Устройство для определения параметров модели структурной функции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801130852 А 3(59 С 06 С 7/19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 23.12.84. Бюл. В 47 (72) В.И. Батищев и В.В. Лизунов (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбьппева (53) 621.3(088.8):(56) 1. Романенко А.Ф., Сергеев Г.А, Вопросы прикладного анализа случайных процессов. М., "Советское радио", 1968, с. 84.2, Авторское свидетельство СССР У 964657, кл. С 06 С 7/19, 1982 (прототип).3. Батищев В.И. Разработка и исследование аппроксимативных методов и средств оценки корреляционных характеристик случайных процессов для ИСС статического анализа. Авто реф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук, Куйбьппев, 1980.4. Островский Л.А. Основы общей теории электроизмерительных уст ройств. М., "Энергия", 1965, с. 355.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ СТРУКТУРНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее элемент НЕ, вход которого объединен с входом квадратора и является входом устройства, первый и второй каналы, каждый из которых содержит первый регулируемый фильтр, блок умножения, второй регулируемый фильтр и блок усреднения, вход которого подключен к выходу сумматора того же канала, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго регулируемого фильтра и блока умножения тогоже канала,информационные входы вторых регулируемых фильтров двух каналов объеди иены и подключены к выходу квадратора, первые входы блоков умножения двух каналов объединены и подключены к выходу элемента НЕ, второй вход блока умножения каждого канала подключен к выходу первого регулируемого фильтра того же канала, информационные входы первых регулируемых фильтров двух каналов объединены и подключены к входу элемента НЕ, отличающеес я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения возможности исследования моделей с нелинейным параметром, в каждый канал введен функ- .В. циональнйй преобразователь, а во второй канал - блок вычитания и ,усилитель, вход которого подключен к выходу блока вычитания того же канала, выход усилителя соединен с управляющими входами первого и второго регулируемых фильтров и функциональных преобразователей двух каналов, первый вход блока вычитания второго канала подключен к выходу блока усреднения первого канала, второй вход - к выходу блока усреднения того же канала, третий вход сумматора каждого канала подключен к выходу функционального пре 9 образователя того же канала, информационные входы функциональных пре-. образователей двух каналов объедине ны и подключены к выходу квадратора, выходы блока усреднения первого канала и усилителя второго канала являются выходом устройства.1130852 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь первого канала содержит усилитель и сумматор, первый вход которого объединен с информационным входом усилителя и является информационным входом функционального преобразователя, выход сумматора является выходом функционального преобразователя, управляющий вход усилителя является управляющим входом функционального преобразователя.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь второго канала содержит первый, второй, третий, четвертый , пятый и шестой усилители, первый, второй и третий сумматоры, делитель, причем информационный вход первого усилителя объединен с информационными входами второго, третьего и четвертого усилителей и является информационным входом функционального преобраИзобретение относится к специализированным вычислительным средст-вам, предназначенным для статической обработки случайных процессов.Известно устройство, содержащее блоки задержки, вычитания, возведения в квадрат и усреднения 1.Недостатки устройства связаны с трудностью создания широкодиапазонных блоков задержки аналогового 10 сигнала и неудобной для дальнейшего использования формой представления результатов измеренияНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 15 устройство, содержащее два фильтра Лагерра, группы перемножителей, сумматоров, блоков усреднения,.квадратор и инвертор причем вход перво)го фильтра Лагерра является входом 20 устройства, а выходы его звеньев подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, первые входы сумматоров подключены к выходам соответствующих блоков умнозователя, выход первого усилителясоединен с первым входом первогосумматора, второй вход которогоподключен к выходу второго усилителя, выход первого сумматора соединен с первым входом делителя, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход делителя через пятый усилитель подключенк первому входу третьего сумматора,второй вход которого подключен квыходу шестого усилителя, выход третьего сумматора является выходомфункционального преобразователя, ин-формационный вход шестого усилителяподключен к выходу делителя, а управляющий вход объединен с управляющими входами второго и четвертого усилителей и является управляющим входом функционального преобразователя, выход третьего усилителясоединен с первым входом второгосумматора, второй вход которогоподключен к выходу четвертого усилителя. жения, вторые входы соединены Свыходами соответствующих звеньеввторого фильтра Лагерра, третийвход первого сумматора объединенс входом второго многозвенного фильтра Лагерра и подключен к выходуквадратора, вход которого объединенс входом инвертора и подключен квходу устройства, выход инверторасоединен с вторыми входами блоковумножения, выходы сумматоров подключены к входам соответствующихблоков усреднения Г 2 .В известном устройстве линейная,относительно оцениваемых параметров. модель структурной .функции(СФ). является приемлемой для ограниченного класса процессов, и зачастую рациональным оказывается применение более компактной модели с нелинейно входящими в нее параметрами, подлежащими определению,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетобеспечения возможности исследоэания моделей с нелинейным параметром.Указанная цель достигается тем,что в устройство для определенияпараметров модели структурной функции, содержащее элемент НЕ, входкоторого объединен с входом квадратора и является входом устройства, первый и второй каналы, каждыйиэ которых содержит первый регулируемый фильтр, блок умножения,второй регулируемый фильтр,н блок усреднения, вход которого. подключен к выходу сумматоратого же канала, первый и второйвходы которого подключены соответственно к выходам второго регулируемого фильтра и блока умножениятого же канала, информационные входы вторых регулируемых фильтровдвух каналов объединены и подключенык выходу квадратора, первые входыблоков умножения двух каналов объединены и подключены к выходу элемента НЕ, второй вход блока умножения каждого канала подключен к выходу первого регулируемого фильтратого же канала, информационные вхо, ды первых регулируемых фильтровдвух каналов объединены и подключены к входу элемента НЕ,в каждыйканал введен функциональный преобразователь, а во второй канал -блок вычитания и усилитель, входкоторого подключен к выходу блокавычитания того же канала, выходусилителя соединен с управляющимивходами первого и второго регулируемых фильтров и функциональных преобразователей двух каналов, первыйвход блока вычитания второго канала подключен к выходу блока усреднения первого канала, второй вход -к выходу блока усреднения того жеканала, третий вход сумматора .каждого канала подключен к выходуфункционального преобразователя то 1го же канала, информационные входыфункциональных преобразователейдвух каналов объединены и подключены .к выходу квадратора, выходыблока усреднения первого канала иусилителя второго канала являютсявыходом устройства.Функциональный преобразовательпервого канала содержит усилительи сумматор, ервый вход которогообъединен с информационным входом130852 4усилителя и является информационным входом функционального преобразователя выход сумматора является выходом функционального преобразователя, управляющий вход усилителя является управляющим входом функционального преобразователя. 45 На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - блок-схема функционального преобразователя первого канала, на фиг. 3 - блок-схема функционального преобразователя второго канала. 50 Устройство (фиг. 1) содержит 55 два канала йо числу оцениваемых параметров Ю, модели Сф, первый регулируемый фильтр 1 в каждом канале,.чнформационные входы всех первых ОФункциональный преобразовательвторого канала содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый и шес.той усилители, первый, второй итретий сумматоры и делитель, информационный вход первого усилителя5объединен с информационными входамивторого, третьего и четвертого усилителей и является информационнымвходом функционального преобразова 20теля выход первого усилителясоединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя, выход первого сумматора сое 25динен с первым входом делителя втоЭрой вход которого подключен к выходу второго сумматора, выход делители через пятый усилитель подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу шестого усилителя,выход третьего сумматора являетсявыходом функционального преобраэователя, информационный вход шестогоусилителя подключен к выходу35 делителя, а управляющий вход объ- ,единен с управляющими входами второго и четвертого усилителейи является управляющим входом функ-.ционального преобразователя выход тре40 тьего усилителя соединен с первым вхо, .дом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого усилителя, 1130852регулируемых Фильтров объединеныс входами элемента НЕ 2, квадратора3 и являются входом устройства, первый и второй входы блока 4 умножения каждого канала подключены соответственно к выходам первого регули.руемого Фильтра 1 того же каналаи выходу элемента НЕ 2, информационные входы вторых регулируемых Фильтров 5 и функциональных преобразователей 6 двух каналов объединены иподключены к выходу квадратора 3,выход Функционального преобразователя 6 каждого канала соединен ссоответствующим входом сумматора7 того же канала, два других входа которого подключены к выходамблока 4 умножения и второго регулируемого Фильтра 5 того же канала,выход сумматора 7 каждого каналасоединен с входом блока 8 усреднения того же канала, второй каналустройства дополнительно содержитблок 9 вычитания и усилитель 10,вход которого подключен к выходублока 10 вычитания того же канала,выход усилителя 10 второго каналасоединен суправляющими входами первых и вторых регулируемьгк Фильтров1 и 5 и функциональных преобразователей 6 двух каналов. Первый входблока 9 вычитания второго каналаподключен к выходу блока 8 усреднения первого канала, второй входблока 9 вычитания второго каналаподключен к выходу блока 8 усреднения того же канала, Выходы блока 8усреднения первого канала и усилителя 10 второго канала являютсявыходом устройства. 10 45 БО 55 На Фиг. 2 и Фиг, 3 представлены блок-схемы Функциональных преобразователей 6, входящих в состав каналов преобразования устройства в случае его реализации для определения параметров модели СФ вида С ( Ы) =(1 - е " ),Функциональный преобразователь первого канала содержит усилитель 11 (с регулируемым коэффициентом усиления), сумматор 12, первый вход которого соединен с информационным входом усилителя 11 и является. входом функционального преобразователя 6 первого канала, управляющий вход усилителя 11 является управляющим входом Функционального преобразователя 6 первого канала, вы 15 2 О 25 ЗО 35 40 ход - подключен к второму входу сумматора 12, выход которого являет. ся выходом функционального преобразователя 6 первого канала.Функциональный преобразователь второго канала содержит первый усилитель 13 (с коэффициентом усиления, равным двум), второй усилитель 14 (с регулируемым коэффициентом усиления) , третий усилитель 15 (с коэффициентом усиления, равным трем), четвертый усилитель 16 (с регулируемым коэффициентом усиления), входы которых соединены и яв ляются информационным входом Функ-. ционального преобразователя 6 второго канала, первый и второй сумматоры 17 и 18. первые входы которых подключены к выходам первого и третьего усилителей соответственно 13эи 15 вторые входы первого и второго сумматоров 17 и 18 подключены к выходам соответственно второго 14 и четвертого 16 усилителей,а выходы первого и второго сумматоров 17 и 18 соединены с соответствующими входами делителя 19, пятый усилитель 20 (с коэффициентом усиления, равным двум),и шестой усилитель 21 (с регулируемым коэффициентом усиления), входы которых соединены и подключены к выходу делителя 19, третий сумматор 22, первый вход которого подключен к выходу пятого усилителя 20, второй вход сумматора 22 подключен к выходу шестого усилителя 21, а выход является выходом функционального преобразователя 6 второго канала, управляющие входы второго 14, четвертого 16 и шестого 21 усилителей соедйнены между собой и являются управляющим входом функционального преобразователя 6 второго канала.Устройство работает следующим образом.При подаче на вход реализации в общем случае нецентрированного, нестационарного по математическому ожиданию случайного процесса х(1) усилитель 10 изменяет параметры регулируемых фильтров 1 и 5 и функциональных преобразователей 6 до обнуления выходного сигнала блока 9 вычитания. При этом выходной сигнал о блока 8 усреднения первого канала и значения параметров К фильтра и функциональных преобразовате+ К(-1:)Ь (т; К 1 а)т аС( Ы 1 мн 40 С (ф, сС) ф(Т)сИ функция45 преобразования пре- образователя 6 первого кана ла; 2 Смн("1 ф) 1 ("С(фФ Ъ(")1" импульснаяхарактеристика первого регулируемого фильтра 1; лей принимаются в качестве оценокпараметров модели С(; а) = оСос(оС о (1) где С- конечнопараметрическая модель нормированной СФ.Полученные таким образом значения параметров о и ф. модели (1) обеспечивают минймум взвешенной средне- квадратической погрешностиСОЬ =ГС( ) . - С ( с,о)1 И(2) где СК(ъ):Мк(1)-х(1-йЦ 2 - структурнаяфункция первого порядка случайного процесса;(Т) - весоваяфункция,определяемая областьприближения СФвыбранноймодельюСм (, а. Справедливость этого утверждения важно доказать следующим образом.В установившемся режиме сигнал о( описывается следующим выражениоем где У (Ы)2С(".,ф о СИ,Ю) И)Ъо (, о, "импульснаяхарактерисСмЖ 4 И тика вто 5 рого регу"лируемогофильтра 5М" ") - операторусреднения,реализуемый функциональнымпреобразователем 615 первого канала,Аналогично, учитывая, что в установившемся режиме выходной сигнал блока 9 вычитания второго ка 20 нала равен нулю, получают 00 ОО2ФИ К фЧ(ф-Х(1) х(+ .)Н(г;аЦ+ к(=,кОм Ъ (ь,о 6).сУ ь -а( = О, (4) ас (Ю зО гд)( (ф ")=2 Мо) ас("., й х 1а) а35 ф кция преобразования функциойалного преобразователя 6 второго канала,- импульсная характеристика первого регулируемого фильтра 1 второго ка. нала,ас(".,ы),Ь (Т,о: м" (с) С (т,аС)ф Ж,о аСм(",Ы) а(импульсная характеристика второгорегулируемого фильтра 5.1130852 г 7 Ивано Составител едактор Р, Цицика Техред И.оррект илак сное итета СССткрытий наб., д. иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная. з 9 б 11/35 ВНИИПИ по 113035, М