Устройство для классификации многопараметрических объектов

Устройство для классификации многопараметрических объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для идентификации технических и медицинских объектов. Цель изобретения - повышение достоверности классификации за счет использования информации о статических параметрах объекта. Устройство содержит входную клемму 1, переключатель 2, масштабирующий усилитель 3, первьй 4 и второй 12 управляемые функциональные преобразователи , интегратор 5, блок 6 управ-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1I) (5I) 4 С 06 F 15 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А 8TOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4140940/24-24 (22) 03.11.86 (46) 15.04.88. Бюл. М 14 (72) А.Д. Битков и Б.А, Усик (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 752354, кл. G 06 F 15/36, 1980.

Барзилович Е.Ю., Воскобоев В.Ф.

Эксплуатация авиационных систем по . состоянию. М.: Транспорт, 1981, с. 64-65.

Киселев Н.В., Сечкин В.А. Техническая диагностика методами нелинейного преобразования. Л: Энергия, 1980, с. 90-91. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ

МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для идентификации технических и медицинских объектов. Цель изобретения — повышение достоверности классификации за счет использования информации о статических параметрах объекта. Устройство содержит входную клемму переключатель 2, масштабирующий усилитель 3, первый 4 и второй 12 управляемые функциональные преобразователи интегратор 5, блок 6 управ1388902 ления, классификатор 7, усилители вертикального 8 и горизонтального 9 отклонения луча, электронно-лучевую трубку 10 генератор 11 пилообразного напряжения, блок 13 ввода параметров-, измеритель-преобразователь 14, буферный накопитель 15, блок 16 ввода оператора преобраэоваИзобретение относится к контроль" но-измерительной и испытательной технике и может быть использовано для идентификации различных объектов, 5 в частности для классификации обьектов при технической и медицинской диагностике.

Цель изобретения — повышение достоверности классификации многопара- 10 метрических объектов за счет использования совокупности динамических сигналов и статистических параметров.

На фиг. 1 представлена схема уст- 15 ройства; на фиг. 2 — схема классификатора; на фиг. 3 -- схема буферного накопителя; на фиг„, 4 — схема управ- ления.

На фиг. 1 обозначены входная клем- 20 ма 1, переключатель 2, масштабирующий усилитель 3, первый управляемый функциональный преобразователь 4, интегратор 5, блок 6 управления, классификатор 7, усилитель 8 вертикального отклонения луча, усилитель 9 горизонтального отклонения луча, электронно-лучевая трубка 10, генератор

11 пилообразного напряжения, второй управляемый функциональный преобразо- 30 ватель 12, блок 13 ввода параметров, измеритель-преобразователь 14, буферный накопитель 15, блок 16 ввода оператора преобразования сигнала и клемма питания 17. 35

Входная клемма 1 является одним из входов устройства и предназначена для подачи на вход устройства динамических сигналов контролируемого объекта. 40

Переключатель 2 режимов обеспечивает коммутацию электрических цепей и узлов устройства при работе в одном ния сигнала, клемму 17 питания. Устройство позволяет формировать обоб-, щенный сигнал на основе совокупности статических параметров, за счет чего повышаются информативность описания объекта и достоверность его классификации. 1 э.п. ф-лы, 4 ил. иэ пяти режимов. Конструктивно переключатель 2 режимов состоит из четырех переключателей, которые объединены в одном переключателе, например четырехплатном на пять положений.

Масштабирующий усилитель 3 служит для согласования сигнала объекта контроля с входными цепями первого функционального преобразователя 4 и представляет собой усилитель постоянного тока.

Первый 4 и второй 12 управляемые функциональные преобразователи выполнены на основе электронно-лучевой трубки. Первый. служит для нелинейного преобразования динамических сигналов, поступающих с контролируемого объекта через входную клемму

1 или с второго преобразователя 12, преобразующего статическое значение параметров в динамический сигнал.

Интегратор 5, содержащий операционный усилитель 5-1, конденсатор

5-2 обратной связи, входные резисторы 5-3 и 5-4, резистор 5-5 разряда конденсатора, предназначен для интегрирования динамического сигнала, подаваемого на его первый вход с выхода преобразователя 4 в течение определенного времени, суммиро вания полученного значения с некоторым заданным значением, подаваемым на его второй вход с выходом блока

16, и выдачи результата на вход классификатора I °

Подключение первого и второго входов интегратора 5 к входу усилителя

5-1 производится через входные резисторы посредством вторых замыкающих и третьих размыкающих контактов четвертого реле блока 6 управления.

1388902

Параллельно усилителю 5-1 подключен конденсатор 5-2, а через первые замыкающие контакты первого реле блока

6 управления — резистор 5-5 разряда конденсатора. Выход усилителя 5-1 подключен к выходу интегратора 5 через четвертые размыкающие контакты четвертого реле блока 6 управления.

Интегратор работает следующим образом, При замыкании контактов 6-1-1 конденсатор 5-2 разряжается, т.е. происходит обнуление интегратора.

При замкнутых замыкающих контактах .6-4-2 раэмыкающие контакты 6-4-3 и 6-4-4 разомкнуты, так как принадлежат этому же реле. При этом на вход интегратора 5 подается интегрирующий сигнал и осуществляется процесс интегрирования, т.е. заряд конденсатора до определенного,напряже1 ния. По истечении заданного времени происходит переброс контактов

6-4-2, 6 — 4 — 3 и 6-4-4 в противоположное положение, к второму входу интегратора прикладывается через замкнутые контакты 6-4-3 сигнал с выхода блока 16, который суммируется с накопленным в интеграторе значением, и результирующий сигнал через замкнутые контакты 6-4 — 4 подается на вход классификатора.

Блок 6 управления содержит первое

6-1 и второе 6-2 реле, реле 6-3 времени, третье реле 6 — 4, второе реле

6-5 времени, кнопку 6-6 "Сброс", кнопку 6-7 "Пуск-1",кнопку 6-8 "Пуск-2" резистор 6-9, конденсатор 6-10, первые 6-11 и вторые 6-12 замыкающие контакты первого реле, первые 6-2-1, вторые 6-2-2, третьи 6-2-3, четвертые 6-2-4, пятые замыкающие 6 — 2-5, шестые размыкающие 6-2-6 контакты второго реле, первые замыкающие 6-3-1 и вторые размыкающие 6-3-2 контакты первого реле времени, первые

6-4-1, вторые 6-4-2 замыкающие и третьи 6-4-3, четвертые 6-4-4 размыкающие контакты четвертого реле, первые размыкающие контакты 6-5-1 второго реле времени, первый 6-11 и второй 6-12 выключатели.

Буферный накопитель 15 включает в себя операционный усилитель 15-1, конденсатор 15-2, реостат 15-3, резисторы 15 — 4 — 1 5 — 6 -и резистор 15-7 разряда конденсатора.

Буферный накопитель работает следующим образом. При замыкании замыкающих контактов 6-1-2 происходит

9 разряд конденсатора 15-2 на резистор

15-7 т. е. осуществляется обнуление информации. При замыкании замыкающих контактов 6 — 2-2, 6-2 — 3 и 6-2-4 и размыкании раэмыкающих контактов

6-2 — 5 и 6 — 2-6 как принадлежащих это45: .му же реле происходит заряд конденсатора 15-2 входным напряжением, поступающим по цепи: контакты 6-2-3, реостат 15-3, резистор 15-5, контакты 6 — 2 — 4, усилитель 15-1, конденсатор 15 — 2, резистор 15-4,.контакты

6-2-2, корпус. При размыкании контактов 6-2-2, 6-2-3 и 6-2-4, замыкаются контакты 6-2-5 и 6-2-6 и на выходе 15-1 будет напряжение, равное напряжению, до которого заряжен конденсатор 15-2, образующий цепь обратной связи.

С помощью реостата 15-3 обеспечивают установку соответствующего коБлок 6 предназначен для управления работой устройства при классификации объектов либо по совокупности статических параметров, либо по динамическим сигналам.

Сущность работы блока управления состоит в коммутации с помощью контактов его реле определенных цепей внешних блоков, причем управ— ление осуществляется нажатием соответствующих кнопок, а соответствующие временные выдержки — с помощью реле времени.

Классификатор 7 предназначен для определения принадлежности контролируемого объекта к одному из классов состояния, Блок 13 ввода параметров предназначен для преобразования физических параметров любой природы в электрические напряжения и их нормирования, запоминания и подачи нормированных значений параметров на управляющие

2Q входы второго преобразователя 12 на все время классификации состояния контролируемого объекта.

Преобразователи-измерители 14 осуществляют непосредственное измере-. ние и преобразование в электрический сигнал значений контролируемых параметров, Они могут быть различного типа в зависимости от вида измеряемого параметра.

1388902

5 эффициента передачи, подбором которого достигается нормирование контролируемого параметра.

Блок 16 предназначен для задания оператора нелинейного преобразования путем формирования соответствующих значений напряжений на своих выхо. дах и подачи их на управляющие входы первого преобразователя 4, а также для формирования напряжения, подаваемого с его последнего выхода на второй вход интегратора 5. Блок ввода оператора преобразования сигнала может быть выполнен в виде набора потенциометров.

Устройство может работать в пяти режимах, задаваемых четырьмя переключателями 2. Основными режимами яв-. ляются третий и пятый. В третьем ре-- 20 жиме осуществляется классификация объектов, состояние которых отображается одним динамическим сигналом„ а в пятом режиме — объектов, описываемых совокупностью статических 25 параметров. Управление устройством классификации в этих режимах осуществляется блоком 6, Пятому режиму присущи основные операции устройства, поэтому рассмот- 3р рим работу последнего в этом режиме.

Перед началом классификации нажатием кнопки 6-6 "Сброс" осуществляется сброс имеющейся информации. При этом срабатывает реле 6-1,которое своими замыкающими контактами 6-1-1 подключает параллельно конденсатору

5-2, а замыкающими контактами 6-1-2параллельно конденсаторам 15-2 соответственно реэисгоры 5-5 и 15-7 4р разряда конденсатора, в результате чего укаэанные конденсаторы полносгью разряжаются, Выключателем 6-12 на вход гене45 ратора 11 подается питание с клеммы 17.

При нажатии на кнопку 6-7 "Пуск-2" срабатывает реле 6-2, которое свои50 ми замыкающими контактами 6-2-1 через размыкающие контакты 6-3-2 становится на самоблокировку и запитывает катушку первого реле 6-3 времени, а также замыкает контакты 6-2-2, 6-2-3, 6-2-4 и размыкает контакты

6-2-5, 6-2-6 в цепях буферных нако- 55 пителей 15, При этом буферные накопители запоминают значения измеренных и нормированных параметров.

По истечении заданного времени срабатывает первое реле 6-3 времени, которое размыкает свои контакты

6-2-2 и замыкает контакты 6-3-1. При этом обесточивается реле 6-2 и размыкаются его контакты 6-2-1, однако реле 6-3 времени удерживается некоторое время во включенном состоянии за счет большой постоянной времени разряда параллельно подключенной ему цепи из резистора 6-9 и конденсатора

6-10. Этого времени достаточно для срабатывания реле 6-4, которое через размыкающие контакты 6-5-1 второго реле времени 6-5 и собственные замыкающие контакты 6-4-1 становится на самоблокировку и запускает второе реле 6-5 времени.

При этом замыкаются контакты 6-4-2 и размыкаются контакты 6-4-3 и

6-4-4 в цепях интегратора, который подключается к выходу преобразователя

4 и производит интегрирование динамического сигнала.

По истечении заданного времени, определяемого как время классификации, срабатывает реле 6-5 времени, которое размещает свои контакты в цепи блокировки реле 6-4, в результате чего оно отпускает, его контакты 6-4-2 размыкаются, контакты

6-4-3 и 6-4-4 замыкаются, а интегратор 5 отключается от выхода блока 4 и подключается своим вторым входом к выходу блока 1Ъ, а выходом — к

° входу классификатора 7.

Физическая сущность процесса классификации состоит в следующем.

Напряжение с выходов буферных накопителей блока ввода параметров подаются на управляющие входы второго преобразователя 12. При подаче на его вход пилообразного напряжения на его выходе формируется некоторый обобщенный динамический сигнал xt,t), с частотой, равной частоте импульсов генератора пилообразного напряжения, и имеющий форму,соответствующую данной совокупности напряжений, приложенной к его управляющим входам с выходов буферных накопителей.

Сигнал x(t) через пятые контакты четвертого и второго переключателей 2 режимов и масштабирующий усилитель

3 подается на вход блока 4, осуществляющего нелинейное преобразование сигнала х(й) в соответствии с опера-

388902 тором, задаваемым напряжениями, подаваемыми на его управляющие входы с блока 16, причем каждое напряжение соответствует L-й координате(р ь 5 оператора (нелинейного преобразования.

Выбором соответствующего оператора (нелинейного преобразования достигается уменьшение среднеквад- 10 ратичного отклонения значений некоторого функционала S от случайных реализаций сигналов данного класса относительно эталонного значения функционала S> для этого класса, что обеспечивает лучшую достоверность распознавания.

В результате нелинейного преобразования сигнал на выходе блока 4 имеет закон изменения y(t) =@ax(t)) . 20

Этот сигнал поступает на вход интегратора 5, в котором производится его интегрирование в течение заданного времени Т, а затем суммирование полученного значения с нуле- 25 вой координатой (p, оператора q нелинейного преобразования, соответствующего данному классу и взятому с отрицательным знаком.

° 30

В результате на выходе интегратора формируется значение функционала

S определяемого выражением S т

- J y(x(r.)) ac - rp, . о

В случае дихотомии классификатор осуществляет классификацию контролируемого объекта в соответствии со следующим, решающим правилом:

S > О, объект принадлежит к 1 классу; 40

S + О, объект принадлежит к 2 классу, о т.е. реагирует на знак сигнала на своем входе.

Третий режим работы устройства аналогичен пятому, за исключением того, что в этом случае динамический сигнал, отражающий состояние контролируемого объекта, подается непосредственно на входные клеммы 1 и через третьи контакты первого и второго переключателей 2 режимов, масштабирующий усилитель 3 на вход блока 4, причем последний может быть перестроен на нелинейное преобразование вида, соответствующего классифицируемому объекту.

Пуск устройства классификации в этом режиме ос щЕствляется нажатием кнопки 6-8 "Пуск-2" блока управления, действие которой аналогично действию замыкающих контактов 6-3-1 ° Даль— нейшая работа блока 6, аналогична работе в пятом режиме.

Первый режим работы позволяет на экране электронно-лучевой 10 просматривать вид оператора tg преобразования первого преобразователя, для чего его вход через масштабирующий усилитель 3 и первые контакты второго переключателя 2 режимов соединяется с выходом генератора 11 пилообразного напряжения, а его выход через первые контакты третьего переключателя режимов, усилитель 8 вертикального отклонения подключается к вертикально отклоняющим пластинам, горизонтального отклоняющие пластины трубки 10 через усилитель 9 горизонтального отклонения подключены к выходу генератора 11 пилообразного напряжения.

Во -втором режиме работы на экране трубки 10 наблюдается входной динамический сигнал, подаваемый с входных клемм 1 через вторые контакты первого и третьего переключателей

2 режимов на вход усилителя 8 вертикального отклонения.

В четвертом режиме работы на экране трубки 10 наблюдают динамический сигнал на выходе второго преобразователя 12, подаваемый на вход усилителя 8 вертикального отклонения через четвертые контакты четвертого и третьего переключателей 2 режимов.

Таким образом, формирование из ссвокупности статических параметров обобщенного параметра в виде динамического сигнала, отражающего состояние контролируемого объекта, повышает информативность его описания и на этой основе увеличивает достоверность классификации, а обеспечение устройством классификации объектов, описываемых как динамическими, так и совокупностью статических параметров, расширяет функциональные возможности устройства и область его применения.

Формула изобретения

1. Устройство для классификации многопараметрических объектов,содержащее переключатель, масштабирующий усилитель, первый управляемый функ1388902

10 циональный преобразователь, интегратор, классификатор, усилитель верти— кфльного отклонения луча, усилитель

ГОризонтального ОтклОнения луча электронно-лучевую трубку„ генератор пилообразного напряжения и блок вводф оператора преобразования сигнала, в од которого является установочным входом устройства, группа выходов 10 с единена с группой управляющих вход в первого управляемого функциональ1 и го преобразователя,„информационный вход которого связан с выходом масш абирующего усилителя,, а выход — с первым информационным входом интегратора, второй информационный вход к дорого подключен к выходу блока взвода оператора преобразования сигнала, а выход — к входу классифика- 2g т ра, вход масштабирующего усилителя соединен с первым выходом переключателя, второй выход которого свяэфн со входом усилителя вертикальногр отклонения луча, выход генератора 25 пилообразного напряжения подключен к первому входу переключателя и к входу усилителя горизонтального откло( н4ния луча, управляющие входы электронно-лучевой трубки соединены с вы- щ0 ходами усилителей вертикального и горизонтального отклонений луча, второй в>.од переключателя связан с выходфм первого управляемого функциональ( нфго преобразователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше35 ния достоверности работы устройства путем использования при классификации динамических и статических сигналОв, в него введены блок управления, второй управляемый функциональный преобразователь и блок ввода параметров, группа информационных входов которого образует группу информационных входов устройства, первый управляющий вход соединен с первым управляющим выходом блока управления, второй управляющий выход которого связан с первым управляющим входом интегратора, а третий управляющий выход — с вторыми управляющими входами блока ввода параметров и интегратора, информационный и питающий входы блока управления являются соответственно информационным и питающим входами устройства„ питающий выход блока управления соединен с входом генератора пилообразного напряжения, а информационный выход — с третьим входом переключателя, четвертый вход которого связан с выходом второго управляемого преобразователя, информационный вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а группа управляющих входов — к группе выходов блока ввода параметров.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок ввода параметров содержит группу измерителей-преобразователей и группу буферных накопителей, выходы которых образуют группу выходов блока, первые и вторые управляющие входы подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока, а входы — к выходам измерителей †преобразователей, входы которых составляют группу информационных входов блока.

1388902

1 388902. Составитель В. Воронков

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор A. Тяско

Редактор А. Огар

Закаэ 1583/52

Ти.раж 704 Поппиское

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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