Устройство для адаптивной обработки информации

О П И С А Н И Е,976450ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинкСоцналнстнческниРеспублик(51)М, Кл. С 06 Г 15/36 Говударстмииый комитет СССР по делам изобретений и атирцтий(088.8) Дата опубликования описания 23.11.82(4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ1Изобретение относится к вычислительной техниюе и может использоваться в системах диагностики технического состояния объектов одноразового применения.Известно устройство, содержащее регистр сдвига, группу регистров, запоминающее устройство, множительное устройство, накапливающий сумматор и устройство управления 11.Для предварительного расчета весовых коэффициентов необходимо знаниа статистических характеристик входных процессов, которые в большин.- стве случаев неизвестны или известны неточно.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее входной регистр, блок умножения, три блока памяти, накапливающий сумматор, два счетчика, линии задержки, генератор импульсов, кольцевой счетчик, элемент И, сумматор на два входа и один выход, причем вход устройства соединен с входом генератора импульсов и входного регистра, второй вход которого соединен с первым выходом 5кольцевого счетчика, а выходы -с входами одной группы блоков умножения и входами линии задержки, выходы которых соединены с первыми входами второй группы блоков умножения, вторые входы первых блоков умножения соединены с выходами первого блока памяти, а выходы - с входами накапливающего сумматора, вход кото рого соединен с четвертым выходомкольцевого счетчика, а выход накапливающего сумматора соединен с вторыми входами вторых блоков умножения, выходы которых соединены с эхо" годами первого счетчика, вход которого соединен с выходом,элечента .И а выход - с одним входом сумматора на два входа и один выход, второй входкоторого соединен с выходом второгоблока памяти, вход которого соединен с выходом элемента И, выход сумматора на два входа и один выход соединен с одним входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, а выход - с входом второго счетчика, второй и третий входы которого соединены с третьим и четвертым выходом кольце . вого счетчика, выход второго счетчика соединеныс входами первого блока памяти, вход которого соединен с первым выходом кольцевого счетчика, второй вход генератора импульсов со единен с четвертым выходом кольцевого счетчика, а выход- с входом элемента И и входом кольцевого счетчи- ка, четвертый выход которого соединен со своим входом ( 21. - 20Недостатком известного устройства является то, что иа-за малого быстродействия оно не в состоянии следить за изменением полезной составляющей нестационарного случайного процесса, что ограничивает область его применения стационарными процессами.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее регистр и генератор тактовых импульсов, информационные входы которых соединены с информационным входом устройства, выходы регистра подключены соответственно к входам элементов задержки и к первым входам блоков умножения первой группы, выходы элементов задержки соединены соответственно с первыми входами блоков умножения второй группы, вторые входы которых и выход устройства соеди" нены с выходом первого накапливающего сумматора, выходы блоков умножения второй группы соединены сост- фф ветственно с информационными входами первого счетчика, вторые входы блоков умножения первой группы подключены к выходу первого блока памяти, а выхоДы соединены соответственно с информационными входами первого на- . капливающего сумматора, выход первого счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока па Ы мяти, выход сумматора соединен с пер вым входом первого блока умножения, выход которого подключен к информационному входу второго счетчика, выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого блока памяти, первый выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, второй выход - с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом второго блока памяти и с информационным входом первого счетчика, первый выход третьего счетчика соединен с управляющими входами регистра и первого блока памяти, второй выход соединен с управляющим входом третьего блока памяти и вторым входом элемента И, третий выход третьего счетчика соединен с управляющим входом второго счетчика, четвертый выход подключен к входам установки исходного состояния первого накапливающего сумматора, генератора тактовых импульсов, первого, второго и третьего счетчиков, введены второй накапливающий сумматор, второй блок умножения, делитель и квадраторы, вхо ды которых соединены соответственно с выходами регистра, а выходы подключены соответственно к информационным"Ф входам второго накапливающего суммато. ра, управляющий вход и вход установ- ки исходного состояния которого соединены соответственно с вторым и четвертым выходами третьего счетчика, выход второго накапливающего сумматора через делитель подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, выход второго блока умножения подключен к второму входу первого блока умножения,На чертеже представлена схемаустройства.Устройство содержит регистр 1, генератор 2 тактовых импульсов, группублоков 3 умножения, элементы 4 задержки, квадраторы 5, группу блоковб умножения, блок 7 памяти, накапливающий сумматор 8, счетчик 9, сумматор 10, блок 11 памяти, блок 12 умножения, накапливающий сумматор 13,делитель 14, блок 15 умножения, блок16 памяти, счетчики 17 и 18, элемент И 19,Выходной сигнал устройства имеетвид У(1)=Ч ( х(,5 97645 где уЦ) - выходной сигнал устройстваИ( - вектор весовых коэффициентов устройства;1 Т 1 - операция транспортирования;х( - вектор входного сигнала;получающийся .на выходахрегистра 1.Весовые коэффициенты уточняются на каждом шаге адаптации с использованием алгоритма самонастройки Ньютона-Рафсона При считыва ни и и нформа ции из регистра 1 она поступает на входы соответствующих квадраторов 5, которые представляют собой блоки умножения. С выхода квадраторов 5 сигналы поступают на входы второго накапливающего сумматора 13, При поступлении тактового где ,Ц -шаг адаптации;(+) -операция псевдообращения; ВВ -среднее значение выборочХУной оценки матрицы Йзапоминается на весь период работы;ф ( -есть вторая производная откритерия качества.Псевдообратная матрица для матрицы Ф 1(, являющаяся симметрической матрицей, имеет вид30Фх (3) (3)фхтр) 3 ХтС)3 Подставляя (3) в (2) и проведя ряд очередных преобразований, полу чим)ъщ)+; Яя)Я2,О .Хту)з40Из формулы (4) видно, что небольшое усложнение алгоритма позволяетсделать сходимость вектора весовыхкоэффициентов к оптимальному значению не линейной, а квадратичной,Устройство работает следующим образом,Выборка входного сигнала, представляющая собой последовательностьчисел в двоичномкоде, поступает навход регистра 1, представляющего собой сдвиговый последовательно-параллельный регистр и на вход генератора 2. В регистре 1 запоминаются выборки входного сигнала, Генератор 255запускается и выдает импульсы тактовой частоты.6 выхода генератора 2 импульсы поступают на вход счетчика 18,который является распределителем импульсов, т.е. последовательность импульсов с генератора 2 импульсов, поступающая на один вход устройства, преобразуется в выходные импульсы, Сигналы С 1 с выхода кольцевого счетчика 18 поступают на тактовые входы регистра 1 и блока 7 памяти для параллельного считывания информации.Информация с выходов регистра 1 поступает на входы элементов 4 задержки,и входы блоков 3 умножения, на входы которых поступает информация с выходов блока 7 памяти. В этом блоке памяти хранится информация о векторе весовых коэфФициентов устройства (полученных на предыдущем цикле или, если процесс только начался начальные значения, обычно единичные) . .Сигналы в двоичном коде с выходов блоков 3 умножения поступают на входы накапливающего сумматора 8, выход которого является выходом устройства, Сигналы с выхода элементов 4 задержки (причем время задержки соответствует времени на формирование выходного сигнала на выходе накапливающего сумматора 8) поступают на входы блоков 6 умножения, на другие входы которых поступает выходной сигнал у Ц ). С выходов блоков 6 умножения сигналы, со=ответствующие вектору у(1)х(, поступают на входы счетчика 9. После этого счетчик 18 формирует сигнал С 2,который. поступает на вход элемента И 19, на другой вход которого поступают импульсы с генератора 2. Импульсы поступают на счетчик 9 и блок 11 памяти, производят последова" тельную выдачу информации на сумматор 10. На выходе сумматора 10 получаются сигналы, соответствующие величинам вектора=,к -з х)1.Одновременно с формированием век" тора К происходит Формирование коэффициента Ъ,О ( Хт( ) Х ( ) Формирование осуществляется следующим образом.рого соединен с выходом третьего блока памяти, выход второго блока умножения подключен к второму входу первого блока умножения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе