Устройство для прогнозирования непрерывного случайного сигнала с ограниченным спектром

.В, О Сы 4 ырБ(д)= 0, ы40 квадраты модулей передаточных функций цепочки из н= 10 прогнозирующих активных Фильтров при времени прогно2эа 2= 2 с для известного А, (кривая 1) и предлагаемого А(кривая 2) устройств. Для случая В = 1 спектральные плотности ошибки прогноза для прототипа и предлагаемого устройства совпадают скривыми 1 и 2 соответственно.Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3, и-й 4 прогноэирую щие активные фильтры, элемент 5 задержки, блок б суммирования, первый 7 и второй 8 блоки умножения на постоянный множитель. 3 1495816Изобретение относится к автоматическому регулированию и мажет бытьиспользовано в системах управленияи связи, обладающих запаздыванием,5для прогнозирования значений случайных сигналов, обладающих ограниченнымФспектром,Целью изобретения янляется повышение точности прогноза, 10Прогнозирование основано на предсказании случайного сигнала по егозначениям в предыдущие моменты вре- .мени.Спрогнозированный навремя Д 8яслучайный сигнал х 1 с 71.получаетсяпутем перемножения промежуточныхсигналов х,(е) (1 = 1,2 п) ( с -время прогноза каждым прогнозирующимактивным фильтром).Применение и последовательно включенных прогноэирующихактивных фильтров позволяетсместить вправопо осичастот максимум спектра Ошибки прогнозат,е. разнестиего соспектром прогнозируемого сигнала, Для случаяиспользова" 25ния и, и ии, прогнозирующих активных Фильтров максимум спектраошибки смещается в область более высоких частот в п/праз, Таким образом,выбором числа и можно.обеспечить минимум спектра ошибки прогноза в за, данной ограниченной полосе частот,На Фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2схема прогнозирующего активного Фильтра; на фиг. 3 - графики спектральнойплотности прогнозируемого сигналаЯ(Ы) вида устройство работает следующим образом Определяют передаточную Функцию прогноэирующего активного фильтрааКт ащат с а (2)(,ф/ ВаеКф е щ(3)л лм,е +ЬеПри а = 2, Ь = 1 выражение (3) принимает нидл1 (д)еЩВщ М (4)о (ь Г)Числитель выражения (4) соответствует передаточной Функции идеального экстраполятора, а знаменатель определяет ошибку прогноза, которая имеет периодический характер и явно выраженный максимум на критической частоте. Чтобы обеспечить минимальную ошибку прогноза в области эффективной ширины спектра случайного сигнала, время прогноза л,необходимо выбирать достаточно малым (в этом случае знаменатель в (4) близок к единице), что не всегда соответствует требуемому, В то же время вьбор достаточно мало- го значения нремени прогноза каждого фильтра .,и последовательное соединение всех Фильтров позволяет обеспечить заданное время прогноза С = и 0, и минимизировать ошибку прогноза в области эффективной ширины спектра прогноэируемого сигнала.Передаточная функция всего устройства равна,1 пМ ь 1 ф 4не еК =К (5)лПсоа (со С,) соэ (соГ,)Модуль передаточной функции части устройства, определяющий спектральную плотность ошибки прогноза, определяется каклА = 11 - К е "1. (6) Тогда дисперсия ошибки прогноза равна2 (Ю: 1 1 - К 1 а. (7)Для обеспечения устойчивого функционирования устройства необходимо выполнить условие 1 Ьс 1. Коэффициент Ь в:еобходимо выбирать, учитыная, что будучи близок к единице, он обес 149581печивает малое значение дисперсииошибки прогноза в области низких частот и большое значение дисперсииошибки прогноза на критической часто"5те, С уменьшением значения Ь возрастает дисперсия ошибки прогноза в области низких частот и уменьшается накритической частоте, Коэффициент авыбирается из условия а х 2 Ь. 10Число фильтров и .также влияет навеличину дисперсии ошибки прогноза,С ростом и максимум дисперсии ошибкипрогноза смещается вправо по оси частот и его значение на критической час тоте возрастает. Поэтому при выборезначений Ь и и необходимо учитывать,какое значение времени прогнозанеобходимо обеспечить и какова спектральная плотность прогнозируемого 20сигнала. Путем выбора значений Ь ип можно обеспечить такую передаточную функцию устройства, что в облас-ти эффективной полосы спектра прогнозируемого сигнала оно будет достаточно хорошо аппроксимировать работу"идеалного" экстраполятора,При этом положительный эффект достигается за счет того, что модульпередаточной функции А части устройства, определяющей спектральную плотность ошибки прогноза, близок к нулюв области низких частат, где сосредоточена основная часть энергии прогнозируемого сигнаЛа. Для Я(и), оп-. 35ределяемого выражением (1), дисперсияошибки прогноза для прототипа опредеб 6ляется площадью под кривой 1, а для предлагаемого устройства - под кривой 2.формула изобретенияУстройство для прогнозирования непрерывного случайного сигнала с ограниченным спектром, содержащее и прогнозирующих активных фильтров, соединенных последовательно, вход первого прогнозирующего активного фильтра является входом устройства, каждый прогнозирующий активный фильтр, со держит блок суммирования, элемент задержки и первый блок умножения на постоянный множитель, вход первого слагаемого блока суммирования является входом прогнозирующего активного фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности точности прогноза, в каждый прогнозирующий активный фильтр введен второй блок умножения на постоянный множитель, выход которого является выходом прогноэирующего активного фильтра, а вход связан с входом первого блока умножения на постоянный множитель, вход которого подключен к выходу блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого связан с выходом первого блока умножения на постоянный коэффициент, выход и-го прогнозирующего активного фильтра является выходом устройства,1495816 5 Ф Составитель В, ВоронковТехред И.Дндык Кор тор А, Шанд О е Заказ 4268(47 Тираж 668 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5 ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1