Ортогональный фильтр для статисти-ческой идентификации

Союз Советских Социалистических РесвублинОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оо 813469 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25,1278 (21) 2700922/18-24с присоединением заявки Но -(51)М. Кл. 6 06 С 7/52 Государственный комитет СССР по делан изобретений и открытий(72 Авторы изобрвтеи И. ИЛгеев о ева,ышевский политехниче 71) Заявит 54) ОРТОГОНАЛЬОЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ С ИДЕОТИФИКЛЦИИСТИЧЕ 10 Изобретение относится к средст ам экспериментального статистическог анализа стационарных эргодических случайных процессов н может быть использовано для статистической идентификации динамических объектов в процессе нормальной эксплуатации.Известен ортогональный фильтр для статистической идентификации динамических объектов, построенный на основе ортогонализации линейно независимых функций, содержащий блоки умножения, усреднения, вычитания и блоки возведения в степень ч .Недостаток этого фильтра - значи тельное влияние аппаратурных погрешностей на результат.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, 20 содержащее ряд каналов, в-й канал ко. ,торого содержит блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу бло ка для возведения входного сигнала в в-ю степень и и первым входам пер вых вблоков умножения, выходы ко- . торых через вблоков усреднения подключены к первым входам вторых вблоков умножения, выходы последних подключены к ввходам блока вычитания, выход которого соединен со входом блока нормирования, а вторые входы первых и вторых вблоков умножения соединены соответственно с выходами предыдущих вканаловЯНедостаток этого устройства низкая точность воспроизведения заданной функции при большом числе каналов, которая обусловлена всеми блоками, входящими в в-ый канал, а также всеми блоками предыдущих вканалов.Цель изобретения - повышени точностиПоставленная цель достигается тем, что в ортогональном фильтре, содержащем в каждом из каналов многовходовой блок вычитания, вход уменьшаемого которого является первым входомфильтра, а выход соединен со входом блока нормирования, другие входы лильтра подключены к первым входам соответствующих блоков умножения первой и второй групп, выход каждого блока умножения первой группы соединен со входом соответствующего усреднения, выход которого подключен ко входу соответствующего масштабного блока, выходы блоков умножения второй группы подключены к соответствующим входам вычитаемых многовходового блокавычитания, выход которого подключенк вторым входам блоков умножения первой гр,ппы, а выход каждого масштабного блока соединен со вторым входомсоответствующего блока умножения второй группы.На чертеже представлена блок-схемащ-го канала фильтра.Фильтр содержит многовходовыйблок 1 вычитания, вторую группу блоков 2 умножения, масштабные блоки 3,блок 4 нормирования, первую группублоков 5 умножения и блоки 6 усреднения,Фильтр работает следующим образом,Входной сигнал, возведенный в е-ю ,5степень, прступает на первый вход блока вычитания 1, на другие ввходы сс блоков 2 умножения второй группыпоступают сигналы О ( = О, 1,а), умноженные на сигналы а по Оступающие с щмасштабных блоков 3.Сигнал с выхода блока 1 вычитанияН = х - аоО - ,-а ОпостУпает на вход блока, 4 нормирования ина первые входи вблоков 5 умноже.ния первой группы, на вторые входыкоторых соответственно поступают сигналы О о, О О, . с предыдущих в каналов фильтра. С выхода -го блока5 умножения через соответствующийблок 6 усреднения сигнал М Рщ Г,поступает на вход -го масштабногоблока 3. При этом блок 3 вырабатываетсигнал а; такой величины, чтобы навыходе -го блока 6 усреднения выполнялось равенство35и ГН,О=, О,где М - реальный оператор усреднения. 40Если входной сигнал х есть функция времени,.то усреднение производится . по времени. При этом сигнал Н, на выходе блока 1 вычитания будет ортогонален со всеми сигналами О с преды дущих каналов. При этом за ортогональность принимается условие (1), Тогда сигнал с выхода -го блока усреднения с учетом (1) имеет вид:еМ (х - аоОо - а О 1 - ) О 1 З =(2)Из уравнения (2) находится величина а.Блок 3 в аналоговом исполнениипредставляет собой обычный масштабирующий усилитель. Совершенно очевидно, что нестабильность коэффициентов преобразования отдельных блоков не влияет на конечный результат. Если за условие ортогональностиприпимается выражение (1), то эффектувеличения точности заключается в том,что оценка выходного сигнала в-го ка-,нала является не смещенной и не зависящей от свойств входного сигнала,т. е. от закона распределения, чтоочень важно при статистической идентификации, т. е. предлагаемый ортогональный фильтр является инвариантным к закону распределения,Выходной сигнал блока 4 нормирования является нормированным, т. е,= Н/ИМ Ц,где 1(чмц = 1(н )а - норма.Так как сигнал Неявляется центрированным, то сигнал О представляетсобой пронормированныи сигнал Н, подисперсии. Подобные блоки нормирования достаточно просты,Таким образом, подключение выходаблока вычитания к первым входам блоков 5 умножения увеличивает точностьвоспроизведения ортогональных функцийи позволяет применять предлагаемыйфильтр для оперативной идентификациинелинейных динамических объектов безпамяти.Формула изобретенияОртогональный фильтр для статистической идентификации, содержащий иканалов, каждый из которых состоитиз многовходового блока вычитания,вход уменьшаемого которого являетсяпервым входом фильтра, а выход соединен со входом блока нормирования,другие входы фильтра подключены кпервым входам соответствующих блоковумножения первой и второй групп, выход каждого блока умножения первойгруппы соединен со входом соответствующего блока усреднения, выход которого подключен ко входу соответствующего масштабного блока, выходы блоков умножения второй группы подключены к соответствующим входам вычитаемых многовходового блока вычитания,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, в ортогональном фильтре выход многовходового блока вычитания подключен к вторым входам блоков умножения первойгруппы, а выход каждого масштабногоблока. соединен со вторым входом со- .ответствующего блока умножения второй группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Катамори Т. Труды 1 конгрессаИФАК, том 2, АН СССР, М., 1961,с. 816-828.2. Лаббок Дж. Труды 1 конгрессаИФАК, том 3, АН СССР, М., 1961,с. 159-180.3134 б 9 оставитель В. новинскийехред Н.Майорош Корректор С. Мекма ор И. Касард Заказ 776/64 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,филиал Тираж ВНИИПИ Го по делам 13035, Моск745 Подпи дарственного комитет изобретений и открытЖ, Раушская наб оеСССРд., 4/