Устройство для адаптивной обработки информации Советский патент 1982 года по МПК G06F17/18 

(5) УСТРОЙСТВО для АДАПТИВНОЙ ОБРАБОТКИ

1

Изобретение относится к вычислительной технике 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 знаHHG статистических характеристик входных процессов, которые в большинстве 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, элеИНФОРМАЦИИ

мент И, суммагтор на два входа и один выход, причем вход устройства соединен с входом генератора импульсов и входного регистра, второй вход которого соединен с первым выходом кольцевого счетчика, а выходы -с входами одной группы блоков уяножения и входами линии задержки, выходы которых соединены с первыми входами второй группы блоков умножения,

о BTOpbie входы первых блоков умножения соединены с выходами первого блока памяти, а выходы - с входами накапливающего сумматора, вход кото 5рого соединен с четвертым выходом кольцевого счетчика, а выход накапливающего сумматора соединен с вторыми входами вторых блоков умножения, выходы которых соединены с вхо20дами первого счетчика, вход которого соединен с выходом .элемента И, а выход - с одним входом сумматора на два входа и один выход, второй вход

которого соединен с выходом второго блока памяти, вход которого соединен с выходом элемента И, выход сумматор 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 кольцевого сметчика, выход второго счетчика соединены с входами первого блока памяти, вход которого соединен с первым выходом кольцевого счетчика, второй вход генератора импульсов соединен с четвертым выходом кольцевого счетчика, а выход- с входом элемента И и входом кольцевого счетчика, четвертый выход которого соединен со своим входом (.2,

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 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 входами первого на : капливающего сумматора, выход первого счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго блока па 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 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, введены второй накапливающий сумматор, второй блок

умножения, делитель и квадраторы, вхо ды которых соединены соответственно с выходами регистра, а выходы подключены соответственно к информационным 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 уйнонения,

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит регистр 1, генератор 2 тактовых импульсов, группу блоков 3 умножения, элементы Ц задержки, квадраторы 5 группу блоков б умножения, блок 7 памяти, накапливающий су/ матор 8, счетчик 9, сумматор 10, блок 11 памяти, блок 12 умножения, накапливающий сумматор 13) делитель И, блок 15 умножения, блок 1б памяти, счетчики 17 и 18, элемент И 19.

Выходной сигнал устройства имеет вид

y(j)W(j) x(j).

(1) где y(j) - выходной сигнал устройст ва;. W(j) - вектор весовых коэффициентов устройства; |Т| - операция транспортирования;, x(j) - вектор входного сигнала; получающийся .на выходах регистра 1. Весовые коэффициенты уточняются на каждом шаге адаптации с использо ванием алгоритма самонастройки Ньютона-Рафсона ;(iH)--Wtj)iAJOxxt x 93 где -шаг адаптации; cVi ((i).i) матрица } - входного сигнала; (+)-операция псевдообращения; R -среднее значение выборочной оценки матрицы запоминается на весь период работы; ф (j) -есть вторая производная о критерия качества. Псевдообратная матрица для матри цы ), являющаяся симметрической матрицей, имеет вид rtxt л ) )iTcj))(U)l Подставляя (3) в (2) и проведя ряд очередных преобразований, получимv/tJH) --wo) Щф1аь з УШ) Из формулы (k) видно, что неболь шое усложнение алгоритма позволяет сделать сходимость вектора весовых коэффициентов к оптимальному значению не линейной, а квадратичной. Устройство работает следующим об разом. Выборка входного сигнала, представляющая собой последовательность чисел в двоичном коде, поступает на в.ход регистра 1, представляющего со бой сдвиговый последовательно-парал .лельный регистр и на вход генератора 2. В регистре 1 запоминаются выборки входного сигнала. Генератор 2 запускается и выдает импульсы такто вой частоты.С выхода генератора 2 им пульсы поступают на входсчетчика 18 который является распределителем им пульсов, т.е. последовательность импульсов с генератора 2 импульсов, поступающая на один вход устройства преобразуется в выходные импульсы. Сигналы С1 с выхода кольцевого сметчика 18 поступают на тактовые входы регистра 1 и блока 7 памяти для параллельного считывания информации.Информация с выходов регистра 1 поступает на входы элементов задержки,и входы блоков 3 умножения, на входы которых поступает информация с выходов блока 7 памяти. В этом блоке памяти хранится информация о векторе весовы 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 k 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, со ответствующйе вектору у(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 последоваельную выдачу информации на сумматор 10. На выходе сумматора 10 получаются сигналы, соответствующие величинам вектора .)XH)l Одновременно с формированием век- тора (Г происходит формирование коэффициента гX / X (,)), Формирование осуществляется следующим образом. При считывании информации из регистра 1 она поступает на входы соответствующих квадраторов S, которые представляют собой блоки умножения. С выхода квадраторов 5 сигналы nocTynavoT на входы второго накапливающего сумматора 13« При поступлении тактового сигнала C2 со счетчика 18 на считывание информация с выхода сумматора 1 поступает на вход делителя 14 на входе которого образуется сигнал ...-fX,., На выходе делителя И формируется сигнал, обратный по величине вхол ному сигналу (/Х5- Х,.-- Х имЭтот сигнал поступает на вход бло ка 15 умножения, на другой вход кото рого поступает сигнал, пропорциональ ный величине 2 блока 16 памяти. Сигнал с выхода блока 15 умножения, про порциональный величине1М / ) поступает на вход блока 12 умножения на первый вход которого поступают си налы с выхода сумматора JO. С выхода блока 12 умножения сигналы, соответ ствующие величинам вектора 2 г Е иГхТТГ поступают на вход счетчика 17. После того как в счетчике 17 будут все значения вектора, на выходе счетчика- 18 формируется сигнал.СЗ который поступает на счетчик 17 для параллельного считывания информации. Информация о величине вектора поступает на входы блока 7 памяти, где происходит его суммирование с вектором- W(j), полученным на предыдущем шаге (или начальным). После этого на выходе счетчика 18 формируется сигнал, по которому осуществляется 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 ходы .регистра подключены соотв.етственно к входам-элементов задержки и к первым входам блоков умножения пер вой группы, выходы элементов задержКИ соединены соответственно с первыми входами блоков умножения в.торой 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 входами 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, выход которого подключен к информационному входу второго счетчи ка, выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого блока памяти, первый выход генератора тактовых импул-ьсов 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 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, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в. него введены второй накапливающий сумматор, второй блок умножения, делитель и квадраторы, входы которых соединены соответственно с выходами регистра, а выходы подключены соответственно к информацион- , ным 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

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

2. Труды института инженеров радиоэлектроники. 19б9, т,

№ 10, с. 6-16 (прототип).

г