Устройство для обработки электрических сигналов
Патент 389505
Авторы
Классы МПК
Устройство для обработки электрических сигналов
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е 389505
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. G 061 15/18
G 06k 9/00
Заявлено 01.XI I.1971 (№ 1719369118-24) с присоединением заявки №
Гасударственный KGMMTBT
Совета Министрае СССР по делам изаеретений и аткрытий
Приоритет
Опубликовано 05Х11.1973. Бюллетень ¹ 29
Дата опубликования описания З.XII.1973
УДК 62-5.007:6813 (088.8) Авторы изобретения
А. М. Шквар, М. А. Попов, А. Д. Рябинин, Н. М. Чумаков н А. И. Шевченко
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СИГНАЛОВ
Устройство предназначено для использования в ап паратуре для распознавания образов и предоказывающих устройствах, в частности, в электронных системах автоматичеокого KOHтроля состояния электро- и радиооборудования летательных а пиаратов.
Известно устройство для обработки электрических сигналов, содержащее блоки выделения максимального значения призна ка, блоки вычисления модулей и датчики нормализованных средних значений призна кон.
Цель изобретения — по вышение эффективности обработки электрических сигналов при неполной ни формации о признаках.
Предлагаемое устройство отличается тем, что оно вьеполнено в виде нескольких независимых каналов по числу обра баты1ваемых электрических сигналов, причем каждый канал содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий и тормозящий входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения максимального значения признака, другой возбуждающий вход — ко входу блока выделения максимального значения призна ка и к соответствующей входной шине, синаптическую ячей ку, один выход которой подключен к выходу суммирующего нейрона, а выход — к соответствующему входу блока вычисления модуля, и блок управления сина птичеоким весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с соответствующим выходом б,пока выделения максимального значения пр изна ка, а,выход — с другим входом синаптичеокой ячейки, и гене5 ратора линейного на пряжения, вход которого подключен к выходу нейрона, а:выход — к возбуждающему входу нейрона.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — статичеакая характе10 ристика нейрона.
Устройство содержит входную шину 1» блок 21 выделения максимального значения признака и его вариаций, суммирующий нейрон 8» блок управления сина птичеаким весом
15 4 с нейроном 5< и генератором линейного напряжения á» синаптическую ячейку 70 блок вычисления модуля 80 датчик нормализованного среднего значения признака 9»
На фиг. 1 приняты обозначения: х — текущее значение признака, AxI — вариация признака, AxI —— xI макс xI мин х1 макс х мии — соответственно ма ксимальное и минимальное значения признака, х, — нормализованное текущее значение признака, и, — нормализованное среднее значение признака, а — модуль разности между нормализованными текущим и средним значениями пр изна ка.
Стрелка возле нейрона обозначает возбужда30 ющий вход, кружочек — тормозящий.
389505
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
U — выходное напряжение, f — частота выходного сигнала, 0 — порог восприимчивости нейрона.
Устройство состоит из одинаковых независимых ка налов, число которых соответствует количеству призна ков.
Составными элементами устройства является входная шина, блок .выделения максимального значения,приз на ка и его вариаций 2, синаптичеакая ячейка 7, блок управления сина птическим весом 4, состоящий из нейрона 5 и генератора линейного на пряжения б, блок вычисления модуля 8 и датчик нормализованного среднего значения признака 9.
Синоптическая ячейка 7 — элемент с двумя входами и одним выходом — умножает сигнал, приложенный к одному входу, на некоторый коэффициент, зна чение которого регулируется через другой вход блоком 4.
Блок управления синаптическим весом 4 состоит из нейрона и генератора линейного напряжения. Нейрон представляет собой аналог-диокретный преобразователь с возбуждающими и пороговыми входами. Статическая характеристика нейрона приведена на фиг. 2.
Сигнал, .приложенный к возбуждающему входу, способствует росту частоты выходного си гнала вплоть до учасжа насыщения. Важная особенность нейрона — наличие у него изменяемого порога О, управляемого через пороговые входы. Чем больше суммарный сигнал на этих входах, тем выше порог восприимчивости нейрона (характер истика нейрона при этом,ка к бы «сдвигается» вправо) и наоборот.
Особенность схемы — наличие управляющего входа. Если сигнала на этом входе нет, генератор б вырабатывает ли ней но нарастающее напряжение. Когда вход ной сигнал становится отличным от нуля, напряжение на выходе уменьшается скачком до нуля и остается на этом уровне до тех пор,:пока приложен входной сигнал.
Блок вычисления модуля 8 собирают на нейрона х,пo одной из известных схем.
Каждый канал устройства о бслуживает один признак и фу н кционирует независимо от остальных, поэтому работу устройства можно рассмотреть на примере од ного (первого) канала (фиг. 1).
На входную шину 11,поступает текущее значение призна ка хь Блок 2 из всех возможных значений х1 выбирает и запоминает две вел ичины:
Ха макс И ЬХ вЂ” Х макс Х мин.
На суммирующем нейроне 8< ш кала измерения приводится к значению х аии,. Это значит, что порог нейрона 8g должен быть равен
Оа1= Х мнн. ЭТОТ Порог, Зада(ВЯЕМЫЙ В ВндЕ разности д вух сигналов от блока 2ь равен:
0 З1: Х макс (Х макс Х мин) — -Х мин
Тогда .подаваемое на его возбуждающий вход текущее значение признака, преобразуется на
ВЫХОДЕ В ВЕЛИЧ ИНу ВИда Х1 — Х1 мин.
4
Сигнал х1 нормализируется в виде
° Ха — Х мин
1—
Для этого на пороговый вход нейрона 5 подается сигнал Лх1 с выхода блока 2ь на возбуждающий вход — линейное на пряжение с генератора бь При незначительном превышении возбуждающего сигнала над пороговым нейрон 5< выдает пороговый импульс, который сбрасывает напряжение генератора б1 скачком до нуля, и напряжение снова нарастает.
Частота импульсац ии нейрона 51 может быть записана
f„= е
<1 макс + .к1 мин где k — коэффициент, учитывающий размерность.
Подавая на входы синаптической ячейки 71 сигнал частоты f1 вместе с сигналом х — х1 „„„, можно нормализовать текущее значение признака х в виде умножения. Таким образом, сигналы в канале .принимают значения от нуля до единицы;по всем предъявляемым значениям аризна ка.
Величина 11" представляет собой нормализованное среднее значение признака хь которое может быть вычислено или измерено заранее, на основании опыта нормального функционирован ия объекта.
Модуль разности вычисляется блоком вычисления модуля в виде а = mod(х, — р*1).
Предмет изобретени я
Устройство для обработки электрических сигналов, содержащее блоки выделения ма ксимального з начения признака и блоки выч исления модуля, к одному входу которых подключены датчики нормализованных средних значений признаков, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки сигналов в условиях неполной информации, оно вы пол нено в виде неокольких независимых каналов по числу обрабатываемых электричеоких сигналов, причем каждый из каналов содержит суммирующий нейрон, один возбуждающий,и тормозящий входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения максимального значения признака, дру гой возбуждающий вход ко входу его и к соответствующей входной шине, синаптическую ячейку, один вход которой подключен к выходу суммирующего нейрона, а выход — к соответсввующему входу блока вычисления модуля, и блок управления синаптичеоким весом, состоящий из нейрона, тормозящий вход которого соединен с соответствующим выходом блока выделения ма ксимального значения признака, а выход— с другим входом синаптичеокой ячейки, и генератора линейного на пряжения, вход которого подключен к выходу нейрона, а выход— к возбуждающему входу нейрона.
389505 ал.с
Фиг <
Фиг. 2
Составитель В. Кудрявцев
Техред Т. Курилко
Редактор Б. Федотов
Корректор Л. Царькова
Заказ 3210j9 Изд. № 756 Тираж 647 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета и пнистрсв СССР по делам изобретений и открытий
Москва, К-35, Раушская наб., д. 4,5
Типография, пр. Сапунова. 2 г !
1 !
1
1 !
Г1
1
I (L