Многоканальный регрессиометр

 

Изобретение относится к специализированным цифровым вычислительным устройствам для определения статистических характеристик случайных процессов и может найти применение при исследовании объектов автоматизации в различных отраслях промышленности Цель изобретения - повышение точности определения параметров регрессии за счёт корректировки вычислений с учетом шума рабочего места. Регрессиометр содержит блок управления, блоки усреднения, блок вычитания и каналы обработки информации , каждый из которых содержит блок определения коэффициентов регрессии , коммутатор, узел восстановления , блок памяти, сумматор. Узлы восстановления состоят из блоков памяти, блока умножения и сумматора . 1 ЗР-ПО ф-лы, 4 ил„ с Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

П9) SU GD (51)5 Г 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-У} уЯ1 р (3) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4287414/24 (?2) 20„07„87 (46) 15.04.91. Бюл. 1г 14 (71) Уфимский авиационньп1 институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н„И. Исупова, М„Г„ Андреева, Э„С. Ачильдиева, Л.В. Виноградова, В„В. Миронов и О.Н. Сметанина (53) 681Ä3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 571813. кло Г 06 F 15/36, 1975. (54) МНОГОКАНАЛЪНЬФ РЕГРЕССИОГЖТР (57) Изобретение относится к специализированным цифровым вычислительным устройствам для определения статистических характеристик случайных

Изобретение относится к специализированным цифровым вычислительным устройствам для определения статистических характеристик случайных процессов и может быть использовано при исследовании объектов. автоматизации в различных отраслях промьш ленности.

Пель изобретения — повьппение точности определения параметров регрессии за счет корректировки вычислений с учетом шума рабочего места.

Первоначально коэффициенты perрессии вычисляются в каждом i-м (i = 1, М) канальном регрессиометре по ахи днов выборке оигвалов } Y>)}, j = 1, N, -зафиксированной в блоке памяти.

При пересчете регрессии входной сигнал каждого канального регреспроцессов и может найти применение при исследовании объектов автоматизации в различных отраслях промышленности. 1 ель изобретения — повышение точности определения параметров регрессии за счет корректировки вычислений с учетом шума рабочего места. Регрессиометр содержит блок управления, блоки усреднения, блок вычитания и каналы обработки информации, каждый из которых содержит блок определения коэффициентов perрессии, коммутатор, узел восстановления, блок памяти, сумматор. Узлы восстановления состоят из блоков памяти, блока умножения и сумматора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сиометра может быть скорректирован в соответствии с формулой

Y "=У"-п. ) Э 1 (1)

-с где n — j --е значение оценки шума .

1 рабочего места.

В качестве оценки шума рабочего места можно выбрать усредненное по всем сигналам значение шумовой составляющей с 1 М и = —,,р и,, 5 И ° (2) где п ; — j-e выборочное значение

}! оценки шумовой составляющей в i-м канале.

Оценка шумовой составляющей в

1-м канале может быть:определена по формуле

1642477 г де У ° — восстановленное значение ) ( входного сигнала по результатам оценки параметров регрессии,, 5

В соответствии с формулами (1) (3) корректировка входного сигнала регрессиометра в i-м канале осуществляется по формуле

У7 = У "- т(Уа)) + а1 (УЭ)), (4) где m () — математическое ожидание или усреднение по всем каналам, и реализуется с помощью блока раз- 15 ности и канального сумматора. Усреднение выборочных значений входных сигналов каналов m $Y „t осуществля)) ется и первом блоке усреднения, усреднение выборочных восстановленных 20 значений или выходных сигналов узлов восстановления — во втором блоке усреднения.

Узлы восстановления каналов вычисляют восстановленные значения 25 входных сигналов по результатам первой оценки параметров регрессии в канальных регрессиометрах „Канальные блоки памяти предназначены для запоминания выборочных значений 30

Y . t j= 1, N) входного сигнала.

Э1((2

На фигÄ 1 представлена схема многоканального регрессиометра; на фиг. 2 — схема блока управления; на фиг„ 3 — схема канального блока восстановления; на фиг„ 4 — схема блока определения коэффициентов регрессии для линейного случая.

Регрессиометр содержит каналы обработки информации, каждьп(из ко- 40 торых включает блок l определения коэффициентов регрессии, коммутатор 2, сумматор 3, блок 4 памяти и узел 5 восстановления (фига 3), состоящий из блоков 6 и 7 памяти, блока 8 умножения и сумматора 9, блоки 10 и 11 усреднения, блок 12 вычитания, блок 13 управления (фиг. 2), состоящий из триггеров

14 и 15, схемы 16 сравнения, элемен- 50 та 17 задержки, элемента И 18, одновибратора 19, коммутатора 20, элемента И 21, элемента ИЛИ 22, генератора 23 тактовых импульсов, счетчика 24, входов 25-27 и выходов 2833.

Блок 1 определения коэффициентов регрессии (фиг. 4) содержит умножитель 34, сумматор 35, перемножители

36-39, вычитатели 40 и 41 и сумматор 42, Выходы регрессиометра и связи между блоками обозначены позициями 43.1-43.m, 44,1-44.тп и 45,1-45.m.

Канальный блок предназначен для определения параметров уравнения регрессии. Например, в линейном случае уравнение регрессии имеет вид

У, = Р,э + Р1 Х; 1 = 1, М, (5) где параметры уравнения регрессии

P и Р1 вычисляют в соответствии

О(1( с формулами:

Р; = а,т (Y)+ а т (jY7; (6)

Р, = à m (Y) + аат fjy), (7) где а, = ? (2И+1) /(Г1-1); а = -6/(И-1); аЭ= а2, . а4= 12/(N-1) (N+1);

m;(Y) = „-, У„(7

-"(j Y7 = .—

И j-1

Y — выборочное значение входного э)( сигнала регрессиометра, 1YI — количество выборок; — 1, И вЂ” количество каналов „

Нормирующие блоки умножают выходные сигналы накопителей на значения коэффициентов.

Работа регрессиометра характеризуется двумя режимами: первым и вторым, что определяетс состоянием триггера 14 в блоке 13 управления.

Каждый режим разделяется на два этапа: Работа" и Ожидание", что определяется состоянием триггера 15, Ло сигналу "Запуск" по входу 27 триггер 14 устанавливается в единичное состояние (первым режим). Кроме того, сигнал "Запуск" через элемент

ИЛИ 22 поступает на вход триггера 15 и переводит его в единичное состояние (этап "Работа" ). С выхода элемента ИЛИ 22 сигнал поступает на вход обнуления счетчика 24 адреса и приводит его в исходное состояние, Кроме того, этот сигнал поступает на выход 29.

Сигнал 33 с выхода блока управления устанавливает канальные коммутаторы и канальные блоки памяти на чтение входных сигналов. Коммутатор 20 подключает к счетному входу счетчика 24 внешний сигнал "Синхро5 1б низация" по входу 26 (элемент И 21

I на этом этапе работы открыт) . Устройство начинает принимать выборочные значения входного сигнала, поступающие на информационные входы и сопровождаемые внешним синхросигналом. При поступлении очередного внешнего синхросигнала происходит увеличение содержимого счетчика 24 на единицу„ При этом выход счетчика устанавливает адрес ячейки памяти блока памяти и номера обрабатываемых в блоке 1 значений входного сигнала.

Кроме того, сигнал внешней синхронизации поступает ч ерез элемент 17 задержки на синхровходы канального блока памяти и блока 1, обеспечивая запись текущего значения входного сигнала в соответствующую ячейку.

Одновременно в блоке 1 происходит обработка очередного входного сигнала до тех пор, пока значение счет.чика 24 адресов не превысит порогового уровня, установленного в схеме

1б сравнения, что соответствует обработке последнего значения входной выборки, при этом появляется сигнал на выходе элемента И 18. Этот сигнал присутствует в течение всего синхроимпульса. По окончании синхроимпульса одновибратор формирует управляющий импульс (по заднему фронту), который поступает на триггер 15 и сбрасывает его, переводя регрессиометр в этап Ожидание". При этом нулевой потенциал на выходе триггера запирает элемент И 21, блокируя внешние синхросигналы, Кроме того, сигналы с выхода одновибратора подаются на выход 32 и оттуда на канальные узлы восстановления„ Таким образом осуществляется запись коэффициентов регрессии с выхода канального блока

1 во внутренние элементы памяти.

Этап Ожидание" длится до тех пор, пока не будет принят внешний сигнал "Пересчет" по входу 25. При поступлении этого сигнала на вход триггера 14 последний приводится в нулевое состояние, канальные блоки памяти переключаются на чтение информации, канальный коммутатор на обработку скорректированных значений входных сигналов, а коммутатор 20 — на синхронизацию от внутреннего генератора тактовых импульсов. При этом сигнал "Пересчет" через элемент ИЛИ 22 обнуляет счетчик 24

42477 и поступает на выход 29, оттуда на канальные блоки 1, переводят их в исходное состояние, Триггер 15 перевОдится в состояние, сооТВеТсТ вующее этапу Работа", и его выход ной сигнал запускает генератор 23.

Дальнейшая работа блока управления происходит аналогично работе первого

10 режима с той разницей, что вместо внешней синхронизации используются импульсы генератора 23 тактовых им пульсов.

В режиме "Пересчет" на вход блока

15 1.поступают сигналы с сумматора, формирующего скорректированные значения входного сигнала в виде суммы сигналов канальных блоков памяти и сигнала разности значений сигналов блоков усреднения в соответствии ,с формулой (4). Узлы восстановления на основе запомненных коэффициентов

:регрессии и текущих реализаций счетчика адреса формируют теоретические значения входных сигналов в соответствии с формулой (5). Эти значения усредняются в блоке 11 усреднения. Из результата усреднения в блоке 12

;вычитается результат усреднения бло30,ка 10 входных значений сигналов, счи:танных из канальных блоков памяти, и таким образом получается корректирующий сигнал, одинаковый для всех каналов„

35 Корректирующий сигнал складывается с входным сигналом канала в канальных сумматорах и подается на вход блока 1. Блоки 1 обрабатывают скорректированные значения входных сигналов регрессиометра, формируют скорректированные значения коэффициентов регрессии. По завершении второго режима на выходе регрессиометра присутствуют скорректированные значения

45 коэффициентов регрессии, котоРые могут использоваться внешними устройствами. Внешними устройствами также могут использоваться выходные сигналы с узлов восстановления, причем при первом сигнале Пересчет" восстановленные значения У, будут без учета шума рабочего места, при повторном сигнале "Пересчет выходные сигналы будут представлять собой оценки входного сигнала с учетом шума рабочего места °

При последующих подключениях сигнала "Пересчет" будут формироваться дальнейшие приближения коэффициентов

16424? 7 регрессии и восстановленных значений входного сигнала.

Формула изобретения

1 „Многоканальный регрессиометр, содержащий блок управления, блок вычитания и первьп канал обработки ин- . формации, состоящий из первого блока памяти, первого сумматора, коммутатора, первый и второй выходы блока управления соединены с входом синхронизации и входом управления записью первого блока памяти, о т л и— 15 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два блока усреднения и дополнительные каналы обработки информации, аналогичные первому, в каждый из которых ур введены два блока памяти, второй сумматор, блок умножения и блок определения коэффициентов регрессии, причем первый, второй и третий выходы блока управления соединены соот- 25 ветственно с синхронизирующими входами и входами управления записью первых блоков памяти дополнительных каналов обработки информаций и входами управления считыванием первых бло- ЗО ков памяти всех каналов обработки информации, адресные входы которых подключены к четвертому выходу, блока управления, выходы первых блоков .памяти всех каналов обработки информации соединены с первыми входами первых сумматоров одноименных каналов обработки информации и с соответствующими входами первого блока усреднения, выход которого подключен к 4О входу вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с вторыми входами первых сумматоров всех каналов обработки информации, выходы каждого из которых подключены к пер- 45 вому информационному входу коммутатора своего канала, второй информационньп вход которого соединен с информационным входом первого блока памяти своего канала обработки информации и является соответствующим канальным информационным входом регрессиометра, первые и вторые управляющие входы коммутаторов соединены соответственно с вторым и третьим

55 выходами блока управления, выход коммутатора каждого канала обработки информации соединен с информационным входом блока определения коэффициентов регрессии своего канала, первый и второй выходы которого являются соответствующими канальными выходами первого и второго коэффициентов соответствующего уравнения линейной регрессии и подключены к информационным входам соответственно второго и третьего блоков памяти одноименного канала, входы синхронизации, установочные и адресные входы блоков определения коэффициентов регрессии всех каналов обработки информации соединены соответственно с первым, пятым и четвертым выходами блока управления, четвертый выход которого подключен к первым входам блоков умножения всех каналов обработки информации, шестой выход блока управления соединен с входами управления считыванием второго и третьего блоков памяти всех каналов, первый и второй выходы второго блока памяти каждого канала обработки информации подключены соответственно к первому входу второго сумматора и адресному входу третьего блока памяти этого канала, выход которого соединен с вторым входом блока умножения своего канала обработки информации, выход которого подключен к второму входу второго сумматора одноименного канала обработки информации, выходы вторых сумматоров всех каналов обработки информации подключены к входам второго блока усреднения, выход которого соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, входы запуска, пересчета и синхронизации блока управления являются одноименными входами регрессиометра.

1 !

2. Регрессиометр по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит два триггера, коммутатор, элемент ИЛИ, элементы

И, схему сравнения, элемент задержки, одновибратор, счетчик и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, выход которого является первым выходом блока и подключен к счетному входу счетчика и через элемент задержки к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого является шестым выходом блока и подключен к нулевому входу первого триггера, прямой вы1642477

10 ход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого является входом синхронизации блока, а выход подключен к второму информационному входу коммутатора, нулевой вход второго триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ и является входом запуска блока, входом пересч е та к от ор or о я вля ется единичный вход второго триггера, соединенный с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого является пятым выходом н

29

zu И м

31

27 32 блока, и подключен к нулевому входу первого триггера, прямой выход второго триггера является вторым выходом блока и соединен с первым управляющим входом коммутатора, инверсный выход второго триггера является третьим выходом блока и соединен с вторым управляющим входом коммутатора, выход элемента ИЛИ подключен к обнуляющему входу счетчика, выход которого является четвертым выходом блока, и через схему сравнения соединен с вторым входом первого элемента "И, 164?477

27

2б

164?4 77

Составитель С. Ионкин

Техред С.Мигунова Корректор Н.Король

Редактор A. Лежнина

Заказ t 148 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101