Устройство для определения -ых моментов импульсной переходной функции

 

Куйбышевский политехнический институ нм. В. В. К.(73) Заввнтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ m-ЦХ

МОМЕНТОВ ИМПУЛЬСНОЙ ЙЕРЕХОП НОЙ

ФУНКЦИИ

Изобретение относится к ооласти средств экспериментального статистического анализа стаинонарных эргодических случайных процессов и может быть использовано для оперативной статистической идентнифнкацы линейных дииамнческих систем в процессе нормальной эксплуатации путем определения моментов нм-. пульсиай переходной функции (ИНФ).

Известно устройство, содержащее многозвениые фильтры; блоки умкожения, блоки усреднении, сумматоры, блоки согласования 111.

7asc как для определения моментсв ИПФ в темпе эксперимента необходимо одновременное получение определенной совокупности моментов автокорреляпнониой н взаньнижорреляцнонной функции (АКФ н ВКФ), то нрименеиие для этих целей известных устройств сопряжено с большими аппаратурными затравками и сложностью.

Наиболее близким. по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее блоки дяя определения моментов ВКФ: первый и второй миогозвеинме фильтры, состоящие нз N + 1 ячеек Jhreppà, входы когорых являются соответственно пер вым н вторым вхадамн .устройства, а выходы подключены к входам третьего .сумматора, выход которого соедпнен с входом блока усведнения. Описания совокупить блоков, кроме многозвеаиых фильтров, служит для определения только одного момента ВКФ. Кроме этих блоков устройство содержит блоки для определещж параметров модели ВКФ: первую груп30 пу нз N + 1 блоков умножения, первые входы которых подключены к первому входу устройства, а вторые входы — к выходам соответствующих ячеек второго ь:ногозвениого фильтра, вторую группу из И + 1 блоков умножения, первые входы которых подключены

15 к второму входу устройства, а вторью sxo к выходам соответствующих ячеек первого многозвенного фильтра (2j.

Недостатками описанного устройства являются получение только одного момента ВКФ, наличие большого количества сумматорсе, блоков умножения; Кроме того, устроиство позволяет получать моменты ВКФ по модели последней.

Это, в свою очередь, как показывают расчеты.

858018

1о

ЗО

55 даяе при малом несоответствии модели реальной ВКФ приводит к большим погрешностям онределения моментов ВКФ. Для определения же моментов ИПФ необходимо. применение описанного устройства для получения 1ч + 1 моментов ВКФ, а также аналогичного устройства дпя получения N ..+ 1 моментов АКФ.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение устройства для определения моментов ИПФ. Для этого в качестве ячеек первого и второго многозвенного фильтров используются фильтры ниж«п«х частот (ФНЧ) с И«1Ф Ь(7) = -e,, что значительно

1 1 проще, а также введение линейного преобразователя (ЛП) с регилуремым коэффициентом передачи.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения m-ых моментов импульсной переходной функции, содержащее (m + 3) группы блоков умножения, первый и второй многозвенные фильтры, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства, выходы звеньев первого и второго фильтров соединены с первы,ми входами соответствующих блоков умножения соответственно первой и второй группы„ вторые входы блоков умножения первой и второй группы соединень«соответственно с вторим и первым входами устройства, выходы блоков умиожения первой и второй группы подключены со1 ответственно к первь«м и вторым входам со. ответству«(«щих- сумматоров, выходы звеньев второго миогозвенного фильтра соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения третьей группы, вторь«е выходы которых подключены к первому входу устройства, выход каждого блока умножения третьeR группы, кроме первого, соединен с первым входом соответствующего (m — 1)*го блока ум- . ножения каждой из групп блоков умножения от 4-ой. до (п«+.Э)-й, выходы которых соединены с соответствующими a«tsepmpyt(attaata входами соответствукицих п«блоков вычитания, неинвертирующий вход каждого из которь«х подключен к выходу соответствующего. сумматора, выход каждого блока вычитания соединен через соответствующий блок усреднения с входом соответствующего-.блока согласования, выходы блоков согласова«(а«я, кроме m-го, соеди-нены с sxopatata sxog(tata блоков умножения каждой as.груни от 4-oR .до (m.+ 3)-й, введен. линейный преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом нервого блока умножения третьей грутп«ы, управляющий вход линейного преобразователя подключен к выходу m ãî блока согласования, а выход соединен с дополнительным инвертируннцим входом m-го блока вычитания.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 фильтры, входы которых являются входами устройства, первую группу блоков 3 умножения, первые входы которых подключены к первому входу устройства, а вторые входы — к выходам соответствующих ячеек фильтра 2; вторую группу блоков 4- умножения, первые входы которых подключены к второму входу устройства, а вторые входы — к. соответствуинцим ячейкам фильтра 1, сумматоры 5, третью группу блоков б умножения, первые входы которых подключеиы к первому входу устройства, а вторые входы — к выходам соответствующих ячеек фильтра 1, выводы блоков 3 и 4 умножения из aepsott и второй группы подключены соответственно к входам сумматоров 5, блок 7 умиожения, выход и«-го сумматора 5 подключен к не«щвертирующему входу блока 8 вычитания, к иивертирующим входам которого по« ключен выход линейного преобразователя и выходы m-ой группы блоков 7 умножения, первый вход m-го блока умножения нэ данной группы (k = 0, 1, 2, ..., m — 1) подключен к

k-ому выходу устройства, а второй вход— к выходу (m k)-го блока умножения из третьей гру пы, выход блока 8 вычитания подключен через блок усреднения 9 и блок 10 рассогласования к управляющему входу линейного преобразователя, информационный вход которого подключен к выходу первого блока

6 умножения из третьей группы.

Устройство работает следующим образом.

СИгиал x(t) поступает на первый вход устpoRcae, а сигнал Y(t) — иа второй вход устройства. На выходах третьей группы блоков 6 умйОжения иь«еют Mecfo сйгналь«

A„=<()7%„(e2x(t,-c)dt:, щ "Ф а на выходах сумматоров 5 — сигналь« ОВ

Ф(51 - х (и умФ) е=- ы . ЧЬР (ж

45" ОО

k 0, N ,Пяльиейп«ую работу устройства рассмотрим на примере одного канала для получения. m-го момента ИПФ Х,„. в предположении, что преды5о ду ц " моменты

1«.",«.%,;,p. ) уже получены. Сигналы и . поступают на вто% рые входы блоков умножении m-ой гру«пты 7, на первые в«ищы которых поступают соответственно сигиапы

Ю- 1««- « 1 ) 30

5 85801 г ( с выходов которых сигйалы.2 = А О (.% = O,m-1) ,поступают на инвертирующие входы блока 8 вычитания, на инвертирующий вход которого поступает сигнал Рти Одновременно с этим 5 сигнал 1т„поступает на вход линейного преобразователя, с выхода которого сигнал Z =

k- ф ) поступает на инвертирующий вход блока 8 вычитания, с выхода которого сигК=О постуйает на вход блока усредненйя 9, с выхода последнего сигнал М (2) поступает через блок согласования на управляющий вход линейного преобразователя, коэффициент передачи которого, изменяется до тех лор, пока не будет выполнено условие М1 E2 )=0) где М f2) — оператор усреднения

Тогда в установившемся режиме ю- %,а (@ тт) 1ги-к)

@%- ц() - -ти () т.е. величине коэффициента передачи дП является онвнкой m-гв момента ИПФ.

Действительно, подставив (1) и (2) в (3) щ)ляим

3Ъ„,М (4р(% К„„К)(С „Ь „{СЖфИ п е(:®Х -Ф

1 -1, 35 (((<) =Ь„,,и)ь,(т-spy=

4 -ФlТ тм

1Ttю+4© т то, выбрав величину Тъ 7 r«, где г —. ин-: 4(о, тервал корреляа(ии случайного процесса x(t), иэ (4) получим ъ

fy, (с)фй

Ю-4 Ъ к «Цзи-к

Ь -ф

Ц где ®" Ь k <(c)dK — момент ВкФ (6j т0 = Ч". К (()g — момент АКФ P)

«© к о

С другой стороны, ВКФ и АКФ связаны ууавненнем Винера-Хоп(ра.. Зз фф

K>„(v) = %(о> „(т-о)Ю, (8) о где h(U) —. ИПФ исследуемого объекта

Подставив в (6) формулу (8) после преобразовачня получим

)и

=VC

Ко т ) к Оь к где 1к J4 il (СЖС вЂ” момент йдф. о

Иэ .(9) получим

lo, 4О )н.( к ти к "м-к

Ь, Ю=.О,Ь1 (10)

Фо

Сравнивая (5) н (10) получаем, что, если k-ый блок.умнс иения иэ m-ой группы 7 втябрать с коэффициентом передачи C то получаемая к оценка Х„„ ttstt." "тся m-ым моментом ИПФ.

)ь

Попутно заметим, что, переключив блок усреднения иа соответствующий выход сумматоров 5 нли блоков умножения иэ третьей группы 6 можно на выходе блока 9 усреднения получить необходимые моменты ВКФ или АКФ.

Прн онределенни нулевого момента Х ИПФ, как зто следует ыз (5) н (10) при m = О, ,и) я группа блоков умножения отсутствует.

Введение линейного преобразователя н применение в многоэвенных фильтрах апернодическнх звеньев позволяет упростить устройство.

Формула изобретения

Устройство длл определения m-ых моментов . импульсной переходной функции, содержащее

m + 3 группы блоков умножения, первый и второй многозвенный фильтры, входы которых . являются соответственно первым и вторым входами устройства, выходы звеньев первого ° и второго фильтров соединены с первымн входами соответствующих блоков умножения соответственно первой и второй группы, вторые входы блоков умножения первой ы второй группы, соединены соответственно с вторым н первым входами устройства, выходы блоков умножения первой и второй группы подключены соответственно к первым и вторым входам (соответствующих сумматоров, выходи звеньев второго миогозвенного фильтра соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения третьей труппы, вторые выходи которйх подключены к первому входу устрой-. ства, выход каждого блока умножения третьей группы, кроме первого, соединен с первым входом соответствующего (m-1) -ro блока умножения каждой иэ групп блоков умножения от:4 -й до (е + 3)-й, выходы которых соединены с соотиетствующиьвт ит(вертирующими входами соответствующих и) блоков вычитания, иена)ертирующнй вход каждого иэ которых подключен к выхс(пу соответствующего сумматорагвмход каждого блока вычитания соеднпен, 7 858018 8 чейз соответствующий блок усреднения с входов ласования, а выход соединен с дополнительным соответствующего блока согласования, выходы, инвертирующим входом m-го блока вычитания. блоков согласования, кроме m-ro, соединены с вторыми входами блоков,умюжения каждой Источники информации, иэ групп от 4-oR до {m + З)-й, о т л и ч à- 5, принятые во внимание при экспертизе ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в 1, Авторское свидетельство СССР N 61993,. устройство введен линейный преобразователь, кл..G 08 6 7/48, 1975; информационный вход которого соединен с выходом первого блока умножения третьей 2. Авторское свидетельство СССР по заявке группы, управлякаций вход линейного преобра- в Яа 2406332/18-24, кл. 6 06 6 7/48, 1976 (прозователя подключен к выходу m-ro блока сог- ronm), Составитель В. Жовинский

Техред М. Рейвес

Корректор В; Синицкая

Редактор О. Половка

Заказ 7247/81 Тираж 745

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал DIHI "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4