Дискретная система оценивания

Номер патента: 1727110

Авторы: Ищенко, Пушкарев, Шалаевский

ZIP архив

Текст

, 1727110 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ14 А,А вский и ИСКРЕТНАЯ СИСТЕМА ОЦЕНИВ НИЯ (57) И и авто бретение относи атике и может бь к радиотехнике использовано в(21) 47 (22) 03 (46) 15 (72) Ю В.И.И (53) 62 (56) Гр ческие Радио 56238/24(5 ц 5 6 05 В 17/00, 6 05 Е 1/О радиолокации для оптимальной линейной оценки параметров движения летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение динамической точности системы, Дискретная система оценивания содержит первый вычитатель 1, блок 2 коррекции, сумматор 3, первый блок 4 задержки, блок 5 экстраполяции, второй 6 и третий 7 вычитатели, второй блок 8 задержки, усилитель 9, счетчик 10, двухканальный мультиплексор 11, компаратор 12; умножитель 13, сумматор 14, элементы 15 - 17 памяти коэффициентов, Цель изобретения достигается за счет введения элементов и блоков 6-17, 3 ил,Изобретение относится к радиотехнике и автоматике, в частности может использоваться в радиолокации для оптимальной линейной оценки параметров движения летательных объектов.Известны дискретные системы оценивания, предназначенные для оценивания параметров движения объектов.Недостатком систем является отсутствие возможности качественно управлять динамической точностью в переходном режиме.Известна также дискретная система оценивания, содержащая последовательно соединенные элемент сравнения, блок коррекции, сумматор, блок задержки, блок экстраполяции, блок обратной связи, Данная система имеет возможность оптимально оценивать параметры движения объектов в установившемся режиме. Недостатком данной системы является невысокая динамическая точность в переходном режиме.Наиболее близкой к предлагаемой является дискретная система оценивания, которая имеет воэможность оптимальным образом оценивать параметры движения обьектов в установившемся режиме, Она содержит последовательно соединенные элемент сравнения, блок коррекции, сумматор, блок задержки, блок экстраполяции, выход которого соединен с вторыми входами элемента сравнения и сумматора.Недостатком данной системы является низкая динамическая точность в переходном режиме.Цель изобретения - повышение динамической точности системы в переходном режиме.Поставленная цель достигается за счет введения в известную систему двух вычитателей, второго сумматора, трех элементов памяти коэффициентов, счетчика, компаратора, усилителя, умножителя, второго блока задержки и двухканального мультиплексора.На фиг, 1 изображена структурная схема системы оценивания; на фиг. 2 - структурная схема блока экстраполяции.Дискретная система оценивания (фиг. 1) содержит вычитатели 1, 6 и 7, блок 2 коррекции, сумматоры 3 и 14, блоки 4 и 8 задержки с операторами задержки г, блок 5 экстраполяции, усилитель 9, счетчик 10, двухканальный мультиплексор 11, компаратор 12, умножитель 13, элементы 15 - 17 памяти коэффициентов,В статическом состоянии система оценивания характеризуется следующими связями: содержит последовательно соединенные вычитатель 1, блок 2 коррек 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ции, сумматор 3, блок 4 задержки, блок 5 экстраполяции. Первый вход вычитателя 1 и выход сумматора 3 являются соответственно информационным входом и выходом дискретной системы оценивания. Кроме того, система оценивания содержит вычитатели 6 и 7, сумматор 14, элементы 15 - 17 памяти коэффициентов, счетчик 10, компаратор 12, усилитель 9, умножитель 13, блок 8 задержки и двухканальный мультиплексор 11, Выход вычитателя 1 через последовательно соединенные блок 8 задержки и усилитель 9 подключен к первой группе информационных входов мультиплексора 11, соединенного второй группой информационных входов с выходами элементов 15 - 17 памяти коэффициентов, адресным входом - с выходом счетчика 10 и первым входом компаратора 12. Первый выход блока 5 экстраполяции подключен к первому входу умножителя 13, соединенного вторым входом с первым выходом мультиплексора 11, а выходом - с первыми входами сумматора 14 и вычитателя 6, Второй выход блока 5 экстраполяции подключен к первому входу вычитателя 7 и второму входу вычитателя 6, соединенного выходом с вторым входом вычитателя 1. Второй выход мультиплексора 11 подключен к второму входу сумматора 14, соединенного выходом с вторым входом вычитателя 7, выход которого подключен к второму входу сумматора 3. Второй вход компаратора 12 соединен с шиной задания числа шагов, а выход - с информационным входом счетчика 10, тактовый вход которого является тактовым входом дискретной системы оценивания.При работе устройства возможны два режима работы; переходный и установившийся.В установившемся режиме устройство работает следующим образом.Входной сигнал системы Х(п), представляющий собой сумму детерминированной составляющей вх(п), центрированной случайной составляющей Х(п) и ошибок измерения 1(п) (помехи), поступает на первый вход вычитателя 1, на его второй вход подается экстраполированное значение входного сигнала Хэ(п). В установившемся режиме блоки 8-17 системы не работают, поэтому информация на первом входе вычитателя 6 и втором входе вычитателя 7 отсутствует. В этом случае экстраполированное значение входного сигнала Хэ(п), сформированное блоком 5, проходит через вычитатели 6 и 7 без изменений, На выходе вычитателя 1 имеем сигнал невязки 0(п), который поступает на блок 2 коррекции. На выходе сумматора 3 имеем сигнал оценки Х(п):, л л лХ(п) = 2 Х(п)-Х(п)+ К(п) О(п). (1) Первые два члена в правой части выражения (1) являются сигналом Хэ(п), сформированным блоком 5 экстраполяции, Блок 5 экстраполяции синтезирован на основании 5 известного метода "трех полиномов" из условия: входное воздействие на систему имеет видХ(п) = гпту(п) + Х(п) + 1(п), (2)10 где п 1 х(п) - детерминированная составляющая задающего воздействия Х(п);Х(п) - его центрированная случайная составляющая;ф) - центрированная возмущающая со ставляющая (ошибки наблюдения).Для исключения динамической ошибки . в дискретной системе при оценивании коор- . динат объекта, описываемого выражением (2), необходимо иметь порядок астатизма 20 м = 2, а следовательно из метода "трех полиномов" определим полиномы А(п) = ао(п)(1 - 2 1) и В(2,п) = Ьо(п)(1-2 " ). (3)Характеристический полином выбираем из условия устойчивости системы. С(2, и) = ао(п) - 2 Ьо(п)2 " + Ьо(п)2 ,Используя выражение для оценки метода "трех полиномов"С(2,п)-6(г, )Х(г- АОФ (5)А(г,ь)получим а,(и-аЬ,(ь)г + Ь,(иг- Ъ,(ь+2 Ь,(г- Ь,(и 2 Ща,(п)-Яа,г +а,(ьса,(ь) -Ь,Я4-о 6(6), (Ю= ц(г) 6ао-2 а.(ь)г +о.(иг-аг-ф+г-45 лФ ао П где О(п) - невязка, а -о П После преобразования (6) получим выражение для оценки в операторном виде 50 Х(2) = 2 Х(2)2 1-Х(2)2-г +где Хэ(2) = 2 Х(2)21 - Х(2)2- экстраполированное значение координаты; О(2)(1-Ьо(п = О(2)К(п) - корректировочное значение.Блок 5 экстраполяции, структурная схема которого изображена на фиг.2, содержит блоки 18 и 19 задержки с оператором задержки 2, усилители 20 и 22 с коэффициентами усиления "два" и вычитатели 21 и 23,На основании проведенного синтеза уравнения(7) построена часть блока 5, включающая в себя блок 18 задержки, усилитель 20, вычитатель 21. Эта часть блока 5 используется устройством при работе как в установившемся, так и в переходном режиме.Блоки 19, 22 и 23 используются устройством при работе только в переходном режиме.Входным сигналом для блока 5 экстраполяции является сигнал с выхода блока задержки Х(п), Сигнал с первого выхода блока 5 поступает на первый вход умножителя 13, а сигнал с второго выхода в виде Хэ(п) - на первый вход вычитателя 7 и на второй вход вычитателя 6, через которые поступает соответственно на вторые входы сумматора 3 и вычитателя 1. Сигнал Х(п) формируется в виде (1), сигнал невязки О(п) - в следующем виде: М л лО(п) = Х(п) - 2 Х(п - 1) + Х(п). (8) Прежде, чем описывать работу устройства в переходном режиме, необходимо отметить, что в замкнутых системах оценивания, использующих для сглаживания (фильтрации) и управления только одни и те же весовые коэффициенты, существует противоречие между условиями уменьшения флюктуационных ошибок (условиями фильтрации) и условиями повышения динамической точности в переходном режиме. Это противоречие может быть разрешено с помощью введения дополнительных весовых коэффициентов по каналу управления. Тогда можно добиваться высокого качества переходного процесса как по каналу управления, так и по каналу оценивания, не увеличивая при этом флюктуационные ошибки.В связи с изложенным полиномы А(2,п), В(2,п), С(2,п) представим в виде А(2, и) = (1-2.1 (1 + а 1(п)2)В(2 и) = (1 - 2 ") (Во(п) + Ь 1(п)2 "С(2, п) = 1 + а 1(п) - 2 Ьо(п 2 + Ьо(п)плексор 11 на второй вход умножителя 13, в котором умножается на сигнал Х(п) - 2 Х(п)+ Х(п - 3), сформированный блоками 18, 19 и 20 и вычитателем 23 блока 5. На выходе умножителя 1 формируется сигнал 5 а 1(1)Х(п) - 2 а 1(1)Х(п - 2) + а 1(1)Х)п - 3). В тоже время по второму каналу мультиплексора 11 поступает сигнал Ь 1(1)Щп), сформированный блоками 8 и 9, на второй вход сумматора 14, Информация с выхода умножителя 13 10 поступает на первый вход сумматора 14 и первый вход вычитателя 6. На выходе сумматора 14 имеем сигналл л ла 1(1) Х (и - 1) - 2 а 1(1)Х(п - 2) + а 1(1)Х(п - 3) + 15Ь (1)О(п - 1).В результате на выходе вычитателя 6 имеем сигнал управления (23), а на выходе вычита теля 7 сигнал21( - 1) - Х(п - 2)а 1(1)Х(п) + 2 а 1(1)Х(п)-а 1(1)Х(п - 3) - Ь 1(1)Щп - 1),который принимает участие в формировании сигнала оценки (22). В следующих двух 25 тактах формирование рассмотренных сигналов осуществляется аналогично для коэффициентов а 1(2), а 1(3), Ь 1(2), Ь 1(3). Коэффициент Ь 1(п) определяется из условий устойчивости системы и в рассматриваемом 30 случае является постоянным, т,е. Ьз(1) = Ьз(2) = Ь 1(3). При достижении счетчиком 10 числа М компаратор 12 вырабатывает сигнал, блокирующий работу счетчика 10. Работа системы в переходном режиме на этом 35 заканчивается. Количество шагов оптимизации И рассчитывается на основе принципов оптимальности Белмана, уравнения (16)- (18).С целью подтверждения эффективности 40 предлагаемой системы было проведено цифровое моделирование на ЭВМ, Для расчета коэффициентов а 1(п) принимались Х = 30 м, Т = 0,1 с. Результаты моделирования приведены на фиг. 3, где пунктиром показа ны ошибки оценки в переходном режиме для системы с а 1(п) = О, а сплошной - с использованием.а(п) Ф О, где коэффициенты а 1(п) принимали значение; 2; 0,615; 2 соответственно, Данным значениям 50 соответствуют весовые коэффициенты Г = Р= = 0,5.Анализ результатов моделирования показал, что применение блоков 8 - 17 позволяет повысить динамическую точность 55 системы в переходном режиме, Время регулирования переходного процесса уменьшилось с ср = 3,6 с до тр =2,5 с, а перерегулирование - с о=. 80 фдо 40;(. Ошибка оценки поуменьшилась с 24 м до 12 м. Видно, что для предлагаемого устройства динамическая точность в переходном режиме повысилась в два раза (при заданных условиях), что особенно важно в системах обработки информации, в частности, при выдаче целеуказанной системе оценивания при захвате цели.Формула изобретенияДискретная система оценивания, содержащая последовательно соединенные первый вычитатель, блок коррекции, первый сумматор, первый блок задержки, блок экстраполяции, первый вход первого вычитателя и выход первого сумматора являются соответственно информационными входом и выходом дискретной системы оценивания, отл ича ющая с ятем, что, с целью повышения динамической точности системы, в нее введены два вычитателя, второй сумматор, три элемента памяти коэффициентов, счетчик, компаратор, усилитель, умножитель, второй блок задержки и двухканальный мультиплексор, выход первого вычитателя через последовательно соединенные второй блок задержки и усилитель подключен к первой группе,информационных входов двухканального мультиплексора, соединенного второй группой информационных входов с выходами элементов памяти коэффициентов, адресным входом - с выходом счетчика и первым входом компаратора, первый выход блока экстраполяции подключен к первому входу умножителя, соединенного вторым входом с первым выходом двухканального мультиплексора, а выходом - с первыми входами второго сумматора и второго вычитателя, второй выход блока экстраполяции подключен к первому входу третьего вычитателя и второму входу второго вычитателя, соединенного выходом с вторым входом первого вычитателя, второй выход двухканального мультиплексора подключен к второму входу второго сумматора, соединенного выходом с вторым входом третьего вычитателя, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, второй вход компаратора соединен с шиной задания числа шагов, а выход - с информационным входом счетчика, тактовый вход которого является тактовым входом дискретной системы оценивания.. зСоставитель Ю.Пушкарев Редактор Э,Слигэн Техред М.Моргентал Корректор С,Лыж Заказ 1278 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Смотреть

Заявка

4756238, 03.11.1989

ЖИТОМИРСКОЕ ВЫСШЕЕ КРАСНОЗНАМЕННОЕ УЧИЛИЩЕ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ПРОТИВОВОЗДУШНОЙ ОБОРОНЫ ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

ПУШКАРЕВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ШАЛАЕВСКИЙ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, ИЩЕНКО ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05B 17/00, G05F 1/00

Метки: дискретная, оценивания

Опубликовано: 15.04.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/7-1727110-diskretnaya-sistema-ocenivaniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Дискретная система оценивания</a>

Похожие патенты