

1

-r

получают

4o(o(.) 1 +Y )

(9)

(t:j

u e le

„(f/)

-ci,) -pt 1-е I e t

Г -/зь/ I / I ()

r T-Hv/) 1

Н,(г,о1) 211ЛГ,оС) i

А ,-.,,

d

.,

i

(ld.(b(d. (,)2

(l,fil 2(,2oC,(/i) 2 Количество каналов (следовательно , количество регулируемых фильтров , блоков 4 умножени ) определ етс  гшслом параметров модели СФ (1). 0 Пусть модель СФ исследуемого случайного процесса имеет вид ,с6) 1 ), (8) где fltp - параметр, линейно вход щий в модель СФ; oi - параметр, нелинейно вход щих в модель СФ. В качестве весовой функции используют функцию вида ч V ) . Величина параметра /з дл  конкретного устройства  вл етс  величиной посто нной . Подставл   С ( f , oi ) и чМ в выражени  дл  Ч , ( oL) , оС , ot), Ho(t-,oC),(f,o() и H/t- ,ct), получают -рТ 1-е ) е (iT I :2oi + ft „((ij - --Ll. . Г / -d.tf--ibt (l-e )e cJT J b,(t,oi)jG .( K-f-: ., ,., H (-C- , oi) -2h(f ,ot). Как видно из анализа выражений (10 и (11), (13) и (14), регулируемые фильтры с таким видом импульсных характеристик могут быть легко пос , роены на основе типового линейного фильтра с передаточной характерис- 1 тикой W(p) и усилителе с регулируемым коэффициентом усиле ни  зЗ. Анализ вьфажени  (9) показывает что функциональный преобразователь с функцией преобразовани  , 1 + 1,/2 реализуетс  блок-схемой (-фиг. 2). Анализ выражени  (12) показьшае что функциональный преобразователь с функцией преобразовани  Ч(оС1 (. 2+4)2 л .;, ре& шзуетс  блок-схемой э + Ztt ( фиг. 3). На управл ющие входы функциональных преобразователей поступает управл ющее напр жение с выхог да усилител  10 второго канала, который выполнен на основе операционного усилител  с максимально возможным коэффициентом усилени  (К 500000 - 1000000) по стандартной статической схеме регулировани  4j, Анализ показьгеает, что оценки параметров оС и d будут несмещенными дл  процессов с линейным трендом в случае, когда импульсные характеристики блоков 8 усреднени  gi(f ) уповлетвор ют условию Т.. iCi). О Дисперси  оценок (и, следовательно, статическа  методическа  погрешность оценки СФ) определ етс  отноTV /f , где шением интервал J rv коррел ции процесса x(t), и уменьшаетс  с ростом этого отношени . Таким образом, в предлагаемом устройстве метод аппроксимации ,СФ получил дгшьнейшее развитие по сравнению с известными устройствами за счет использовани  новых классов моделей СФ. .

Фиг.г

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ СТРУКТУРНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее элемент НЕ, вход которого объединён с входом квадратора и является входом устройства, первый и второй каналы, каждый из которых содержит первый регулируемый фильтр , блок умножения, второй регулируемый фильтр и блок усреднения, вход которого подклю- . чен к выходу сумматора того же канала, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго регулируемого фильтра и блока умножения того же канала, информационные входы вторых регулируемых фильтров двух каналов объеди йены и подключены к выходу квадратора, первые входы блоков умножения двух каналов объединены и подключены к выходу элемента НЕ, второй вход блока умножения каждого канала подключен к выходу первого регулируемого фильтра того же кана- , ла, информационные входы первых регулируемых фильтров двух каналов объединены и подключены к входу элемента НЕ, отличающ-еес я тем, что, с целью расширений его функциональных возможностей за _β счет обеспечения возможности ис'сле- ® дования моделей с нелинейным параметром, в каждый канал введен функциональный преобразователь, а во второй канал - блок вычитания и .усилитель, вход которого подключен е :к выходу блока вычитания того же канала, выход усилителя соединен с управляющими входами первого й второго регулируемых фильтров и функциональных преобразователей двух каналов, первый вход блока вычитания второго канала подключен к выходу блока усреднения первого канала, второй вход - к выходу блока усреднения того же канала, третий вход сумматора кавдого канала подключен к выходу функционального пре* образователя того же канала, информационные входы функциональных преобразователей двух каналов объединены и подключены к выходу квадратора, выходы блока усреднения первого канала и усилителя второго канала являются выходом устройства.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что функциональный преобразователь первого канала содержит усилитель и сумматор, первый вход которого объединен с информационным входом усилителя, и является информационным входом функционального преобразователя, выход сумматора является выходом функционального преобразователя, управляющий вход усилителя является управляющим входом функционального преобразователя.

• 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что функциональный преобразователь второго канала содержит первый, второй, третий, четвертый , пятый и шестой усилители, первый, второй и третий сумматоры, делитель, причем информационный вход первого усилителя объединен с информационными входами второго, третьего и четвертого усилителей и является информационным входом функционального преобра зователя , выход первого усилителя ₍ соединен с первым· входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя , выход первого сумматора соединен с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход делителя через пятый усилитель подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу шестого усилителя, выход третьего сумматора является выходом функционального преобразователя, информационный вход шестого усилителя подключен к выходу делителя, а управляющий вход объединен с управляющими входами второго и четвертого усилителей и является управляющим входом функционального преобразователя, выход третьего усилителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого усилителя.