Устройство для адаптивной обработки информации

 

ОП ИСАНИЕ „„9ze4SO

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19. 05.81 (21) 3287413/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 06 F 15/36

1овударотмииый комитет

СССР во делом изобретений и атирытий

Опубликовано 23 ° 11.82. Ькзллетеиь Эй "3 (53) уд (681.325 (088.8) Дата опубликования описания 23.11.82 (72) Авторы изобретения.

Я. В.Поцелуев и В. Н. Попов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной техниие и может использоваться в системах диагностики технического состояния объектов одноразового применения.

Известно устройство, содержащее регистр сдвига, группу регистров, запоминающее устройство, множительное устройство, накапливающий сумматор и устройство управления $ 1).

Для предварительного расчета весовых коэффициентов необходимо знаниа статистических характеристик входных процессов, которые в большин.стве случаев неизвестны или известны неточно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее входной регистр, блок умножения, три блока памяти, накапливающий сумматор, два счетчика, линии задержки, генератор импульсов, кольцевой счетчик, элемент И, сумматор на два входа и один выход, причем вход устройства соединен с входом генератора импульсов и входного регистра, второй вход которого соединен с первым выходом

5 кольцевого счетчика, а выходы - с входами одной группы блоков умножения и входами линии задержки, выходы которых соединены с первыми входами второй группы блоков умножения, вторые входы первых блоков умножения соединены с выходами первого блока памяти, а выходы - с входами накапливающего сумматора, вход кото15 рого соединен с четвертым выходом кольцевого счетчика, а выход накапливающего сумматора соединен с вторыми входами вторых блоков умножения, выходы которых соединены с вхо20 дами первого счетчика, вход которого соединен с выходом,элечента И, а выход - с одним входом сумматора на два входа и один выход, второй вход

976450

У (1) =Ч (j) х() ), которого соединен с выходом второго блока памяти, вход которого соединен с выходом элемента И, выход сумматора на два входа и один выход соединен с одним входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, а выход - с входом второго счетчика, второй и третий входы которого соединены с третьим и четвертым выходом кольце- >в вого счетчика, выход второго счетчика соединены с входами первого блока памяти, вход которого соединен с первым выходом кольцевого счетчика, второй вход генератора импульсов со- 1$ единен с четвертым выходом кольцевого счетчика, а выход- с входом элемента И и входом кольцевого счетчи- ка, четвертый выход которого соединен со своим входом (Z J.

Недостатком известного устройства является то, что из-за малого быстродействия оно не в состоянии следить за изменением полезной составляющей нестационарного случайного процесса, что ограничивает область его применения стационарными процессами.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее регистр и генератор тактовых импульсов, информационные входы которых соединены с информационным входом устройства, выходы регистра подключены соответственно к входам элементов задержки и к первым входам блоков умножения первой группы, выходы элементов задержки соединены соответственно с первыми входами блоков умножения второй группы, вторые входы которых и выход устройства соеди" нены с выходом первого накапливающего сумматора, выходы блоков умножения второй группы соединены сост- ветственно с информационными входами первого счетчика, вторые входы блоков умножения первой группы подключены к выходу первого блока памяти, а выхоДы соединены соответственно с информационными входами первого на- . капливающего сумматора, выход первого счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока па N мяти, выход сумматора соединен с пер вым входом первого блока умножения, выход которого подключен к информационному входу второго счетчика, выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого блока памяти, первый выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, второй выход - с первым входом элемента

И, выход которого соединен с входом второго блока памяти и с информационным входом первого счетчика, первый выход третьего счетчика соединен с управляющими входами регистра и первого блока памяти, второй выход соединен с управляюшим входом третьего блока памяти и вторым входом элемента И, третий выход третьего счетчика соединен с управляющим входом второго счетчика, четвертый выход подключен к входам установки исходного состояния первого накапливающего сумматора, генератора тактовых импульсов, первого, второго и третьего счетчиков, введены второй накапливающий сумматор, второй блок умножения, делитель и квадраторы, вхо ды которых соединены соответственно с выходами регистра, а выходы подключены соответственно к информационным

"Ф входам второго накапливающего сумматора, управляющий вход и вход установ-! ки исходного состояния которого соединены соответственно с вторым и четвертым выходами третьего счетчика, выход второго накапливающего сумматора через делитель подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, выход второго блока умножения подключен к второму входу первого блока умножения, На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит регистр 1, генератор 2 тактовых импульсов, группу блоков 3 умножения, элементы 4 задержки, квадраторы 5, группу блоков

6 умножения, блок 7 памяти, накапливающий сумматор 8, счетчик 9, сумматор 10, блок 11 памяти, блок 12 умножения, накапливаюший сумматор 13, делитель 14, блок 15 умножения, блок

16 памяти, счетчики 17 и 18, элемент И 19, Выходной сигнал устройства имеет вид

5 97645 где y(j) - выходной сигнал устройства 1

W(j) - вектор весовых коэффициентов устройства;

1 Т1 - операция транспортирования;

x(j) - вектор входного сигнала; получающийся .на выходах регистра 1.

Весовые коэффициенты уточняются на каждом шаге адаптации с использованием алгоритма самонастройки

Ньютона-Рафсона

W И+")=б(j) 2P9ххйХУэ М )Х()), (2) где,Ц -шаг адаптации; 1(., y (.1-корреляционная матрица входного сигнала; (+)-операция псевдообращения; 30

R -среднее значение выборочХУ ной оценки матрицы Е„у запоминается на весь период работы; ф (1) -есть вторая производная от критерия качества.

Псевдообратная матрица для матрицы Ф „()), являющаяся симметрической матрицей, имеет вид

30 — (3)

@хх() I X (j) X(j)l

Подставляя (3) в (2) и проведя ряд очередных и реобра зова ний, полу- 35 чим

%(j+)) =%I(j)+ %KR ЧЮ)

2ф .

X (j) g(j) (4)

Из формулы (4) видно, что небольшое усложнение алгоритма позволяет сделать сходимость вектора весовых коэффициентов к оптимальному значению не линейной, а квадратичной, Устройство работает следующим образом.

Выборка входного сигнала, представляющая собой последовательность чисел в двоичном коде, поступает на вход регистра 1, представляющего собой сдвиговый последовательно-параллельный регистр и на вход генератора 2. В регистре 1 запоминаются выборки входного сигнала. Генератор 2

55 запускается и выдает импульсы тактовой частоты.С выхода генератора 2 импульсы поступают на вход счетчика 18, который является распределителем импульсов, т.е. последовательность импульсов с генератора 2 импульсов, поступающая на один вход устройства, преобразуется в выходные импульсы, Сигналы С1 с выхода кольцевого счетчика 18 поступают на тактовые входы регистра 1 и блока 7 памяти для параллельного считывания информации.Информация с выходов регистра 1 поступает на входы элементов 4 задержки.и входы блоков 3 умножения, на входы которых поступает информация с выходов блока 7 памяти. В этом блоке памяти хранится информация о векторе весовых коэффициентов устройства (полученных на предыдущем цикле или, если процесс только начался, начальные значения, обычно единичные) . .Сигналы в двоичном коде с выходов блоков 3 умножения поступают на входы накапливающего сумматора 8, выход которого является выходом устройства. Сигналы с выхода элементов 4 задержки (причем время задержки соответствует времени на формирование выходного сигнала на выходе накапливающего сумматора 8) поступают на входы блоков 6 умножения, на другие входы которых поступает выходной сигнал y(j). С выходов блоков 6 умножения сигналы, co= ответствующие вектору y(j)x(j), поступают на входы счетчика 9. После этого счетчик 18 формирует сигнал

С2,который. поступает на вход элемента И 19, на другой вход которого поступают импульсы с генератора 2.

Импульсы поступают на счетчик 9 и блок 11 памяти, производят последова" тельную выдачу информации на сумматор 10. На выходе сумматора 10 получаются сигналы, соответствующие величинам вектора

f = pa,, -3()) x () )).

Одновременно с формированием век тора d происходит формирование коэфициента 9,0/ XT() X () формирование осуществляется следующим образом.

При считыва ни и и нформа ции из регистра 1 она поступает на входы соответствующих квадраторов 5, которые представляют собой блоки умножения. С выхода квадраторов 5 сигналы поступают на входы второго накапливающего сумматора 13, При поступлении тактового

7 9764 сигнала C2 со счетчика 18 на считывание информация е выхода сумматора 13 поступает на вход делителя 14 на входе которого образуется сигнал ... +Х.

5 Х„+.Х„+,1+ "+ д+Л

На выходе делителя 14 формируется сигнал, обратный по величине вхог ному сигналу

Х (1У ) поступает на вход блока 12 умножения, 20 на первый вход которого поступают.сигналы с выхода сумматора 10. С выхода блока 12 умножения сигналы, соответствующие величинам вектора

x ÖÃ |j Ã

50 ки соединены соответственно с первыми входами блоков умножения второй группы, вторые входы которых и выход устройства соединены с выходом первого накапливающего сумматора, выходы блоков умножения второй группы соединены соответственно с информационными входами первого счетчика, вторые входы блоков умножения первой группы подключены к выходу первого блока памяти, а выходы соединены соответственно с информационными sxoдами первого накапливающего сумматора, выход первого счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, выход сумматора соединен с первым входом первого блока умножения, выхсд которого подключен к информационному входу второго счетчи— ка, выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого блока памяти, первый выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика, второй выход - с nepabw входом элемента поступают на вход счетчика 17, После того как в счетчике 17 будут все значения вектора, на выходе 30 счетчика 18 формируется сигнал.С3, который поступает на счетчик 17 для параллельного считывания информации.

Информация о величине вектора поступает на входы блока 7 памяти, где 55 происходит его суммирование с вектором M(j), полученным на предыдущем шаге (или начальным). После этого на выходе счетчика 18 формируется сигнал, по которому осуществляется 40 сброс самого счетчика 18, счетчиков

9 и 17, накапливающих сумматоров 8 и

13, генератора 2 тактовых импульсов.

Благодаря введению новых блоков и связей между ними повысилось быстродействие устройства. формула изобретения

Устройство для адаптивной обработ" ки информации, содержащее регистр и генератор тактовых импульсов, информационные входы которых соединены с информационным входом устройства, вы"

55 ходы регистра подключены соответственно к входам элементов задержки и к первым входам блоков умножения первой группы, выходы элементов задержИ, выход которого соединен с входом второго блока памяти и с информационным входом первого счетчика, первый выход третьего счетчика соединен с управляющими входами регистра и первого блока памяти, второй выход соединен с управляющим входом третьего . блока памяти и вторым входом элемента И, третий выход третьего счетчика соединен с управляющим входом второго счетчика, четвертый выход подключен к входам установки исходного состояния первого накапливающего сумматора, генератора тактовых импульсов, первого, второго и третьего счетчиков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстро— действия, в, него введены второй накапливающий сумматор, второй блок умножения, делитель и квадраторы, входы которых соединены соответственно с выходами регистра, а выходы подключены соответственно к информационным входам второго накапливающего сумматора, управляющий вход и вход установки исходного состояния которого соединены соответственно с вторым .и .четвертым выходами третьего счетчика, выход второго накапливающего сумматора через делитель подключен к первому входу второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, выход второго блока умножения подключен к второму входу первого блока умножения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

976450

1. Гольденберг Л. M., и др. Цифровые фильтры. М., "Связь", с. 115117.

2. "Труды института инженеров

s радиоэлектроники". 1969, т. 57, Н 10, с. 6-16 (прототип).