Устройство для обработки электрических сигналов

( -бибп - -" ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республикисоединение заявкиасударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изаоретенийи открытий ПриоритетОпубликовано 05.711.1973, Бюллетень2Дата опубликования описания З.Х 11,1973 ДК 62-5,007:6813(088 Авторыизобретени квар, М. А. Попов, А. Д, Рябинин, Н. М. Чумаков н А. И. Шевченко Заявитель ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХИГНАЛОВ СТРО ЙСТВО ект- леоки анУстройство предназначено для использования в аппаратуре для распознавания образов и предсказывающих устройствах, в частности, в электронных системах автоматичеокого контроля состояния электро- и радиооборудования летательных апиаратов.Известно устройство для обработки эл ричеоких сигналов, содержащее блоки выде ния максимального значения признака, бл вьочисления модулей и датчики нормализов ных средних значений признакон.Цель изобретения - повышение эффективности обработки электрических сигналов при неполной информации о признаках.Предлагаемое устройство отличается тем, что оно вьополнено в виде нескольких независимых каналов по числу обрабаты 1 ваемых электрических сигналов, причем каждый канал содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий и тормозящий входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения максимального значения признака, другой возбуждающий вход - ко входу блока выделения максимального значения признака и к соответствующей входной шине, синаптическую ячейку, один выход которой подключен к выходу суммирующего нейрона, а выход - к соответствующему входу блока вычисления модуля, и блок управления синаптичеоким весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с соответствующим выходом блока выделения максимального значения признака, а,выход - с другим входом синаптичеокой ячейки, и гене ратора линейного напряжения, вход которогоподключен к выходу нейрона, а выход - к возбуждающему входу нейрона.На фиг. 1 представлена структурная схемаустройства; на фиг. 2 - статичеокая характе- О ристика нейрона.Устройство содержит входную шину 1блок 21 выделения максимального значения признака и его вариаций, суммирующий нейрон 8 блок управления синаптичеаким весом 5 4 с нейроном б и генератором линейного напряжения б синаптическую ячейку 7 блок вычисления модуля 8 датчвк нормализованного среднего значения признака 9 На фиг. 1 приняты обозначения: х - текущее значение признака, Дх - вариация признака, Дх 1 =х 1 макс Х 1 мин х 1 макс Х 1 мии - соответственно максимальное и минимальное значения признака, х, - нормализованное текущее значение признака, р, - нормализованное среднее значение признака, а - мо. дуль разности между нормализованными текущим и средним значениями признака, Стрелка возле нейрона обозначает возбуждающий вход, кружочек - тормозящий.На фиг. 2 приняты следующие обозначения: У - выходное напряжение,- частота выходного сигнала, О - порог восприимчивости нейрона.Устройство состоит из одинаковых независимых каналов, число которых соответствует юличеству признаков.Составными элементами устройства является входная шина, блок выделения максимального значения,признака и его вариаций 2, синаптичеакая ячейка 7, блок управления синаптическим весом 4, состоящий из нейрона 5 и генератора линейного напряжения б, блок вычисления модуля 8 и датчик нормализованного среднего значения признака 9.Синоптическая ячейка 7 - элемент с двумя входами и одним выходом - умножает сигнал, приложенный к одному входу, на некоторый коэффициент, значение которого регулируется через другой вход блоком 4.Блок управления синоптическим весом 4 состоит из нейрона и генератора линейного напряжения. Нейрон представляет собой аналог-диокретный преобразователь с возбуждающими и пороговыми входами. Статическая характеристика нейрона приведена на фиг. 2, Сигнал, приложенный к возбуждающему входу, способствует росту частоты выходного сигнала вплоть до учасжа насыщения. Важная особенность нейрона - наличие у него изменяемого порога О, управляемого через пороговые входы, Чем больше суммарный сигнал на этих входах, тем выше порог вооприимчивости нейрона (характеристика нейрона при этом,как бы сдвигается вправо) и наоборот.Особенность схемы - наличие управляющего входа. Если сигнала на этом входе нет, генератор б вырабатывает линейно нарастающее напряжение. Когда входной сигнал становится отличным от нуля, напряжение на выходе уменьшается скачком до нуля и остается на этом уровне до тех порпока приложен входной сигнал.Блок вычисления модуля 8 собирают на нейронах,по одной из известных схем.Каждый канал устройства Обслуживает один признак и функционирует независимо от остальных, поэтому работу устройства можно рассмотреть на примере одного (первого) канала (фиг. 1).На входную шину 1 поступает текущее значение признака хь Блок 2 из всех возможных значений х, выбирает и запоминает две величины:Ха макс И А: Хь макс Х минНа суммирующем нейроне 3 шкала измерения приводится к значению хмнн. Это значит, что порог нейрона 3 должен быть равен Оа 1=Х мнн. ЭТОТ ПОРОГ, ЗадаВЯЕМЫЙ В ВИДЕ разности двух сигналов от блока 2 ь равен:О 31 - х 1 макс (х макс х 1 мин) - ха мин Тогда подаваемое на его возбуждающий вход текущее значение признака,преобразуется наВЫХОДЕ В ВЕЛИЧ)ИНу ВИда Х 1 - Х 1 мин.389505 35 40 45 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 4Синнал х 1 нормализируется в виде, х, - х,хмакс х минДля этого на пороговый вход нейрона 5 подается сигнал ЛХ 1 с выхода блока 2 ь на возбуждающий вход - линейное напряжение сгенератора бь При незначительном превышении возбуждающего сигнала над пороговымнейрон 51 выдает пороговый импульс, которыйсбрасывает напряжение генератора б 1 скачкомдо нуля, и напряжение снова нарастает.Частота импульсации нейрона 5, можетбыть записанайх макс + х 1 мингде Й - коэффициент, учитывающий размерность,Подавая на входы синаптической ячейки 71СИГНаЛ ЧаСтОтЫ 1 ВМЕСТЕ С СИГНаЛОМ Х 1 Х 1 мин,можно нормализовать текущее значение признака х в виде умножения, Таким образом,сигналы в канале принимают значения от нуля до единицы;по всем предъявляемым значениям нризнака.ВЕЛИЧИНа 1 аи ПрЕдСтаВЛяЕт СОбОй НОрМаЛИзованное среднее значение признака хь которое может быть вычислено или измерено заранее, на основании опыта нормального функционирования объекта,Модуль разности вычисляется блоком вычисления модуля в видеа = вод (х 1 - р 1). Предмет изобретени яУстройство для обработки электрических сигналов, содержащее блоки выделения максимального значения признака и блоки вычнсления модуля, к одному входу которых подключены датчики нормализованных средних значений признаков, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки сигналов в условиях неполной информации, оно выполнено в виде неокольких независимых каналов по числу обрабатываемых электричеоких сигналов, причем каждый из каналов содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий,и тормозящий входы которого подключены к соответствующим выходам блошка выделения максимального значения признака, другой возбуждающий вход ко входу его и к соответствующей входной шине, синаптическую ячейку, один вход которой подключен к выходу суммирующего ней. рона, а выход - к соответспвующему входу блока вычисления модуля, и блок управления синаптичеоким весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с соответствующим выходом блока выделения максимального значения признака, а выход - с другим входом синаптичеокой ячейки, и генератора линейного напряжения, вход которого подключен к выходу нейрона, а выход - к возбуждающему входу нейрона.389505 с Редак Федот орректор Л. Царькова аказ 3210(9 Тираж 647Совета й 1 пнистоткрытийаб., и, 4,5 оставитель В. КудрявцТехред Т. Курилко Изд.756Государственного комитетапо делам изобретений иМосква, Ж, Раушскан пография, пр. Сапунова. 2 ПодписноСССР