Устройство для классификации случайных процессов Советский патент 1986 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к г}зтоматн ке и вычислительной технике,н быть использовано для классификации случайных процессов в области технической и медицинской диагностики.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На чертеже изображена блок-схема устройства для классификации случайных процессов.

Устройство дпя классификации случайных процессов состоит из группы входньгк ус|1ЛИтепеЙ5 входы которьпх; являются входами устройства, а вы- ходь подключены к функциональным пластинам первой электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) политрон 2, К горизонтально-отклоняющим пластинам первой трубки политрон 2 подключен выход генератора 3 пи.пообразного напряжения .

Коллекторные пластины первой ЭЛТ политрок подключены к входам первого гщфференциального усилителя 4, выход которого соединен с горизонтально-отклоняющими, пластинами второй электронно-лучевой трубки (ЗЛТ) политрон 5, функциональные пластины которой соединены с подвижными спаренными контактами потенциометров потенциометрического блока 6 задания уровня напряжения.

Коллекторные пластины второй ЭЛТ политрон подключены к входам второго дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с входом интегратора 8, Выход интегратора 8 соединен с первьм входом блока 9 сравнения, на второй, вход которого подается пороговое напряжение Uj, , Выход, блока 9 сравнения подключен к входу индикатора 10.

Устройство работает следующим образом,

Исследуемьй многомерньй сигнал X(t) через входгаге усилители группы 1 входных; усилителей параллельно подается на функциональные пластины первой ЭЛТ политрон 2, на горизонтально-отклоняющие пластины которой с выхода генератора 3 пилообразного напряжения поступает линейно изменяющееся напряжение, которое является сигналом дпя считывания информации, поступающей на функциональные пластины первой ЭЛТ политрон 2, на ко-плек- торах которой формируется сигнал, являющийся функцией всех сигналов,

12

поступающих на функциональные пластины этой трубки. В этом случае первая ЭЛТ политрон 2 используется как преобразователь многомерного сигнала в соответствующий ему одномерный сигнал.

Сигнал, снимаемый с коллекторных пластин первой ЭЛТ политрон, через дифференциальньш усилитель 4 поступает на горизонтально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ политрон 5. Первый дифференциальный усилитель 4 необходим для согласования выхода первой ЭЛТ политрон 2 и входа второй

ЭЛТ политрон 5. В операционной зоне второй ЭЛТ политрон 5 с помощью потенциометрического блока 6 задания уровня напряжения осуществляется нелинейное преобразование сигнала, поступающего на его горизонтально-отклоняющие пластины. Результатом нелинейного преобразования исследуемого сигнала является функционал, получа- емьш на выходе интегратора 8, ксторый далее сравнивается в блоке 9 сравнения с пороговым напряжением, разделяющим различные классы. Выбор операторов нелинейного преобразования, определение решающего правила,

позволяющего разделять различные

классы состояния объекта, а также определение величины порогового напряжения осуществляются на этапе обучения.

Этап обучения заключается в следующем.

Исследуемьй сигнал из обучающей выборки, которая состоит из множества многомерных сигналов, отражающих различные состояния диагностируемого объекта, подается на вход устройства. Сигнал, полученный в результате преобразования многомерного сигнала на первой ЭЛТ политрон 2, поступает на

горизонтально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ политрон 5, где подвергается нелинейному преобразованию. При подаче исследуемого сигнала на вход второй ЭЛТ политрон 5 электронный

луч отклоняется в горизонтальной

плоскости пропорционально мгновенному значению исследуемого сигнала В каждьй момент времени электронный луч находится в области одной из пАр

ункциональных пластин политрона. Если с помощью блока 6 задания уровня напряжения к i-й паре функциональных пластин приложить разность потен3

циалов U , а остальные функциональн пластины заземлить, то на изменение токов коллекторов при прохождении лча в области этой пары функциональных пластин будет влиять только та часть исследуемого сигнала, которая лежит в интервале Х, Х;, . Если разность потенциалов U; приложить к (1+1)-й паре функциональных пластин, а все остальные функциональные пластины оставить заземленными, то на изменение токов коллекторов буде влиять только та часть сигнала, котрая лежит теперь уже в интервале Х;-Х,.,.

При прохождении электронного луча в области функциональных пластин с коллекторов политрона снимается последовательность импульсов, длительность которых пропорциональ- на времени пребывания соответствующей части исследуемого сигнала в области i-й пары функциональных пластин. После интегрирования этой последовательности импульсов (время интегрирования равно периоду анализа Т) получается число F, пропорциональное времени нахождения исследуемого сигнала в области U; .

Таким образом, прикладывая пооче- редко к каждой паре функциональных пластин разность потенциалов U, и заземляя при этом все остальные пары функциональных пластин, по изменению коллекторных токов в момент i прохождения электронного луча в области i-й пары функциональных пластин можно судить о свойствах отдельных зон исследуемого сигнала. Получаемая при этом совокупность функци- оналов F образует признак-функцию классифицируемого сигнала, которая является модификацией функции плотности распределения.

По полученным таким способом при знак-функциям определяется решающее правило классификации, позволяющее отнести исследуемый сигнал к определенному состоянию диагностируемого объекта. Для этого по полученным признак-функция определяют области уровнейS где имеется перемешивание классов, и области уровней, где признаки каждого класса исследуемых сигналов существенно отличаются. В соответствии с выделенными областя- ми уровней отмечаются функниональ- ные пластины, определяюпще форму по1214

тенциальнон функции, являющейся эквивалентом разделяющей гиперповерхности. Выбор потенциальной функ1. PJ. - f ( и,-/ осуществляется по следующему правилу (на примере двух признак-функций) :

, если /Р„р,(Х)/ /Р„р „(X)/ U; О, если /Fnpi(X)/- (XJ7-, , если /F.j (X)/ / Р,р„ (X)/

Полученная по этому правилу для всех уровней классифицируемых сигналов потенциальная функция реализуется на функциональных пластинах определенным потенциальным рельефом с помощью потенциометрического блока 6 задания уровня напряжения.

Полученный таким образом потенциальный рельеф фактически является решающим правилом, по которому, осу- .ществляется классификация исследуемы сигналов. С помощью этого решающего правила определяется величина порогового напряжения. Для этого обучающая выборка исследуется на решающем правиле, полученном на этапе обуче- ния. Из всех значений функционалов получаемьк при этом, выбираются только те, которые являются граничными. Величина порога об выбирается из условия:

F(i F

РГГ „laxPimin

mq Pt m ,n

rJ . F

nin pjt max

« prnia PHmax г-раничные значения функционалов, полученные при исследовании на решающем правиле многомерных сигналов, отражающих Т и ГГ классы состояний диагностируемого объекта.

Для оценки качества выбранного решающего правила проведен экзамен. Для этого на потенциапьном рельефе, полученном на этапе обучения, проанализирована экзаменующая выборка, также состоящая из многомерных сигналов, отражающих различные состояния объекта. Оценка результатов классификации осуществляется с помощью критерия классификации

Р

N

где Nnp - число правильных ответов;

N - объем выборки.

Формула изобретения

Устройство для классификации случайных процессов, содержащее первую и вторую электронно-лучевые трубки политрон, потенциометрический блок задания уровня напряжения, выхода которого соединены с функциональньши . пластинами второй электронно-лучевой трубки политрок, блок сравнения, выход которого соединен с входом инди- кагора, первый вход - с входом задания порогового напряжения устройства, а второй вход - к выходам интегратора, отличающееся тем, что что, с целью повышения быстродейст- ВИЯ, оно содержитгенератор пилообразного напряжения, первый И второй дифференциальные усилители и группу входных усилителей, входы которых являются группой информационных входов устройства, а выходы подключены к функциональньи пластинам первой электронно-лучевой трубки полит- рон, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а ее коллекторные пластины подключены соответственно к входам первого дифференциального усилителя, выход которого соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами второй электронно-лучевой трубки политрон, коллекторные пластины которой подключены к входам второго дифференциального усилителя, выход которого соедиггг нен с входом интегратора.

Редактор К.Волощук

Составитель Б.Сечина Техред О,Сопко

fSUiprj

Корректор Е.Сирохман

Заказ 4А1Д/48 Тираж 671Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектгая. 4

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и обеспечивает автоматическую классификацию случайных процессов с достаточно BjjicoКИМ быстродействием, наиболее целесообразно применение данного изобретения в области технической и медицинской диагностики. Устройство отличается тем, что оно содержит генератор пилообразного напряжения, блок входных усилителей, пер- вьй и второй дифференциальные усилители, причем входом устройства являются входы блока входных усилителей, выходы которого подключены к функциональным пластинам первой электроннолучевой трубки политрон, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом генератора пилообразного напряжения, а ее коллекторные пластины подключены к входам первого дифференциального усилителя, вы ход которого соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами второй электронно-лучевой трубки политрон, коллекторные пластины которой подключены к входам второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом интегратора. Принцип действия данного устройства заключается в нелинейном.преобразовании сигналов, подлежащих классификации, при этом исследуемые сигналы последовательно подаются на вход данного устройства. - Мерой принадлежности исследуемого сигнала тому или иному классу является функция, полученная в результате анализа. функции плотности распределения это го сигнала. 1 ил. СО к СП