Субоптимальный фильтр для оценки параметра случайного процесса

,"10 ИЯ нейной кой ои сисснитохастиче людения 2 пециали хнике и Изобретение озированной вычислможет быть испол оситсятельнойовано п темы маем по сигналу н ого с нелиней типликативной ого измерипомехой, моследователующей я нк мулбь еализовано ым соединение ности конт тветствоценки.ильтра ргауссов с ово В описанслучай бее об ссматривает ких шумов,к данному в реальных и с щим вляе о отношен случаю систем я тся наличие бъект - наблю шумов, так и представляющих с менных функций с ньяи гауссовски ри выводе предпо ение состояния нильтх оых ель как указан шумов,емарковскихбой конечный ряд вр учаин постоян ами. П ми коэффиц лагается, елинейного рави ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТЯРЬГГИФЯПРИ ГННТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1405551, кл. С 06 Р 15/36, 1986.Казаков И.Е, Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. - М; Наука, 1975, с.171. (54) "УБОПТИМАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР ЛЛЯ ОЦЕН- . КИ ПАРАМЕТРА СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при оценке состояния нелинейных объектов в условиях действия немарковских шумов. Цель изобретения - повышение точности фильтрации при воздействии несостояния нелинеиных объектов в условиях действия немарковских шумов.Пель изобретения - повьппение точности фильтрации при воздействии не- марковских шумов и упрощения.Поставленная цель достигается исключением (М) контура фильтрации за счет осуществления операции предельного перехода в уравнениях ф ра и введением в блок переменног коэффициента двух групп линейных диф ференциальных контуров.Показано при синтезе прототипа, что субоптимальное оценивание выходного марковского сигнала У динамимарковских шумов и упрощение, Поставленная цель достигается исключением группы контуров фильтрации пу -тем осуществления операции предельного перехода в уравнениях фильтра иобеспечением формирования составляющих апостериорной дисперсии, учитывающих дейтвие немапковских шумовв нелинейной системе. Фильтр содержитфункциональные преобразователи, умножители, вычитатели, сумматоры, :.нтеграторы, преобразователь оценкипараметра в апостериорную составляющую оценки производной с переменным коэффициентом усиления, блокчоценки дисперсии немарковского шума, блоки умножения на постояннуювеличину, делитель, блок фильтрации.1 ил.8 К, " доз л 2л2( (7,й), - К (У, К + К С+ Е+(7,С) +л л л ФЬ )+ 2 К( ), ф - 2 (у ) Е Ыф)в, = и а, - т,1,д, л д л лК., =((У,с) -К - (У,СЯ + К Е (У с) Щ И) О. Р 1 ЭУЯУ ф Р65 ф д, л З лк,= ( - у,) - к(у,е)И. -(к ) уИ в 87л атК1К 1- О,М. В ,(0) = Ко (0) = 0 1 9, "в1 16; - и-Ъ " 1, М+1 объекта добавляется немарковская составляющая шумаМ2: 0(.; Ц;(:оа в уравнении наблюдателя немарковская составляющая шума измерителяМ2; ф,(где М Я - случайные гауссовскиекоэффициенты, некоррелированные между собой,У = К(у,С)+К (2 -К (У,С;Ао о фаК л л ллК, = Ж - (у, ) - й,(т,О;. - К1=о На чертеже представлена функциональная схема фильтра,Фильтр содержит функциональные преобразователи 1 и 2, умножитель 3, вычитатель 4, сумматор 5, интегратор 6,преобразователь 7 оценки параметрав апостериорную составляющую оценкипроизводной с регулируемым коэффициентом усиления, 45Преобразователь 7 содержит первуюгруппу блоков 8 оценки дисперсии немарковского шума, состоящих из блоков 9умножения на постоянную величину, умножителей 10, сумматоров 11 и иктеграторов 12 контура, группу умножителей 13, сумматор 14, вторую группублоков 15 оценки немарковского шума,состоящих из блоков 16 умножения напостоянную величину, умножителей 17,сумматоров 18, интеграторов 19, груп-55пу умножителей 20, сумматор 21, функциональные преобразователи 22, умножители 23, вычитатели 24, делитель 25,Используя методику синтеза субоптимального фильтра .и методику синтеза оптимального линейного фильтра для рассматриваемого класса помех и с целью увеличения точности оценивания с увеличением номера приближения, совершая предельный переход, получают совокупность выражений, характеризующую искомый субоптимальный фильтр в окончательной форме: блоки 26 умножения на два, сумматор 27, интегратор 28, элементы 1-6 образуют блок 29 фильтрации.Коэффициенты умножения в блоках умножения на постоянную величину выбираются равными: В функциональных преобразователяхреализуются следующие нелинейныефункции: 1 Г, (Х), 2 - Г(Х);дй,22- . -(Х) , 22 й (Х);22 - - -й(Х) , 224 - з Ел. (Х) (,22 Г Х) С, 22 - - (Х),5 т ф 6 яхФильтр работает следующим образом.На вход блока - вход уменьшаемого вычитателя 4 поступает сигнал161.1 наблюдения Х. В вычитятелеАорми руется текущее значение "обновляющего" процессе Х - 1 Е(у,с) в умножителе 3 происходит его умножение ня текущее значение коэААици 5 ента К, поступающее с выхода преобразователя 7, и Аормируется япостериорная "оставляющая оценки, которая в смме с априорной составляющей 217,С) с выходя функционального греобразователя 1 обеспечивает раве- ство выходного сигнала сумматора 5 влекущему знлячению производной оценки гдУ. Сигнал У, проходя через интегря тор 6, обеспечивает Аормировяние на выходе блока 29 фильтрации текущейЛоценки Ур которая поступает также на входы всех преобразователей 1, 2 и 22. 2 О 50 Формула изобретения Субоптимальный фильтр для оценки параметра случайного процесса, содержащий блок фильтрации, содержащий два функциональных преобразователя, умножитель, вычитятель, сумматор, интегратор и преобразователь оценки параметра в апостериарную составляющую оценки производной с регулируемым коэффициентом усиления, причем в блоке Аильтрации первый, второй входы и выход сумматора соединены соответственно с выходом первого функционального преобразователя, выходом умножителя и входом интегратора, выход каторога является выходом Аильтря, а т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности Аильтрации при воздействии немарковских шумов и упрощения, преобразователь оценки параметра в апостериорную составляющую оценки производной с регулируемым коэффициентом усиления содержит две группы блоков оценки дисперсии немаркавского шума, две группы умножителей, три сумматора, шесть Аункциональных преобразователей, девять умножителей, два вычитателя, делитель, три блока умножения,ня. два, интегратор, причем блок оценки дисперсии немаркавскага шума содержит два умножителя, сумматор, блок умножения на постоянную величину, интегратор, первые входы первых умножи - телей блоков оценки дисперсии не- марковского шума первой группы являются входяни задания шумовых Аункций объекта Аильтря, первые входыпервых умножителей блоков оцеьк-.". дисперсии немаркавскаго шума второйгручпы являются входами задания шумовых функций измерителя ,".гпьтря, выход интегратора соединен с вх )дамипервагс и второго функоняльныгпреобррзовятелей, выход второго Ат нк -цианальнага преобразователя соединенс входом выитаемого вычитятеля, выход ко гарсго соединен с первым входомумножителя, я вход уменьшяемага является инАармяционным вхсдом фильтря,в преабрязсвателе оценки параметра вапастериарну)с составляющую оценкипроизводной с регулируемым коэфАициентам усиления выход первого умнажителя каждого блока оценки дисперсиинемарковского шумя первой и второйгрупп через первый блок умножения напостоянную величину соответствующегоблока оценки дисперсии немарковского 5 шума соединен с первым входом сумматора блока оценки дисперсии немарковского дума, второй вход катарагссоединен с выходом второго умножителя саатветствук)щего блока оценки дисперсии немаркавского шума соответствующей группы, выход которого черезинтегратор соответствующего блокаоценки дисперсии немяркавскага шумасоответствующей группы соединен с 5первым входом второго умнажителя блока оценки дисперсии немарковскогошума соответствующей групгы, первыевходы умножителей первой группы соединены с выходами интеграторов соответствующих блоков оценки дисперсиинемарковского шумя первой группы, авторые входы подключены к входамзадания шумовых Аункций объектафильтра, первые входы умножителейвторой группы соединены с выходамиинтеграторов соответствующих блоковоценки дисперсии немярковского шумавторой группы, а вторые входы подключены к входам задания шумовых функций измерителя Аильтра, выходы умножителей первой группы соединены ссоответствующими входами первого сумматора, выходы умножителей второйгруппы соединены с соответствующимивходами второго сумматора, вьъод первого сумматора соединен с первымвходам первого умнажителя, второйвход каторога соедичен с первым вхо.- дом второго умножителя и с выходам1619307 едактор М,Бланар ТехредМ.Моргентал Корректор А.Осауленко Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб д. 4/5 аказ 50 ТиражНИИПИ Государственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раущская Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул арина,1 первого функционального преобразователя, а выход - с первым входом третьего умножителя и с входом вычитаемого первого блока вычитания, вход уменьшаемого которого соединен с выходом четвертого умножителя, первый вход которого соединен с первым входом пятого умножителя и выходом второго функционального преобразователя, выход первого блока вычитания соединен с входом делимого делителя, .вход делителя которого соединен с первым входом шестого умно- жителя и выходом третьего функциональ- ногО преобразователя, а выход - с вторыми входами второго, третьего, пятого умножителей и с первым и вторым входами седьмого уйножителя, вы" ход которого соединен с первым входом третьего сумматоравыход третьего умножителя через первый блок умножения на два соединен с.вторым входом третьего сумматора, выходы пятого умножителя и четвертого функционального 5 преобразователя соединены соответственно с входами вычитаемого и уменьГ шаемого второго вычитателя, выход ко-торого соединен с вторыми входамиумножителей блоков оценки дисперсиинемарковского шума первой и второйгрупп и через второй блок умноженияна два - с первым входом восьмогоумножителя, выход которого соединенс третьим входом третьего сумматора,а второй вход - с вторым входом четвертого умножителя и выходом интегратора, вход которого соединен с выходом третьего сумматора, четвертыйвход которого соединен с выходом пятого функционального преобразователя, выход второго сумматора соединенс первым входом девятого умножителя,второй вход которого соединен с выходом шестого функционального пре".образователя, а выход через третийблок умножения на два соединен с пятым входом третьего сумматора, входыс первого по шестой функциональныхпреобразователей соединены с выходоминтегратора блока фильтрации, выходделителя соединен с вторым входомумножителя блока фильтрации.