Устройство для определения весовых функций

Н АВТ ТВУ НОМУ СВИДЕТо я первым инства, выхдинены сонными вх м входом устрооров группы соющими информациго накапливаюформационн оды квадрат соответств одами перв атора, вых дом функци о,т л и ч с целью п ия весовых оторого соедиего сумм енсвовател реобрас я нальног вьппения функций, рая групзадержк умножени накапли ем, чт чност еделе г а бловедены счетчик ков умножения, лини памяти, второй. блок суммирования, второ бло бло ающий ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее ген тор импульсов, первый блок умно ния, регистр, накопитель, перву группу блоков умножения, группу квадраторов, первый и второй вх каждого из которых объединены, динены с.первыми входами одноим блоков умножения первой группы подключены к соответствующим вых накопителя, вход которого являе сумматор, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих блоков умножения первой группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам регистра, выход второго накапливающего сумматора соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, вход которой является.вторым информационным входом устройства, выход блока суммирования соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого ф соединены соответственно с выходами функционального, преобразователя и блока памяти, управляющий вход кото- С" рого объединен, с управляющими входами накапливающих сумматоров и установочным входом счетчика и подключен к первому выходу счетчика, а информационный вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен.с входом накопителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих. блоков умножения второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого блока умножения, а выходы соединены с соответствующими информационными .входами регистра, выходы которого. являются. соответствую- ф, щими выходами устройства, управляю-. щий вход регистра подключен к второму выходу счетчика.1140131 лЯ 21 . 1Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реализации его в системах диагностики сложных динамических объектов,Известно устройство для определения весовых Функций, которое содержит счетчик входного сигцала, блоки умножения, блок, Формирования эталонного сигнала, блок памяти, генератор импульсов, блок Формирования матрицы 10 корреляционных Функций входного сигнала, блок обращения матрицы корреляционных Функций, регистр 111.Недостатком известного устроиства является большое число операций по 15 вычислению оптимальной весовой функции. Кроме того, устройство не может работать, если матрица корреляционных Функций входного сигнала вырождена. Эта ситуация возникает. в 20 случае, когда на вход .устройства поступают единичные;реализации случайных процессов.Наиболее близким .к предлагаемому является устройство, содержащее пер вый накопитель, вход которого является входом устройства, выходы первого накопителя подключены к первым входам соответствующих й блоков умножения, вторые входы которых. подключены к выходам, источника эталонного,сигнала, выходы й блоков умножения подключены.к соответствующим входам второго накопителя, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход подключен к первым входам (0+ 1)-го блока. умно- жения выход которого подключен к входу регистра, а второй вход - к входу генератора импульсов и к выхо дам функционального. преобразователя,. вход которого подключен к выходам накапливающего .сумматора, М входов которого соединены с и квадраторами, входы которых подключены к соответствующим выходам первого накопитеНедостаток известного устройства заключается. в том; что определение весовых Функций осуществляется по разомкнутой схеме. Поэтому невозможно оценить качество и степень при" ближения полученной весовой Функции к реальной весовой Функции объекта. В результате невозможно, организовать 55 оптимальную, подстройку весовых функций к реальным весовым функциям объекта. Цель изобретения - повышение точности определения весовых функций,Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения весовых функций, содержащее генератор импульсов, первый блок умножеция, регистр, накопитель, первую группу блоков умножения, группу квадраторов, первый и второй входы каждого из котоцых объединены, соединены с первыми вХодами одноименных блоков умножения первой группы и подключены к соответствующим выходам накопителя, вход которого является первым информационным входом устройства, выходы квадраторов группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего сумматора, выход которого соединен с входом Функционального преобразователя, введены счетчик, вторая группа блоков умножения, линия задержки, блок памяти, второй блок умножения, блок суммирования, второй накапливающий сумматор, инФормационные входы которого подключены к выходам соответствующих блоков умножения первой группы, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам регистра, выход второго накапливающего сумматора соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, вход которой является вторым информационным входом устройства, выход блока суммирования соединен с первым входом первого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока умножения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами Функционального преобразователя и блока памяти, управляющий вход которого объединен с управляющими входами накапливающих сумматоров и установочным входом счетчика.и подключен к первому выходу счетчика, а информационный. вход счетчика подключен к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с входом накопителя, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения второй группы, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого блока умножения, а выходы .соединены с соответствующими информационными входами регистра, выходы которого являются соответствующими3 1 выходами устройства, управляющий вход регистра подключен к второму выходу счетчика.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - зависимость ошибки б между выходами модели и объекта от числа шагов.адаптации 1, В данном устройстве .реализуется процедура. подстройки весовых коэффициентов ло алгоритму НьютонаРафсона, который построен на основе критерия минимума среднеквадратнчес" . кой ошибки (СКО). Алгоритм определения вектора весовых коэффициентов имеет вил Ф(1 11=3 111 2 Р 611 Х(111 ФХ(11, 1 О 15 ножения, первый вход которого соединен с выходом функционального преобразователя 7, а второй - с вькодои блока 13 памяти, вькод первого блока 11 умножения соединен с вторьпчи входами блоков 3 умножения второй группы, выходы которых соединены с соответствующими входами регистра 5,вход генератора 14 импульсов соединен с входом накопителя 1, а выходс информационным входом счетчика 15, первый вькод которого соединен с его установочным входом и управляющими входами накапливающих сумматоров иблока 13 памяти. Второй выход счетчи 140131 4Выход блока 9 суммирования соединен с первым входом первого блока 11 умножения, второй вход. которого соединен с вькодом второго блока 12 ум20 25 30 где 14( ) - вектор весовых коэффициентов модели объекта;Х - вектор входньк сигналовмодели и объекта;- ошибка между выходными сигналами модели иобъекта;2 1 - коэффициент, определяющий величину шага адаптации;Т - операция транспортирования;- номер шага адаптации.Устройство для определения весовых функций содержит накопитель 1, вход которого является первым входом устройства. Выходы накопителя 1 соединены с первыми .входами блоков 2 умножения первой группы, первыми входами блоков 3 умножения второй группы с первыми и вторыми. входами квадраторов 4 группы Вторые входы блоков 2 умножения первой группы соединены с соответствующими. выходами регистра 5. Выходы квадраторов 4 группы соединены с соответствующими информационными входами первого накапливающего сумматора 6 выход которого соединен с входном Функционального. преобразователя .7 Выходы блоков 2 умножения первой группы соединены с соответствующими входами второго накапливающего сумиатора 8, выход, которого соединен с первым входом блока 9 суммирования, второй вход которого соединен с выходом линии 10 задержки, вход которой является вторым входом устройства. 35 40 45 50 55 ка 15 соединен с управляющим входоирегистра 5, выходы которого являютсясоответствующими выходами .устройства. Устройство работает следующим образом.Выборки входного и выходного сигналов объекта, представляющие собой последовательность. чисел в двоичном коде, поступает на вход накопителя 1 и линии 10 задержки соответственно. Накопитель 1 представляет собой 11 каскадный сдвиговый.последовательно- параллельный регистр, линия 10 задержки - 1 п -каскадный сдвиговый регистр, причем время ь = в 1- выбирается таким. образом, чтобы бып сформирован сигнал 1 на выходе модели (на выходе накапливающего сумматора 8) . В накопителе 1 запоминается 11 выборок входного сигнала. Информация с л выходов накопителя 1 поступает на первые входы первой и второй группы иэ О блоков 2 и 3 умножения, навходы 11 квадраторов 4 группы. На вторые входы ь блоков 2 умножения первой группы поступают.сигналы 1 пропорциональные вектору весовых. функцийобъекта, определенному на предыдущем шаге (или, если процесс только начался, начальные значения), с регистра 5. Регистр 5 представляет собой блок памяти с расщепленным циклом, т.е.блок, в котором может выполнятьсясчитывание информации. без разрушения.Параллельное считывание .информациииз регистра 5 осуществляется по сигналу С 1 счетчика 15. Сигналы с выхода блоков 2 умножения первой группы поступают на вход второго накал1140131 10 55 ливающего сумматора 8; на выходекоторого образуется сигнал подстраи"ваемой моделист . Накопитель 1, 11блоков 2 умножения. первой группы инакапливающий сумматор 8 образуют 5модель объекта, которую можно представить,в виде следующего выражения: где Ум - выходной сигнал. модели.Информация с накапливающего сумматора 8.считывается сигналом С 2 и поступает на первый вход блока 9 суммирования, на второй вход которого поступает сигнал с выхода объекта, задержанный линией 10 задержки на время .ь, необходимое для вычисления сигнала У, С выхода блока 9 суммирования ошибка Я = Х -Л, поступает на первый вход первого блока 11 умножения. Сигналы с выхода квадраторов 4 поступают на входы первого накапливающего сумматора 6, откуда информация, считанная по сигналу С 2, поступает через функциональный преобразователь 7 на первый вход второо блока 12 умножения, на второй вход которого поступает информация,30 считанная с блока 13 памяти по сигналу С 2, сигнал с выхода вгорого блока 12 умножения поступает на второй вход первого блока 11 умножения, с выхода которого он поступает на. вторые входы блоков 3 умножения вто" -535 роф. группы. На выходе блоков 3 умножейия второй группы формируются сиг 1ваха, уточняющие вектор весовых коэффициентов на каждом шаге адаптации"40,И 11=Р 1 Хф ХЧ 1% ЙЙ Ю/ 45 Величина шага адаптации 2,р определяется заранее и хранится в блоке 13 памяти. Величину ) М ) получают навыходе первого. накапливающего сумматора б. Далее эта.величина по 50 ступает на вход функционыьного преобразователя 7, который выполняет операцию деления(Сигналы с.выхода блоков 3 умноженияпоступают,на вход регистра 5, где суммируются.с предыдущим значениемвектора весовых коэффициентов. Регистр. 5 предназначен для хранениявектора весовых коэффициентов - начальных, если процесс только что начался,или полученных в процессе идентификации путем суммирования векторавесовых коэффициентов И , полученных на предыдущем шаге идентификации с добавкой ЬМ (1 , полученной на.последнем шаге адаптации.По сигналу С 2 осуществляется сброссчетчика 15. На информационный входсчетчика 15 поступают сигналы отгенератора 14 импульсов, который запускается входным сигналом М ),Разрядность счетчика 15 выбираетсятаким образом, что сигнал С 1 появляется на выходе счетчика 15 практически сразу. после прихода очереднойвыборки входного сигнала на накопитель 1, а сигнал С 2 появляется только после того, как в накапливающемсумматоре 8 будет сформирован сигналподстраиваемой модели 1 м . После сброса счетчика 15 устройство готово кприему новой информации Сигналы с выхода блоков 3 умножения поступают на вход регистра 5, гдесуммируются с предыдущим значениемвекторавесовой функции; По сигналуС 2 осуществляется сброс счетчика 15,Устройство готово к приему новой информации.Предлагаемое устройство выгодноотличаетсяот базового устройства,принятого за прототип, так как вбазовом устройстве реализуется прямой метод нахождения весовых функцийобъекта. Это не позволяет контролировать степень приближения получаемоговектора весовых коэффициентов к еготекущему значению,В результате ошибка в определении весовых функций может неограниченно возрастать. Для исключения этого эф-. фекта в предлагаемом устройстве реализован замкнутый контур самонастройки вектора весовых функций. При этом для реализации контура подстройки весов модели используется текущая ошибка между выходом модели и выходомобъекта Е = " -Ум Использование. замкнутого. контурасамонастройки, позволяет, уменьшитьошибку между выходом модели и выходом объекта (кривая 1 на Аиг. 2) по сравнению с базовым объектом, в ко 1140131 8тором ошибка 6 с увеличением .количества шагов адаптации 1 стремится к бесконечности (кривая П на Лиг.2) .Составитель Л.Иванов Техред А.Бабинец едактор Л.Авраменк орректор В.Сининка Заказ 265 Подписнотета СССР крытиия наб., д.ч/ иап 1 Ц 1 П Патент, г.ужгород, ул.1 роектная,Тир ВНИИПИ Го по дела 113035, МосО Фиг 2 дарственного ко изобретений и о а, Ж, Раушск