Ортогональный фильтр для статисти-чЕСКОй идЕНТифиКАции Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к средствам экспериментального статистического анализа стационарных эргодических случайных процессов и может быть использовано для статистической идентификации динамических объектов в процессе нормальной эксплуатации. Известен ортогональный фильтр для статистической идентификации динамических объектов, построенный на ос нове ортогонализации линейно независимых функций, содержащий блоки умножения, усредн ения вь(читания и блок возведения в степень 1 . Недостаток этого фильтра - значительное влияние аппаратурных погрешностей на результат. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее ряд каналов, т-й канал ко ,торого содержит блок вычитания, первый вход которого подключен к выходу бЛО ка для возведения входного сигнала в т-ю степень и к первым входам первых т-1 блоков умножения, выходы которых через т-1 блоков усреднения подключены к первым входам вторых т-1 блоков умножения, выходы последних подключены к m-l входам блока вы читания, выход которого соединен со входом блока нормирования, а вторые входы первых и вторых т-1 блоков умножения соединены соответственно с выходами предыдущих т-1 каналов 2J Недостаток этого устройства низкая точность воспроизведения заданной функции при большом числе каналов , которая обусловлена всеми блоками, входящими в т-ый канал, а также всеми блоками предыдущих т-1 каналов. Цель изобретения - повышени точности . Поставленная цель достигается тем, что в ортогональном фильтре, содержащем в каждом из каналов многовходовой блок вычитания, вход уменьшаемого которого является первым входом фильтра, а выход соединен со входом блока нормирования, другие входы Фильтра подключены к первым входам соответствующих блоков умножения первой и второй групп, выход каждого блока умножения первой группы соединен со входом соответствующего усреднения, выход которого подключен ко входу соответствующего масштабного блока, выходы блоков умножения второй группы подключены к соответствующим вхот дам вычитаемых многовходового блокавычитания, выход которого подключен к вторым входам блоков умножения пер вой , а выход каждого масштабного блока соединен со вторым входом соответствующего блока умножения вто рой группы. На чертеже представлена блок-схем т-го канала (Ъильтра. Фильтр содержит многовходовый блок 1 вычитания, вторую группу блоков 2 умножения, масштабные блоки 3, блок 4 нормирования, первую группу блоков 5 умножения и блоки 6 усредне ния. Фильтр работает следующим образом. Входной сигнал, возведенный в т-ю степень, поступает на первый вход бл ка вычитания 1, на другие т-1 входы с блоков 2 умножения второй группы поступают сигналы 1) (i О, 1,..., m-l), умноженные на сигналы а. , поступающие с ш-1 масштабных блоков 3. Сигнал с выхода блока 1 вычитания Vm 0 0--am-1 tn-1 осту пает на вход блока. 4 нормирования и на первые входы т-1 блоков 5 умноже.ния первой группы, на вторые входы которых соответственно поступают сиг налы и о, U-,... предыдущих т-1 каналов фильтра. С выхода i-ro блока 5 умножения через соответствуюгций блок 6 усреднения сигнал М Рп (М поступает на вход i-ro масштабного блока 3. При этом блок 3 вырабатывае сигнал ajj такой величины, чтобы на выходе i-ro блока 6 усреднения выпол нялось равенство о. где М - реальный оператор усреднения. Если входной сигнал х есть Лункци времени,, то усреднение производится по времени. При этом сигнал V на вы ходе блока 1 вычитания будет ортогонален со всеми сигналами U с предыдущих каналов. При этом за ортогонал ность принимается условие (1). Тогда сигнал с выхода i-ro блока усреднени .с учетом (1) имеет вид: (х -аоОо- ,- .-...) Ц м Г 7-|1- laoUoL-il - а Н Гад1-Ъ мПхЧ,- - .и. )Ц О Из уравнения (2) находится величи на а. Блок 3 в аналоговом исполнении представляет собой обычный масштабирующий усилитель. Совершенно очевидно, что нестабильность коэфЛициентов преобразования отдельных блоков не влияет на конечный результат. (2) Если за условие ортогональности принимается выражение (1), то зфЛ)ект увеличения точности заключается в том, что оценка выходного сигнала т-го ка-; нала является не смещенной и не зависящей от свойств входного сигнала, т. е. от закона распределения, что очень важно при статистической идентификации, т. е. предлагаемый ортогональный фильтр является инвариантным к закону распределения. Выходной сигнал блока 4 нормирования является нормированным, т. е. rm v«-/HVv U, где /(V, - норма. Так как сигнал М является центрированным, то сигнал и представляет собой пронормированный сигнал у по дисперсии. Подобные блоки нормирования достаточно просты. Таким образом, подключение выхода блока вычитания к первым входам блоков 5 умножения увеличивает точность воспроизведения ортогональных Лункций и позволяет применять предлагаемый фильтр для оперативной идентификации нелинейных динамических объектов без памяти. Формула изобретения Ортогональный фильтр для статистической идентификации, содержащий л каналов, каждый из которых состоит из многовходового блока вычитания, вход уменьшаемого которого является первым входом фильтра, а выход соединен со входом блока нормирования, другие входы фильтра подключены к nepBfcjM входам соответствующих блоков умножения первой и второй групп, выход каждого блока умножения первой группы соединен со входом соответствующего блока усреднения, выход которого подключен ко входу соответствующего масштабного блока, выходы блоков умножения второй группы подключены к соответствующим входам вычитаемых многовходового блока вычитания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в ортогональном фильтре выход многовходового блока вычитания подключен к вторым 1зходам блоков умножения первой группы, а выход каждогомасштабного блока соединен со вторым входом со- . ответствующего блока умножения второй группы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Катамори Т. Труды 1 конгресса ИФАК, том 2, АН СССР, М., 1961, с. 816-828. 2.Лаббок Дж. Труды 1 конгресса ИФАК, том 3, АН СССР, М., 1961, с. 159-180.