Устройство для оптимизации функций многих переменных

(51)М, Кл.С 06 Г 15 Д 1 с ярнсоелииениещ заявки,йв(23) Приоритет РкударетыввЯ кеетат СИР пе делая забрвтеЯ еткрытЯ4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ МНОГИХ ПЕРЕМЕННЫХ, лин Изобретение отельной техникедиагностики состческих объектовменения,Известно устройство для оптимизации Функции многих переменных, содержащее входной счетчик 2 л + 1 множи-. тельных устройств, накапливающий сум матор, сумматор на два входа и один выход, генератор импульсов, счетчик. на и + 1 вход и один выход, счетчик на два входа и один выход, блокФор- мирования эталонного сигнала, блок памяти, регистр сдвига 11.Недостатком данного устройства является то, что оно не работает при поступлении на его вход единичных реализаций нестационарных случайных процессов.Наиболее близким к изобретению является устройство для оптимиза" ции функцией многих перемещений содержащее блоки формирования ейтносится к вычислии предназначено для.ояния сложных динамиодноразового прино независимых Функций, кольцевойсчетчик, регистры сдвига, оперативный регистр, блок скалярного произведения, блок масатаба приращенийкоэффициентов, ключи и генератор, импульсов 721Недостатком данного устройстваявляется то, что применение методастохастической аппроксимации для нахождения минимума функции многих пе"ременнык в случае единичных реализаций нестационарных. случайных процессов малоэФФективно, а иногда и вообщене дает нужных результатов. Это связано с тем, что с увеличением числашагов адаптации устройство не успевает отслеживать нестационарностислучайных процессов,Цель изобретения " расширениефункциональных возможностей за счетучета нестационарности переменныхоптимизируемой функции.Поставленная цель достигается тем,что для оптимизации функций многих1 ака умножения, информационный вход первого ключа подключен к входу первого счетчика и выходу второго ключа, информационный вход ко;орого соединен с выходом генератора импульсов и информационными входами третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа соединен с входом кольцевого счетчика, выход которого подключен ко второму входу второго регистра сдвига, все выходы группы входов сдвига, все выходы группы выходов кольцевого счетчика соединены со вторым входом первого регистра сдвига, третий вход блока управления подключен к выходу первого блока умножения второй группы, выход четвертого ключа соединен с входом линии задержки, выход которой подключен к четвертому входу блока управления, каждый выход группы выходов линии задержки соединен с управляющим входом соответствующего ключа первой группы, первый выход блока управления подключен к управляющему входу четвертого ключа, второй выход блока управления соединен с управляющими входами всех ключей второй гРуппы тре" тий выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа, четвертый выход блока управления соединен с управляющими входами треть-его ключа и всех ключей третьей группы. Кроме того, блок управления содержит четыре блока памяти и два счетчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с первым и вторым входами блока управления, первый выход первого блока памяти подключен к первому выходу блока управления, второй выход первого блока памяти соединен с первым входом второго блока памяти, первый выход которого подключен ко второму выходу блока управления, второй выход второго блока памяти соединен со вторым входом первого блока памяти, первый вход третьего блока памяти подключен к третьему и четвертому входам блока управления, первый выход третьего блока памяти соединен с третьим выходом блока управления, второй выход третьего блока памяти подключен к первому входу четвертого блока памяти, первый выход которого соединен с четвертым выходом блока управления и с первым 3 922 УЬ переменных, содержащее группу блоков формирования линейно независимых функций, регистры сдвига, три группы ключей, четыре ключа и генератор импульсов, доголнительно содержит блок управления, блок задания коэффициаитов, линию задержки, кольцевой счетчик, две группы блоков умножения, блок умножения, два сумматора, накапливающий сумматор, два счетчика, 1 о причем первый вход устройства соединен с первым входом блока управления и через соответствующий блок формирования линейно-независимых функций группы с информационным входом соот ветствующего ключа первой группы, выход каждого ключа первой группы подключен к первому входу первого регистра сдвига, каждый выход группы выходов которого соединен с информа,ционным входом соответствующего ключа второй группы, выход первого регистра сдвига подключен к первому входу второго регистра сдвига, каждый выход группы выходов которого соединен с информационным входом соответствующего ключа третьей группы, выход каждого ключа второй группы соединен с первым входом соответс гвующего блока умножения первой группы, выход которого подключен к соответствующему входу накапливающего сумматора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен ко второму входу устройства выход первого сумматора соединен с35 первыми входами всех блоков умножения второй группы, второй вход кажДого блока умножения второй группы подключен к выходу соответствующего ключа второй группы и выходу соответствующего ключа третьей группы, выход каждого блока умножения второй группы соединен с соответствуюЩим входом группы входов первого счетчика, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего регистра сдвига, каждый выход группы выходов которого ф соединен со вторым входом соответствующего блока умножения первой группы, выход второго сумматора через второй счетчик подключен ко второму входу блока управления, управляющему вхо- зз ду первого ключа и входу третьего регистра, выход блока задания коэффициентов соединены со вторым входом бловходом первого счетчика, выход которогоподключен к второму входу первого счетчика и через второй сцетчик - ктретьему входу первого блока памятии вторым входам второго, третьегои четвертого блоков памяти, третийвыход третьего блока, памяти соединен с третьим входом второго блокапамяти и третьему входу четвертогоблока памяти, второй вцход которогоподключен к третьему входу третьегоблока. памяти. На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг.2 - схема блокауправления,Устройство содержит блоки 1 Формирования линейно-независимых функЮций, ключи 2, линию 3 задержки, ге -нератор 4 импульсов, регистры 5 сдвига, кольцевой счетчик 6, блок 7 управления, блоки 8 умножения, накапливающий сумматор 9, сумматоры 10,счетчик 11, блок 12 задания коэффициентов, счетчик 13. Блок управлениясодержит блоки 14 памяти и счетчики15 и 16.Устройство работает следующим об.- разом.На вход блоков 1 и 7 в тактовыемоменты времени поступают выборкислучайных процессов х Ц ). блок 7,управления после прихода сигналах( вырабатывает сигнал С 1 которцй открывает ключ 2, соединяющийгенератор 4 импульсов со входом линии5 задержки. На выходе линии задержки ФоРмиРУетсЯ сигнал "1 н или нр,Ключи 2, на которые поступает сигнал "1" открыты, а ключи 2, на которые поступает "0" - закрыты. Тогдав тактовые моменты времени на входрегистра сдвига 5 через ключи 2 последовательно поступят сигналыЧХС 1); ЧХЦ Ч 913.11В третьем регистре 5 записанызначения весовых коэффициентов, полученные на предыдущем шаге адаптации. Последовательная выборка сигналов осуществляется линией 3 задержки. По прошествииимпульсов навыходе линии 3 задержки формируетсясигнал, поступающий на вход блока 7управления, Блок 7 управления вырабатывает сигнал управления С 2 иодновременно прекращает действиесигнала С 1. В результате этого и выборок входного сигнала с первого 1 25 30 35 40 43 30 Я регистра 5 сдвига поступят черезключи 2 на первые входы блоков 3 умножения первой группы, на вторые входы которых поступают сигналы свыходов третьего регистра 5 сдвига, в котором хранится старое значение вектора весовых коэффициентов. Сигналы с выходов блоков 8 умножения поступают на Йгвходов накапливающего сумматора 9,где происходит Формирование сигнала Ь С 1 Ч ХЦ . Сигнал, полученный ана выходе накапливающего сумматора 9, поступает на вход первого сумматора 10, на второй вход которого поступа-, ет сигнал УЦ) со входа устройства. На выходе сумматора 10 формируется сигнал ЗЦ).-2 С Ч х 31, Этот сигнал поступает на входы блоков 8 умножения второй группы, на вторые входы которых поступает сигнал, снимаемый с 1 выходов первого регистра сдвига 5. Сигналы с выходов блоков 8 умножения Поступают на о входов пер" вого счетчика 11, в котором образуют ся сигналы, равные векторуградиента критерия качествач Ьщ-,Ос цСкСЩЧк(31).1"-1Сигнал с первого блока о умножения поступает на вход блока 7 управления. Блок 7 управления вырабатывает сигнал С 3 и одновременно прекращает дей. ствие сигнала С 2. Сигнал С 3 откроет ключ 2, соединяющий генератор 4 импульсов со счетчиком 11 и через первый ключ с третьим регистром 5 сдви" га. Импульсы с генератора 4 импульсов вытесняют значения вектора градиента критерия качества из счетчика 11 и вектора весовых коэффициентов из третьего регистра 5 сдвига, Причем . импульсы на третий регистр сдвига идут через ключ 2, который открыт только в том случае, если на выходе второго сумматора 10 нет сигнала. Значения вектора градиента критерия качества последовательно умножаются в блоке 9 умножения на величину шага адаптации, формируемую в блоке 12 задания коэффициентов. Эти сигналы затем последовательно складывают в сумматоре 10 со старыми значениями вектора весовых коэффициентов, вытесненными из третьего регистра 5 сдвига сначала с помощью импульса, полученного с генератора 4 импульсов, а затем9Следовательно, обратной матрицыдля такой матрицы не существует.Поэтому используется псевдообратнаяматрица, имеющая видН 1= НЩЪН(1 И (5)где, 1 + 1 - операция псевдообращенияН=Ч;Ж 1 Ч;(ХЦ 1) (Ь)Подставляя (5) и (6) в (М), получим рекуррентную формулу для определения оптимального значенияС Я 1 МфСф+КЕ(;ЩК ;)Ц 1%с Н(Я) , (1)Таким образом, применение методаНьютона-Рафсона позволяет распростра.нить область применения устройствана системы одноразового применения,т.е. системы, выходные сигналы которых заданы единичными реализациями, Кроме того, применение метода фНьютона-Райсона позволяет повыситьбыстродействие устройства,922761 ко второму входу блока управления,В управляющему входу первого ключа и4 чей, выход третьего ключа соединен с входом кольцевого счетчика, выход Формула изобретения 1. Устройство дчя оптимизации функций многих переменных, содержа щее группу блоков Формирования линейно независимых функций, регистры сдвига, три группы. ключей, четыре ключа и генератор импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных ,возможностей за счет учета нестационарности переменных оптимизируемой функции, оно дополнительно содержит блок управления, блок задания коэффициентов; линию задержки, кольцевой счетчик, две группы блоков умножения, блок умножения, два сумматора, накапливающий сумматор, два счетчика, причем первый вход устройства соединен с первым входом блока управления и через соответствующий блок формирования линейно независимых функций группы с информационным входом соответствующего ключа первой группы выход каждого ключа первой группы подключен к первому входу первого регистра сдвига, каждый выход группы выходов которого соеди" нен с информационным входом соответствующего ключа второй группы, выход первого регистра сдвига подключен к первому входу второго регистра сдвига, каждый выход группы выходов ко" торого соединен с информационным входом соответствующего ключа третьей группы, выход каждого ключа вто 10рой группы соединен с первым входом соответствующего блока умножения пер" вой группы, выход которого подключен к соответствующему входу накапливающе го сумматора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора второй вход которого подключен ко второму входу устройства, выход первого сумматора соединен с первыми еходами всех блоков умножения второй группы, второй вход каждого блока умножения второй группы подключен к выходу соответствующего ключа второй группы и выходу соответствующего ключа третьей группы, выходкаждого блока умножения второй группы соединен с соответствующим входом группы входов первого счетчика,выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которогоподключен к выходу третьего регистрасдвига, каждый выход группы выходовкоторого соединен со вторым входомсоответствующего блока умножения первой группы, выход второго суммато.ра через второй счетчик подключен входу третьего регистра, выход блока задания коэффициентов соединенсо вторым входом блока умножения,информационный вход первого ключа подключен к входу первого счетчика и выходу второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом, генератора импульсов и информационнь) ми входами третьего и четвертого клю. которого подключен ко второму входу второго регистра сдвига,все выходыгруппы выходов кольцевого счетчика соединены со вторым входом первого регистра сдвига, третий вход блока управления подключен к выходу первого блока умножения второй группы, выход четвертого ключа соединен с входом линии задержки, выход которойподключен .к четвертому входу блокауправления, каждый выход группы выходов линии задержки соединен с управляющим входом соответствующего ключа первой группы, первый выход блока управления подключен к управляющему входу четвертого ключа, вто. рой выход блока управления соединенс управляющими входами всех ключей11 922 второй группы, третий выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа, четвертый выход блока управления соединен с, управляющими. входами третьего ключа и всех ключей третьей группы,2. Устройство по и,1, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что блок управления содержит четыре блока памяти и два счетчика, причем первый вход первого блока памяти соединен с первым и вторым входами блока управления, первый выход первого блока памяти подключен к первому выходу блока управления, второй выход первого блока памяти соединен с первым входом второго блока памяти, первый выход которого подключен ко второму выходу блока управления, второй выход второго блока памяти соединен со вторым входом первого блока памяти, первый вход третьего блока памяти подключен к третьему и четвертому входам блока управления, первый выход третьего блока памяти соединен с третьим выходом блока управления, второй выход третьего блока памяти подключен к первому 761 12входу четвертого блока памяти, пер"вый выход которого соединен с четвертым выходом блока управления и спервым входом первого счетчика, выход которого подключен к второмувходу первого счетчика и черезвторой счетчик - к третьему входупервого блока памяти и вторым входамвторого, третьего и четвертого блоков а памяти, третий выход третьего блокапамяти соединен с третьим входом вто.рого блока памяти и третьим входомчетвертого блока памяти, второй выход которого подключен к третьему 1 з,входу третьего блока памяти.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1.Уидроу Б. и др. Стационарные инестационарные характеристики обучения адаптивных фильтров, использующих критерий минимума СКО, ТИИЭР, т.64,1976, У 8, с. 39.232. Авторское свидетельство СССРМ 249773, кл. С 06 Г 15/34, 1970922761 Составитель Л.ТерехТехред И.Гайдуректо мч 583/б 5 Тира ВНИИПИ Государственно, по делам изобре г 13 ОЗБ, Москва, жЬ,е аф ое ак ктная, 4 П "Патент", г. Ужгород, ул)32 Подп о комитета СССР ений и открытий Рауаская .наб., д,