Устройство для классификации случайных процессов

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ИЗОБРЕТЕ ОПИС ЛЬСТ ВТОРСНОМУ СВИ ный политехни альчен во СССР2, 1984.СССР(56) Авторское свидетельст1251121, кл; б 06 6 7/5Авторское свидетельство963001, кл. б 06 б /52 154) УСТРбйСТИб ДЛЯ КЛАССИФИКА,ЦИИ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к автоматике и ; вычислительной технике. Целью изобретений является повышение быстродействияуст ройства. 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.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 политрона 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 политронов 6 и 7.Функциональные пластины с 1 по Х политроца 6 соединены с 1 по Х выходами потенциометрического блока 8 задания уровня напряжения. Коллекторцые пластины по 1 итроца 6 через дифференциальный усилитель 9 подключены к входу интегратора О, выход которого подключен к первому входу блока 1 сравнения, ца второй вход которого цолается пороговое напряжение 1,-р 1. Выхол блока 1 сравнения подключен к црвому вхолу ицликатора 12. Функциональные пластины с Х 1 по ХХ 1 клцтроца 7 соединены с Х цо ХХ выходамц блока 8. Коллекторцые пластины поли- трона 7 через дифференциальный усилитель 13 подключены к входу интегратора 14, Выхол которого подключен к первому входу О,1 О К с 1 1 О 1. р а В ц е и и 51, ц а ВТорой В Ход КОТО- рого подается пороговое напряжение Упор., Выхол блока 15 подключен к второму входу индикатора 2.Функциональные пластины с Х по ХХ политроца 6 ц с 1 цо Х полцтрона 7, а также свободць 1 с функциональные пластины политроца 2 цолключены к шине нулевого потец циал а.Устройство работает следующим образом.Исследуемый многомерный сигнал Х через входные усилители блока 1 параллельно подаются ца функциональные пластины цолцтроца 2. Гс 1 горцзоггальцо отклоняю 1 ццс ц,ас 1 ицы ц 15 цт 1 ц 11 2 с выхола Олока 3 ЦОСГУЦсСТ ЛИНЕЙНО Ц.МСЦ 51 К 1 ЦЕСС 51 ЦапРЯжЕЦ ЦС, КО ГОРОС 51 Ц,15 ЦТС 51 СЦ ГЦЯ,1 ОМ ЛС 1 и СЧИТЫ- ц 1 цця информации. ц 1 суцаю 1 цей ца его фуцкцнцдри цы ц,1 астицы, Г 1 ри этом ца коллекторах цолцтроца 2 формируется сигнал, 51 В,151 кц,11 Йся фУцкциеи Всех сигналов, пост 5 цакщцх 1 га фуцкццоьалы 1 ые пластины этог, 1 нлцтрош. В этом случае цолитрон исполь 5 10 15 20 25 30 зс 40 45 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 поли- трон 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 1 О и 14, которые далее сравниваются в блоках 11 и 5 сравнения с пороговыми напряжениями спор и Упор, разделяющими 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 Х 1 и Х 11 поли- трона 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 исслелуемого сигнала, которая попадает в зону действия этих пластин. Если разность потенциалов приложить к следующим функциональным пластинам (111 и 1 политрона 6) и (Х 111 и Х 1 У 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 в1430973 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 признак- функцию классифицируемого сигнала, которая является модификацией функции плотности распределения.По полученным таким способом признак- функциям 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 перемешивание 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 следующему правилу (на примере двух нризнак-функций).: Ег тахПЕ 7 аии:Гтпах=Ех пипа,п;п=Е 77ГДЕ 6 пип И Егг яах - ГРанИЧНЫЕ ЗНЯЧЕННЯ функционалов, полученные при исследовании 10 на решающем правиле многомерных сигналов, отражающих 1 и 11 классы состояний диагностируемого объекта.Для оценки качества выбранного решающего правила проводится экзамен. Для этого на потенциальном рельефе, полученном на этапе обучения, анализируется экзамснующая выборка, состоящая из многомернь)х сигналов, отражающих различные состояния обьекта. Оценка результатов классификации осущствляется с помощью крите.20 рия классификации: р /lд/) МФорлгула изобретения Устройство для классификации случайных процессов, содержащее первый н вто рой функциональные преобразователи, каждый из которых выполнен в виле э,и ктронно-лучевой трубки типа позитрон, потенциометрический блок залання урозня напряжения, выходь которого подклк)чены к функциональным пластинам первого и второго поЗу литронов, блок выделения уровней сигнал,выхолы которого полилочень) к соответствующим горизонтально отклоняющим пластинам первого и второго полнтронов, гсрвый и второй интеграторы, первый Олок сравнения, первый вхол которого полклк)чсн к выходу первого интегратора, а выкал к первому входу ннлнкатора, второй вх 1)л первого блока сравнения является вхолом задания первого порогового напряжен)гя устройства, от.гггчагогиес гя тем, что, с целью 4 новыпения быстролсйствпя, оно солержнттретий функцио)альный преобразователь, выполненный в Вплс электронно-лучевон трокн типа позитрон, генератор пнгОоб)р;)нного напряжения, первый, второй и трет)й дифференциали)ыс уснгнтелн, второй блок 0 сравнения. Нрп этом функ)иопальные пластины третьего политрона являются вхолам)1 хСТРОСТВЯ, ГОР 11 ЗОНТдЛЬНО ОТК;ОН 51 10111 С пластины которого сослпненц с выхолом генератора пплообраз)н)го напряженя. а его коллекторные пластины полк,юче 1 ы к Вхолам первого лнфференциальн)1 О )с)гл)1 тс,151, (ВЫХОЛ КОТОРОГО СОСЛ)ВЕНВ ),111 Х ОК; Выле,1 ен 151 ) РОВнсй с 1 Гна,11. 111)11 эт)1 хо,1,1 е 1 хтОРные 11,1 ст 1)ньг 1 ОРВ) Г 111 О,11 Т 1)он;1 О.к,)к)Ь,=тгп, если ,Епр (х) (Епр-, (х) ;Сl;=О, ЕСЛИ Епр)(Х)г:Е р-(Х) ;Ы=тах, если гЕ р (х) )Епр-(х)где К - значение признак-функции в исследуемой области г-и пары функциональных пластин;Епр(Х) - признак-функция исследуемыхсигналов 1 класса;Епрп(Х) - признак-функция исследуемыхсигналов 11 класса.Полученная по этому правилу лля 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 помощю этого решающего правила определяется величина порогового напряжения. Для этого обучающая 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 гле А., - число правильных ответов; Л - объем выборки.143097 фчены к входам второго"дйфференйиального ключенык сбответствуюаим вйходий пб 1 ею усилителя, выход которого соединен с вхо- пиометрического блока задания уровня надом первого интегратора, коллекторнце плас- пряжения, а его выходы с одиннадцатого тины второго политрона подключены к вхо- подиадпатыйсоединеныссоответствукпцнми дам третьего дифференциального усилителя, 5 функпиональными пластинами второго поли. выход 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, фуикпиональные пластины с пер дания второго порогового напряжения айой по десятую первого политрона иодО ,устройства.