Многокаскадный прогнозирующий фильтр

(59 4 С 06 Р 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИС АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Бюл. В 5С.Г.Рассо.В.Артюшенк88.8) ахин и Скороходию случайныа, 1965, с.идетельство6 06 Р 15/4 А.В.процес 307-308СССР1984. ГОКАСКАДНЫИ тся к обласлирования и в системах адающих заозирования Маловобла(57) Изобретение отнти автоматического рможет быть иопользовуправления и связи,паэдыванием, для прозначений случайных с О 1288719 дающих ограниченным спектром. Цельизобретения - повышение точностифильтра эа счет снижения дисперсииошибки прогнозируемого случайногосигнала, фильтр содержит каскадыпрогнозирования 1, 2, , 4 с первого по п-й, блок 5 суммирования икаскад 6 компенсации. Прогнозирование значения случайного сигналах(С+) на время 1 производитсяпутем суммирования промежуточныхсигналов х.(с), (д=1,п), последующего ш-кратного его интегрированияи умножения суммарного сигнала накоэффициент а, определяемый иэ условий устойчивости каскада прогнозирования а 33/21), При этомпроисходит взаимная частичная компенсация составляющих ошибки прогноза и повышается его точность. 5 ил.1 12887Изобретение относится к автомати-. ческому регулированию и может быть использовано в системах управления и связи, обладающих запаздыванием, для прогнозирования значений случайных сигналов, обладающих ограниченным спектром.Цель изобретения - пбвышение точности фильтра за счетснижения дисперсии ошибки прогноэируемого случайного сигнала.Прогнозирование значения случайного сигнала х(С+ ,) на время производится путем суммирования и промежуточных сигналов х(с) (15 - 1,и) последующего ш-кратного его интегрирования и умножения суммарного сигнала на коэффициент а, оп" ределяемый из условий устойчивостиго каскада прогнозирования( (, 11 ЗЙ 2 11 где ш - нечетное число блоков интегрирования,При этом каждый из промежуточных сигналов х (с) формируется путем вычитания проинтегрированной и умно женной на число а его копии, сдвинутой на время 7в сторону запаздывания, из предыдущего сигнала х(с) а первый промежуточный сигнал х (с) формируется путем аналогичной операции вычитания из входного сигнала, Каждый очередной сигнал содержит составляющую ошибки прогноза, имеющуюся и в сумме предыдущих промежуточных сигналов, но имеет обратный знак, 40 поэтому, при сложении всех промежуточных сигналов происходит взаимная частичная компенсация составляющих ошибки прогноза, После ш-го интегрирования образованной суммы и умноже ния на число а происходит компенсация оставшихся слагаемых ошибки, кроме последнего п-го промежуточного сигнала х(с), дисперсия которого, являющаяся дисперсией ошибки прогно О за, меньше, чем дисперсия прогнозируемого случайного сигнала х(с).На фиг. 1 представлена функциональная схема фильтра; на фиг, 2 - каскад прогнозирования; на фиг.З - 55 каскад компенсации, на фиг4 - спектральная плотность прогнозируемого случайного сигнала Я(1 а 1) на фиг.5 - зависимость нормированной дисперсииВ установившемся режиме на выходах каскадов 1-4 присутствуют сигна- лых,(С-Т) ев -- х, (С) -х, (С; (3) 1 й х(С-.) ев -- Г х(С) -х (С;1 й В момент С- на выходе блока 5 имеется сигнал, определяемый суммой всех промежуточных сигналов в момент У(с)- х,(с-) =(4) Йс 19 28 е ошибки прогноза известного - - иС1) х предлагаемого - Фильтров от ееа 2С 2личины(где о, - дисперсия ошибки прогноза, 6 - дисперсия прогнозируемого сигнала).Иногокаскадный прогнозирующий фильтр .(фиг, 1) содержит первый 1, второй 2 и-й 4 каскады прогнозирования, первый блок 5 суммирования и каскад 6 компенсации.Каскад прогнозирования (фиг, 2) имеет второй блок 7 суммирования, блок 8 задержки, первый 9, второй 10 ш-й 11 блоки интегрирования, первый блок 12 задания постоянного коэффициента и инвертор 13.Каскад компенсации (фиг. 3) соДержит первый 14, второй 15ш-й 16 блоки интегрирования и второй блок 17 задания постоянного коэффициента.Устройство работает следующим образом.На его вход поступает непрерывный случайный сигнал х(С) с нулевым средним М(х) О дисперсией 6и спектральной плотностьюЯы) - 1 1)2 сАЙ х2После ш-кратного интегрирования блоками 14-16 и умножения получен ной .суммы на число а в блоке 17 информация на выходе всего устройства имеет вид К И- ) =х(с) -хИ)или Е(С) =х(С+ 1)-х(С+1)1288719и площадью под кривой Я(и определя- ет долю, которую составляет дисперсия ошибки прогноза известного Ь2 (11 и предлагаемого устройства 3 от1 Р дисперсии прогноэируемого сигнала (3 Формула изобретенияДисперсия а-го промежуточного сигнала 6 определяет дисперсию21211 2ошибки прогноза 8 =Ок и при определенных видах спектральной плотности Б(д) прогнозируемого случай. 21 ного сигнала имеет местоо (б;, Действительно, из стационарности случайного сигнала на входе устрой- . ства следует стационарностьвсех х;. Дисперсия процесса на выходе линейной системы (в данном случае цепочки из и каналов прогнозирования) опоеделяется как2) 2 )11Дисперсия ошибки прогноза для известного определяется площадью под ,кривой 1 (фиг. 4), а для предлагае мого устройства при ш=З - под кривой П. Пропорция между этими площадями Многокаскадный прогнозирующий фильтр, содержащий и последовательно соединенных каскадов прогнозирования, каждый из которых включает последовательно соединенные второй блок суммирования, блок задержки, узел интегрирования, первый блок за- дания постоянного коэффициента и инвертор, выходом подсоединенный к второму входу второго блока суммирования, выход которого подключен к соответствующему входу первого блока суммирования, выход которого связан . через последовательно соединенные и составляющие каскад компенсации второй блок задания постоянных коэффициентов и второй узел интегрирования с выходом фильтра, входом которого является первый вход второго блока суммирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности фильтра, каждый узел интегрирования состоит из ш последовательно соединенных блоков интегрирования, вход первого из которых свя" зан с входом узла интегрирования, а выход ш-го - с выходом узла интегрирования.