Идентификатор функций многих переменных

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфез СоветскихСоциалистическихРеспублик и 993204 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 05 В 13/02 1 ввударстааккык камктат йв дедам изобретения и етхрытик(72) Авторы изобретения Е.А.Белозерский и В.П.Жабеев Киевское проектно-конструкторское бюро автоматизированнйх систем управления(54) ИДЕНТИФИКАТОР ФУНКЦИЙ МНОГИХПЕРЕМЕННЫХ 1Изобретение относится к технической кибернетике и, в частности кустройствам для идентификации и управления сложными динамическими объектами,Известна система идентификации,содержащая, генератор случайных проб.ных шагов, исполнительные устройства,а также блок для определения знакаприращения качества идент ификации,связанный с командным блоком, выходы которого подключены к генераторуслучайных пробных шагов11.Недостаток этой системы - малаяточность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяидентификатор, содержащий генераторы случайных пробных шагов, блок определения знака приращения, связанный с блоком команд, выход которогоподключен к блоку реверса 2 ).Недостатком идентификатора является низкая точность, так как генера 2торы слу чайных пробных ша гов для каждого искомого параметра работают независимо друг от друга и Формируютслучайные приращения к каждому параметру аппроксимирующей функции, если 5 предыдущий шаг был удачен, т.е. привел к улучшению показателя качестваидентификацииПри выпуклых гладкихфункционалах качества, когда начальное значение вектора искомых пара"метров расположено вдали от оптимума, более эффективным является идентификатор, в котором приращение квектору параметров на текущем шагесохраняется в случае улучшения каче"ства идентификации на предыдущемшаге.Цель изобретения - повышение точ"ности идентификатора.Для достижения цели в идентификатор, содержащий последовательно соединенные блок ввода значений переменных идентифицируемой функции, блоккодоуправляемых резисторов, сумматорх х х х хо 1 хщхр,. х ми У У У,У блок оценивания качества идентификации бло( определения знак приращения качества идентификации второйвход которого соединен с входом блока ввода значений переменных идентиФицируемой Функции подключенного вторым выходом к второму Входу блока оценивания качества идентификации, введены блок реверсивных двоичных сцетчиков, троицный счетчи, тактовый ге онератор,. счетчик числа пробных шагов,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, последовательно соединенные бпок элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый блок элементов И-НЕ и второй блок элементов И-НЕ 15последОВа(епьно соединенные инВерторпервый элемент И. первьй и ВОрОйзлементь задержки, элемент ИЛИ, второй элемент И, подключенный Выходомк вторьм Входам пеового и Второгоблоков элементОВ И-НЕ третьи входыкоторых соединень с первыми Выходами роицнОГО счетчика, подключенного Вторыми Выходами к первым входам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,дВТООЫЕ ВХОДЫ 1(ОТОРОГО СОЕДИНЕНЫ С ВЫ -ходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подКЛЮЦЕННОГО ПЕРВЫМ И ВТОРЫМ ВХОДВМИ соответственно к Вьхсда- Второго элемента задержки и инаертора, вход которого соединен с Выходом блока определения знака приращения качества идентификации и первым входом счетчика числа гробньх шагов, выход которого подклюцен к второму входу второго элемента И, а второй вход35 к Входу троичного счетчика и выходу первого элемента задержки, выход тактового генератора соединен с вторыми Входами первого элемента И, эле -40 мента ИЛИ и с Входами блока Ввода значений переменных идентифицируемой Функции, выходы, первые и Вторые входы блока реверсивных двоицных счетчиков подклюцены соответственно45 к Вторым входам блока кодоуправляемых резисторов, к первым Входам и выходам второго блока элементов И-НЕ,На Фиг. 1 представлена Общая блоксхема идентификатора, на фиг. 2 схема троицного счетчика, на Фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства.Идентификатор содержит блок 1 ввода значений переменных идентифицируемой Функции, блок 2 кодоуправляемых резисторов, сумматор 3, блок 4 оцениВания качества идентификации, блок 5 определения знака приращения качества 04 4идентификации, блок 6 реверсивныхдвоичных счетчиков, троицный счетчик7, тактовый генератор 8, счетчик 9числа пробных шагов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, блок 11 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый блок 12 элементов И-НЕ, второй блок 13 элементов И-НЕ, инвертор 14, первый элементИ 15, первый элемент 16 задержки,второй элемент 1 задержки, элементИЛИ 18, второй элемент И 19, сигналы20-29,В качестве исходных данных дляработы идентификатора служит последовательность значений аргументовх , х,х и соответствующих иму е)значений выходной переменной идентиФицируемой функции у =1(х , хх ), заданных в виде таблицыпи где щ - число аргументов идентифицируемой функции;и - число замеров переменных, набазе ко 1 орых осуществляетсяидентификация,номер текущего замераЗадачей идентификации является Определение таких значений коэффициентов а ,а а аппроксимирующей2.т 1Функции л й=,. О )(, (2)при которых норма ОтклоненияС 1,С 1 а):-,сС 1 ф я Вычисленная для всех замеров переменных, принимает минимальное значение.Вид нормы ( 3 ) определяет конкретную реализацию блока 4 оценивания качества идентификации,В устройстве значения аргументовх ,х хи Формируются на первыхЪвыходах блока 1 ввода значений переменньх идентифицируемой функции, навтором выходе которого формируютсязначения выходной переменной у . Значения искомых коэффициентов а , а3аобразуются на выходах блока 6 реверсивных двоичных сцетчиков, посту"пают на первые входы блока 2 кодо"управляемых резисторов, где умножаются на соответствующие значения ар-,гументов х,х 2х;. На выходена второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10. В этот же момент времени на его первом входе существуе сигнал "0", благодаря чему на его выходе появляется сигнал 25, равный ( (0 , который поступает на вторые входы блока 11 элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ. Одновременно сигнал 27 с выхода тактового генератора 8, равный прОходит через элемент ИЛИ 18, открытый второй элемент И 19 и поступает на вторые входы блоков 12-13 элементов И-НЕ, Сформированные таким образом значения сигналов 25 и 26 образуют управляющие сигналы для алгебраического суммирования содержимого соответствующих разрядов троичного счетчика 7 с содержимых блока 6 реверсивных двоичных счетчиков, т.е. для перехода к новому значению вектора коэффициентов а=(а а а )2.при сохранении направления поиска, определенного на предыдущем шаге К.Временная диаграмма, представгяющая на Фиг, 4, соответствуе 1 исходу (5 б), когда качество идентификации не улучшается, В этом случаеблок 5 определения знака приращения качества идентификации выдаетсигнал 28, равный 0, который, пройдя через инвертор 14, преобразуетсяв 1 , открывает первый элемент И 15и поступает на второй вход элементаИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, вызывал единицный сигнал на его выходе 25. Одновременно единичный сигнал 27 с выхода (актового генератора 8 проходит через элемент ИЛИ 18, открытый второй элемент И 19 и поступает на вторые входы блоков 12 и 13 элемен 1 ов И-НЕ. Сформированные таким образом значения сигналов 25 и 26 образуют управляющие сигналы для алгебраического вычитания содержимого соответствующих разрядов троичного счетчика 7 от содержимого блока 6 реверсивных двоичных счетчиков, т,е. для возврата к значеию вектора коэффициентов а=(а(, а а ), полученному на шаге К. Через интервал времени г; т .е. в момент времени+Г, единичный сигнал 27 проходит через о 1 крытый первый элемент И 15, первый элемент 16 задержки и поступает на счетный вход 29 троичного счетчика 7, вызывая изменение его содержимого, т.е. переход к новому направлению поиска коэффициентов. В момент времени С=С +С еди 50 55 ничный сигнал появляется на выходе второго элемента 17 задержки и поступает на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, вызывая единичный сигнал 25 на его выходе, а также че" рез элемент ИЛИ 18 и открытый вто" рой элемент И 19 поступает на шину 26, Сформированные на интервале времени (т. , с, ) значения сигналов 25 и 26 позволяют выполнить алгебраическое суммирование нового содержимого соответствующих разрядов троичного счетчика 7 с содержимым блока 6 реверсивных двоичных счетчиков, т,е, дают возможность начать поиск оптимальных значений коэффициентов а, а а в новом направлении.Если полученный вектор коэффициентов ак вновь приводит к "неудачному шагу, то троичный счетчик 7 снова изменяет направление поиска минимума критерия ( 3 ) в пространстве коэффициентов. В случае неулучшения этого критерия после перебора всех возможных направлений счетчик числа пробных шагов обнуляется и на его выходе образуется нулевой сигнал, Это происходит потому, что при каждом "удачном" шаге на первый вход счетчика 9 числа пробных шагов поступает единичный сигнал 28 с выхода блока 5 определения знака приращения, который вызывает запись в счетчик 9 числа пробных шагов величины 3, равной количеству всех возможных направлений изменения вектора коэффициентов а=(а, аа 1 ). При каждом "неудачном шаге с выхода второго элемента 16 задержки единичный сигнал поступает на второй вход счетчика 9 числа пробных шагов вызывая уменьшение его содержимого на единицу, После окончания перебора направлений нуг(евой сигнал на выходе счетчика 9 числа пробных шагов запирает второй элемент И 19. На выходе 26 формируется 0, который переводит блок 6 реверсивных двоичных счетчиков в режим хранения. При этом их содержимое соответствует оптимальным значениям искомых коэффициентов а , а а , при которых достигнут минимум критерия3 ). Эти значения коэффициентов и являются результатом работы идентификатора.Таким образом, повышение точности идентификатора достигается за счет реализации режима поиска минимума критерия качества идентификации в пространстве коэффициентов, при котором удачно выбранное направление поиска сохраняется на каждом шаге до тех пор, пока критерий качества идентификации не начинает ухудшатьсяформула изобретенияИдентификатор функций многих переменных, содержащий последовательно соединенные блок ввода значений переменных идентифицируемой .Функции, блок кодоуправляемых резисторов, сумматор,15 блок оценивания качества идентификации, блок определения знака приращения качества идентификации, второй вход которого соединен с входом блока ввода значений переменных идентифици руемой Функции, подключенного вторым выходом к второму входу блока оценивания качества идентификации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности идентификатора, он содержит блок реверсивных двоичных счетчиков, троичный счетчик тактовый генератор, счетчик числа пробных шагов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ последовательно соединенные блок эле- ЗО ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый блок элементов И-НЕ и второй блок элементов И-НЕ, последовательно соединенные инвертор, первый элемент И, первый и второй элементы задержки, элемент ИЛИ, второй элемент И, подключенный выходом к вторым входам пер 10вого и второго блоков элементов И-НЕ, третьи входы которых соединены с первыми выходами троичного счетчика, подключенного вторыми выходами к первым входам блока элементов ИСКД 9 ЧА" ЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которого соединены с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходам второго элемента задержки и инвертора, вход которого соединен с выходом блока определения знака при" ращения качества идентификации и первым входом счетчика числа пробных ша" гов, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а второй вход - к вхрду троичного счетчика и выходу первого элемента задержки, выход тактового генератора соединен с вторыми входами первого элемента И, элемента ИЛИ и с входом блока ввода значений переменных идентифицируемой функции, выходы, первые и вторые входы блока реверсивных двоич" ных счетчиков подключены соответственно к вторым входам блока кодоуправляемых резисторов, к первым .входам и выходам второго блока элементов И-НЕ. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США У 3697957,кл. С 05 В 13/02, опублик. 1967.2. Авторское свидетельство СССРйф 326550, кл. С 05 В 13/ 02, 1 97 1993204 оставитель 8, Кузинехред К,Мыцьо .; Корректор М.Шароаи едактор Е.Пушнико 8 з 155/6 ТиражГосудар ое твенного кретений и