RU2629643C2 - Adaptive digital predictor - Google Patents
Adaptive digital predictor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629643C2 RU2629643C2 RU2016104367A RU2016104367A RU2629643C2 RU 2629643 C2 RU2629643 C2 RU 2629643C2 RU 2016104367 A RU2016104367 A RU 2016104367A RU 2016104367 A RU2016104367 A RU 2016104367A RU 2629643 C2 RU2629643 C2 RU 2629643C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- multiplexer
- forecast
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для прогнозирования стационарных и нестационарных случайных процессов, повышения качества и точности управления в цифровых системах контроля и наведения различных (в т.ч. баллистических) объектов.The invention relates to automation and computer technology and can be used to predict stationary and non-stationary random processes, improve the quality and accuracy of control in digital control systems and guidance of various (including ballistic) objects.
Известно цифровое прогнозирующее и дифференцирующее устройство (патент РФ №2450343, МПК G06F 17/17, 10.02.2012, бюл. №13), содержащее блок сглаживания и блок прогноза, в состав которого входят: три вычитателя, узел управления динамикой прогноза, два субблока квадратичного и линейного прогнозов и два субблока расчета первой производной в (n-1)-й и (n-2)-й расчетных точках предыстории входного сглаженного процесса. Устройство функционально ограничено.A digital predictive and differentiating device is known (RF patent No. 2450343, IPC G06F 17/17, 02/10/2012, bull. No. 13), which contains a smoothing unit and a forecast unit, which includes: three subtractors, a forecast dynamics control unit, two subunits quadratic and linear forecasts and two subunits of calculating the first derivative at the (n-1) th and (n-2) th calculation points of the history of the input smoothed process. The device is functionally limited.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является, выбранное в качестве прототипа, адаптивное цифровое прогнозирующее устройство (патент РФ №2451328, МПК G06F 15/00, 20.05.2012, бюл. №14), содержащее блок сглаживания и блок прогноза, в состав которого входят: три вычитателя, узел управления динамикой прогноза, два субблока квадратичного и линейного прогнозов, два субблока расчета второй производной в (n-1)-й и (n-2)-й расчетных точках предыстории входного процесса и блок адаптации. Устройство имеет относительно большой объем оборудования и функционально ограничено.The closest in technical essence to the claimed device is selected as a prototype, an adaptive digital predictive device (RF patent No. 2451328, IPC G06F 15/00, 05.20.2012, bull. No. 14), containing a smoothing unit and a forecast unit, in the composition which includes: three subtractors, a prediction dynamics control unit, two sub-blocks of quadratic and linear forecasts, two sub-blocks of the second derivative calculation at the (n-1) th and (n-2) th calculation points of the input process history and an adaptation block. The device has a relatively large amount of equipment and is functionally limited.
На практике, по характеру изменения во времени дискретные случайные процессы (СП) можно разделить на два вида (режима): установившийся (стационарный) и переходный (в дальнейшем «динамика»). Первый характеризуется установившейся скоростью медианы (детерминированной основы) СП, второй имеет нелинейный характер и занимает относительно небольшое время перехода медианы СП на новую установившуюся скорость. Спектр изменения режима по скорости может занимать достаточно большой диапазон: от медленно меняющегося до высоких скоростей.In practice, by the nature of the change in time, discrete random processes (SPs) can be divided into two types (modes): steady-state (stationary) and transitional (hereinafter “dynamics”). The first is characterized by the steady-state velocity of the median (deterministic basis) of the joint venture, the second is non-linear and takes a relatively short time to transition the median of the joint venture to a new steady-state speed. The spectrum of regime change in speed can occupy a rather large range: from slowly changing to high speeds.
В прототипе, как и в аналогах, реализовано наилучшее приближение аналитических операторов квадратичного и линейного прогнозов на базе аппроксимирующих многочленов по 4-м точкам (ординатам) трехуровнего буфера хранения предыстории входного случайного дискретного процесса по способу наименьших квадратов, причем временной интервал (глубина) прогноза h составляет одну треть от времени (Bt) хранения ординат в буферах памяти предыстории Bt=3h. Например, прогноз на Η=h=5 сек, требует сохранения информации о процессе в буфере памяти предыстории на период Bt=3h=15 сек, причем с началом динамики (переходом на другую скорость медианы СП) новая (свежая) информация (уп) поступает только на 1-й уровень буфера предыстории, на 2-х других (yп-1, уп-2, уп-3) сохраняются данные старого режима: естественно, получаемые текущие дискреты прогноза за этот период существенно отличаются от реалий и не могут быть использованы. Прогноз можно считать уже достоверным только после заполнения буфера предыстории на две трети (66%) информацией на новом установившемся режиме.In the prototype, as in analogues, the best approximation of the analytical operators of quadratic and linear forecasts is implemented based on approximating polynomials in 4 points (ordinates) of a three-level buffer storage of the history of the input random discrete process using the least squares method, and the forecast time interval (depth) h is one third of the time (B t ) of the storage of ordinates in the history buffers B t = 3h. For example, the forecast for Η = h = 5 seconds, requires the preservation of information about the process in the history buffer memory for the period B t = 3h = 15 seconds, and with the beginning of dynamics (transfer to another joint venture median rate) new (fresh) information (y n ) arrives only at the 1st level of the history buffer, on the other 2 (y n-1 , n-2 , n-3 ) the data of the old mode are stored: naturally, the obtained current forecast discretes for this period differ significantly from the realities and cannot be used. The forecast can be considered reliable only after filling the history buffer by two-thirds (66%) with information in the new steady state.
Техническая задача для предлагаемого устройства заключается в расширении функциональных возможностей путем увеличения реального времени (глубины) прогноза в три раза при том же объеме буфера памяти предыстории, без какого-либо существенного ущерба для точности прогноза, т.е. (см. пример выше) теперь при задании Η=3h=15 сек время хранения информации и объем памяти буферов предыстории остается без изменений Bt=3h=15 сек, а не Bt=3Н=45 сек в соответствии с аналитическими формулами расчета прогноза.The technical problem for the proposed device is to expand the functionality by increasing the real-time (depth) forecast by three times with the same amount of historical memory buffer, without any significant damage to the accuracy of the forecast, i.e. (see the example above) now, when setting Η = 3h = 15 sec, the information storage time and the memory size of the history buffers remains unchanged B t = 3h = 15 sec, and not B t = 3Н = 45 sec in accordance with the analytical formulas for calculating the forecast .
Поэтому в адаптивном цифровом прогнозирующем устройстве, в состав которого входят: блок сглаживания, содержащий m=32 последовательно соединенных каналов, причем вход первого канала является информационным входом (хп) устройства, регистр и мультиплексор, выходы каждого m=1, 2, 4, 8, 16 и 32 канала блока заведены на информационные входы мультиплексора, адресный вход которого подключен к выходу регистра, вход последнего подсоединен к второму управляющему входу устройства для задания степени (эффективности) сглаживания k=0, 1, 2, 3, 4 или 5 (m=2k), а выход (уп) мультиплексора заведен на вход первого вычитателя блока прогноза и блок прогноза, содержащий первый, второй и третий вычитатели, каждый из которых содержит буфер регистровой памяти, мультиплексор, блок инверторов и сумматор; субблок расчета квадратичного прогноза, содержащий три сумматора и инвертор, причем выход третьего сумматора является выходом субблока; субблок расчета линейного прогноза из одного сумматора, выходные шины которого монтажно сдвинуты (вправо) на один разряд в сторону младших разрядов и являются выходом субблока; узел управления динамикой прогноза, содержащий регистр ввода уставки времени прогноза, вход которого является первым управляющим входом устройства, задающим интервал прогноза, инвертор, счетчик и мультиплексор, причем выходные шины регистра ввода уставки времени прогноза подключены, непосредственно, к первому входу мультиплексора, монтажно сдвинутые вправо на три разряда - к второму входу мультиплексора и монтажно сдвинутые влево на один разряд, через инвертор, - к входу счетчика, выход мультиплексора соединен с адресными входами мультиплексоров всех трех вычитателей; субблок расчета первой производной, в состав которого входят три сумматора, выход последнего является выходом субблока с кодом первой производной (y'n-1) во второй (n-1)-й расчетной точке буфера предыстории входного процесса; узел тактирования блока прогноза, содержащий элемент задержки, триггер, генератор импульсов, элемент И и регистр сдвига; сумматор усреднения дискрет выходов субблоков квадратичного и линейного прогнозов, выходные шины которого монтажно сдвинуты вправо на один разряд; схема коррекции кода прогноза на динамике, содержащая три сумматора, инвертор и мультиплексор; субблок подсчета приращений скорости процесса, содержащий схему формирования абсолютного значения первой производной (y'n-1), два последовательно соединенных регистров хранения текущей y'n-1[(nT)] и предыдущей у'n-1[(n-1)T] дискреты скорости процесса, два параллельных канала (на рост и снижение) подсчета приращения скорости процесса, в состав каждого из которых входят компаратор, два элемента И, четырехразрядный счетчик приращений, элемент ИЛИ и триггер режима, причем выход первого элемента И в каждом канале подключен к счетному входу счетчика и на шину сброса в «0» счетчика другого канала, выход элемента ИЛИ заведен на вход установки в «1» триггера режима и на шину записи счетчика узла управления динамикой прогноза, а выход прямого переноса этого счетчика соединен с шиной сброса в «0» триггера, прямой («1») выход которого подключен к адресным входам мультиплексоров узла управления динамикой и схемы коррекции кода прогноза на динамике, выход субблока расчета первой производной через схему формирования ее абсолютного значения заведен на вход первого регистра субблока подсчета приращений, а выходы обоих регистров подключены, соответственно, к входам компараторов обоих каналов, для решения поставленной задачи, в блок прогноза введен дополнительный субблок коррекции кода прогноза на стационарном режиме из двух сумматоров, в котором на первые входы обоих сумматоров заведены монтажно сдвинутые вправо на один разряд шины выхода сумматора усреднения, второй вход первого сумматора подсоединен к выходу инвертора третьего вычитателя, а шины выхода первого сумматора, монтажно сдвинутые вправо на один разряд, подключены к второму входу второго сумматора, выход которого заведен на первый информационный вход мультиплексора схемы коррекции кода прогноза на динамике, в которой на входы первого сумматора подключены выходы сумматора усреднения и инвертора третьего вычитателя, шины выхода первого сумматора соединены, непосредственно, с первым входом второго сумматора, монтажно сдвинутые на два разряда вправо, - со вторым входом этого сумматора и, монтажно сдвинутые влево на три разряда, - с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен через инвертор к выходу второго сумматора, выход третьего сумматора заведен на второй информационный вход мультиплексора, а выход мультиплексора является выходом устройства.Therefore, in an adaptive digital predictive device, which includes: a smoothing unit containing m = 32 series-connected channels, and the input of the first channel is the information input (x p ) of the device, the register and the multiplexer, the outputs of each m = 1, 2, 4, 8, 16 and 32 channel channels are connected to the information inputs of a multiplexer, the address input of which is connected to the output of the register, the input of the latter is connected to the second control input of the device to set the degree (efficiency) of smoothing k = 0, 1, 2, 3, 4, or 5 ( m = 2 k), and output ( n) wound on the multiplexer input of the first subtracter prediction block and prediction block comprising first, second and third subtracters, each of which comprises a memory buffer register, the multiplexer, the adder and the inverter unit; a quadratic prediction calculation subunit comprising three adders and an inverter, the output of the third adder being the output of the subunit; a sub-block for calculating a linear forecast from one adder, the output buses of which are mountingly shifted (to the right) by one bit towards the lower digits and are the output of the sub-block; a prediction dynamics control unit comprising a prediction time setting input register, the input of which is the first control input of the device defining a forecast interval, an inverter, a counter and a multiplexer, the output buses of the prediction time setting input register being connected directly to the first input of the multiplexer shifted to the mounting right three digits - to the second input of the multiplexer and mountingly shifted to the left by one digit, through the inverter - to the counter input, the multiplexer output is connected to the address inputs of the mult Iplexers of all three subtractors; a subunit for calculating the first derivative, which includes three adders, the output of the latter is the output of the subunit with the code of the first derivative (y ' n-1 ) at the second (n-1) -th calculation point of the input history buffer; a timing unit of a forecast block comprising a delay element, a trigger, a pulse generator, an AND element, and a shift register; the averaging adder discrete outputs of the sub-blocks of quadratic and linear forecasts, the output buses of which are mountingly shifted to the right by one bit; a dynamic prediction code correction scheme containing three adders, an inverter and a multiplexer; a subunit for counting process speed increments containing a scheme for generating the absolute value of the first derivative (y ' n-1 ), two series-connected storage registers of the current y' n-1 [(nT)] and the previous one of ' n-1 [(n-1) T] process speed samples, two parallel channels (for increasing and decreasing) for calculating the increment of the process speed, each of which includes a comparator, two AND elements, a four-digit increment counter, an OR element, and a mode trigger, with the output of the first AND element in each channel connected to the counter input of the counter and to the reset bus at “0” of the counter of another channel, the output of the OR element is connected to the installation input at “1” of the mode trigger and to the write bus of the counter of the forecast dynamics control unit, and the direct transfer output of this counter is connected to the reset bus to the “0” of the trigger, direct (“1”) output of which is connected to the address inputs of the multiplexers of the dynamics control unit and the correction scheme of the forecast code for the dynamics, the output of the subunit of calculating the first derivative through the circuit of generating its absolute value is set to the input of the first register of the subunit of counting at arrays, and the outputs of both registers are connected, respectively, to the inputs of the comparators of both channels, to solve the problem, an additional subblock for correcting the forecast code in stationary mode from two adders is introduced into the prediction block, in which the first inputs of both adders are wired to the right of the adders the discharge bus of the output of the averaging adder, the second input of the first adder is connected to the inverter output of the third subtracter, and the output buses of the first adder, mountingly shifted to the right by one bit, are connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the first information input of the multiplier of the prediction code correction scheme, in which the outputs of the averaging adder and the inverter of the third subtracter are connected to the inputs of the first adder, the output buses of the first adder are connected directly to the first input of the second adder, mounting shifted by two digits to the right, with the second input of this adder and, mountingly shifted to the left by three digits, with the first input of the third adder, the second input of which is connected through the inverter is connected to the output of the second adder, the output of the third adder is connected to the second information input of the multiplexer, and the output of the multiplexer is the output of the device.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема одного канала блока сглаживания; на фиг. 3 - блок-схема узла тактирования блока прогноза; на фиг. 4 - схема формирования абсолютного значения скорости СП; на фиг. 5 - графическая интерпретация вывода формул коррекции кода прогноза на стационарном режиме и на динамике; приложение (на 6-ти листах) - результаты моделирования работы устройства на ЭВМ при обработке нестационарного случайного процесса.The invention is illustrated by drawings, which depict: in FIG. 1 is a block diagram of the proposed device; in FIG. 2 is a block diagram of one channel of a smoothing unit; in FIG. 3 is a block diagram of a timing unit of a forecast block; in FIG. 4 - diagram of the formation of the absolute value of the velocity of the joint venture; in FIG. 5 is a graphical interpretation of the derivation of the formulas for the correction of the forecast code in stationary mode and in dynamics; application (on 6 sheets) - the results of modeling the operation of a device on a computer during processing of a non-stationary random process.
Известны формулы операторов прогноза, полученные аналитически с помощью аппроксимирующих многочленов по четырем точкам (ординатам) буфера предыстории входного случайного дискретного процесса по способу наименьших квадратов (Милн В.Э. Численный анализ. М., «ИЛ», 1951, стр. 212), по аппроксимирующему многочлену второй степени (квадратичному):The known prediction operator formulas obtained analytically using approximating polynomials in four points (ordinates) of the buffer history of the input random discrete process by the least squares method (Milne V.E. Numerical analysis. M., IL, 1951, p. 212), by the approximating polynomial of the second degree (quadratic):
первой степени (линейному):first degree (linear):
Кроме того, известны формулы численного дифференцирования для равноотстоящих точек, выраженные через значения функции в этих точках (Демидович Б.П. и Марон И.А. Основы вычислительной математики. М., «ФМ», 1960, гл. XV, 
где уп - первая (текущая) расчетная точка (ордината);where y p is the first (current) calculated point (ordinate);
yп-1, yп-2, yп-3 - соответственно, вторая, третья и четвертая расчетные точки (ординаты) трехуровневого буфера хранения предыстории входной сглаженной дискретной последовательности. В численном анализе - это система равноотстоящих точек с шагом h, в реальном масштабе времени h - это время (глубина) прогноза, причем период хранения текущей информации в буферах памяти предыстории составляет три интервала прогноза Bt=3h.y p-1 , y p-2 , y p-3 - respectively, the second, third and fourth design points (ordinates) of the three-level buffer for storing the history of the input smoothed discrete sequence. In numerical analysis, this is a system of equally spaced points with a step h, in real time h is the forecast time (depth), and the period of storage of current information in the history memory buffers is three forecast intervals B t = 3h.
По аналогии с методами исчисления конечных разностей для численного дифференцирования и экстраполяции обозначим:By analogy with the methods of calculating finite differences for numerical differentiation and extrapolation, we denote:
Δy1=(2уп-yn-1) - как биразность первого уровня предыстории входной дискретной последовательности, т.е. разность между удвоенной текущей и предыдущей ординатой процесса;Δy 1 = (2y p -y n-1 ) - as the biodiversity of the first level of the history of the input discrete sequence, i.e. the difference between the doubled current and previous ordinates of the process;
Δу2=(2уп-1-yп-2) - биразность второго уровня предыстории;Δy 2 = (2y p-1 -y p-2 ) - biodiversity of the second level of history;
Δу3=(2уп-1-yп-3) - биразность третьего уровня предыстории.Δy 3 = (2y p-1 -y p-3 ) - biodiversity of the third level of history.
После преобразования уравнений (1), (2) и (3) с целью упрощения и с учетом биразностей получим следующие эмпирические выражения для формул численного дифференцирования и операторов квадратичного и линейного прогнозов:After transforming equations (1), (2) and (3) with the aim of simplification and taking into account biodiversity, we obtain the following empirical expressions for numerical differentiation formulas and quadratic and linear prediction operators:
Предлагаемое устройство реализует операторы прогноза и дифференцирования по формулам (4), (5) и (6), причем основными элементами схемы являются сумматор и блок инверторов, а умножение коэффициентов на слагаемые выполняются соответствующими монтажными сдвигами шин последних при вводе в сумматор. Такие операции на блок-схеме (см. фиг. 1) обозначены кружочком.The proposed device implements prediction and differentiation operators according to formulas (4), (5) and (6), the main elements of the circuit being an adder and an inverter unit, and multiplying the coefficients by the terms is carried out by the corresponding mounting shifts of the latter buses when entering the adder. Such operations in the flowchart (see Fig. 1) are indicated by a circle.
Устройство содержит (см. фиг. 1) блок сглаживания 1, состоящий из многоканального цифрового сглаживающего устройства 2 на m=32 последовательно соединенных каналах (см. авт. св. СССР №686034, кл. G06F 15/32, 1979 и №748417, 1980), регистра 3 задания степени сглаживания (к) и мультиплексора 4, и блок прогноза, содержащий три последовательно соединенных вычитателя 5, 6, и 7, каждый из которых включает в себя буфер регистровой памяти 8 из (А) последовательно соединенных регистров 9, мультиплексор 10, блок инверторов 11 (в предположении, что мультиплексор не имеет инверсных выходов) и сумматор 12; субблок 13 расчета квадратичного прогноза, содержащий блок инверторов 14, первый 15, второй 16 и третий 17 сумматоры, выход последнего является выходом субблока; субблок 18 расчета линейного прогноза из сумматора 19, шины выхода которого, монтажно сдвинутые на один разряд вправо (в сторону младших разрядов), являются выходом субблока; сумматор 20 усреднения выходов обоих субблоков прогноза 13 и 18; субблок расчета первой производной (y'n-1), в состав которого входят первый 22, второй 23 и третий 24 сумматоры, на выходе последнего устанавливается код оценки первой производной процесса в (n-1)-й расчетной точке буфера предыстории; субблок 25 подсчета приращений скорости процесса, содержащий схему 26 формирования абсолютного значения скорости (y'n-1), включающей в себя (см. фиг. 4) мультиплексор 27 и инвертор 28, последовательно соединенные регистры 29 и 30 (формирующие буфер предыстории приращений скорости процесса), два компаратора 31 и 32, два элемента И 33 и 34, два 4-х разрядных счетчика 35 и 36 приращений скорости процесса (роста и снижения), два элемента И 37 и 38, элемент ИЛИ 39 и триггер режима 40 (ТГ); узел 41 управления динамикой прогноза, содержащий регистр 42 ввода виртуальной уставки времени прогноза, вход 43 которого является первым управляющим входом устройства, через который вводится время прогноза h=AT, где Τ - цикл работы устройства, А - количество (макс. адрес) регистров 9 в буфере 8 предыстории процесса (Η=3h - реальное время прогноза), инвертор 44, счетчик 45 продолжительности (2h) работы блока прогноза на динамике и мультиплексор 46; второй управляющий вход 47 ввода степени сглаживания (к) СП, информационный (хn) 48 и тактирующий (fT) 49 входы устройства; канал 50 (см. фиг. 2) сглаживающего устройства 2 состоит из сумматора 51 и регистра 52; узел 53 тактирования блока прогноза (см. фиг. 3) содержит элемент задержки 54, триггер 55, генератор импульсов 56 (fг), элемент И 57 и регистр сдвига 58; схема 59 коррекции кода прогноза на динамике содержит три сумматора 60, 61, и 62, инвертор 63 и мультиплексор 64, выход которого является выходом 65 устройства, дополнительный субблок 66 коррекции кода прогноза на стационарном режиме, сумматоры 67 и 68.The device comprises (see Fig. 1) a
Для определения момента перехода со стационарного режима на динамику используется субблок 25 подсчета приращений скорости процесса, в котором фиксируется серия из 8-ми подряд приращений роста (или снижения) скорости процесса. Приращение - это результат сравнения на каждом такте текущего и предыдущего значения первой производной процесса в (n-1)-й расчетной точке буфера предыстории. С переходом на динамику (ТГ=1) устройство начинает работать не с полным (h), а усеченным в 8 раз буфером предыстории, т.е. в расчете кода прогноза участвуют только текущие («свежие») дискреты входного процесса, соответственно, получаемый код прогноза дает точную картину изменения (роста или снижения) входного процесса на динамике, но только для уменьшенного в 8 раз времени (глубины) прогноза hk=h/8 (условно, его можно назвать технологическим).To determine the moment of transition from the stationary mode to the dynamics, a
Для приведения кода прогноза на стационарном режиме к утроенному интервалу H=3h в устройство введен дополнительный субблок 66 коррекции кода прогноза. Графическая интерпретация алгоритма работы этого субблока, опирающаяся на постулат о линейной аппроксимации медианы входного процесса, представлена на фиг. 5, где Δ1=(Υn+1-Yn-3) и Δ3=(Υn+3-Yn-3) - корректирующие разности прогноза на стационарном режиме, тогда по известным соотношениям в подобных треугольниках имеем:To bring the forecast code in stationary mode to the tripled interval H = 3h, an additional prediction
Уравнение (7) реализовано в предложенном устройстве в дополнительном субблоке 66 коррекции кода прогноза на стационарном режиме для утроенного времени (глубины) прогноза H=3h.Equation (7) is implemented in the proposed device in an
Приведение кода прогноза на динамике к утроенному интервалу H=3h осуществляется в схеме 59 коррекции кода прогноза. Графическая интерпретация алгоритма работы этой схемы, опирающаяся также на постулат о линейной аппроксимации медианы входного процесса, представлена на фиг. 5.The prediction code on the dynamics is reduced to the tripled interval H = 3h in the forecast
Пусть ΔΚ=(Yk n+1-Yk n-3) - корректирующая разность прогноза на динамике, hk=h/8, h=8hk, ΔR3=Υd n+3-Υk n-3, тогда, в соответствии с известными соотношениями сторон в подобных треугольниках, имеем:Let ΔΚ = (Y k n + 1 -Y k n-3 ) be the correction forecast difference on the dynamics, h k = h / 8, h = 8h k , ΔR 3 = Υ d n + 3-3 k n - 3 , then, in accordance with the known aspect ratios in similar triangles, we have:
Уравнение (8) реализовано в предложенном устройстве в схеме 59 коррекции кода прогноза на динамике для утроенного времени (глубины) прогноза H=3h.Equation (8) is implemented in the proposed device in the
Цикл работы устройства состоит из двух тактов. В первом - завершает работу блок сглаживания 1, каждый канал которого реализует оператор экспоненциального сглаживания Υn+1=1/2(Xn+Υn-1). Эффективность сглаживания выбирается заданием со входа 47 степени k=0, 1, 2, 3, 4 или 5, которая в свою очередь определяет число задействованных каналов сглаживания m=2k(1, 2, 4, 8, 16 или 32).The cycle of the device consists of two clock cycles. In the first - terminates the
Во втором такте узел тактирования 53 первой серией минитактов ("а", "b", "с") инициирует работу трех вычитателей 5, 6, и 7, субблоков 13, 18, и 21 расчета по формулам (6), (4) и (5) первой производной, квадратичной и линейной составляющих блока прогноза. Сумма кодов последних усредняется Υn+1=Yn+1[SR]=(Υn+1[ΚΒ4]+Yn+1[ЛH4])/2 в сумматоре 20 и выдается в дополнительный субблок 66 и схему 59 коррекции кода прогноза. Вторая серия минитактов ("d", "е", "f") формирует работу субблока 25 подсчета приращений скорости процесса. Субблок: предназначен для переключения стационарного (ТГ=0) режима на динамику (ТГ=1). Тактовым сигналом ("d") в регистр 30 из регистра 29 переписывается предыдущая y'n-1[(n-l)T], а в последний - текущая у'η-1[nΤ] дискрета абсолютного значения скорости процесса. Субблок можно разделить на два параллельных канала подсчета количества приращений скорости процесса: падающей и возрастающей. Рассмотрим работу последнего: при положительном соотношении А>В (y'n-1[nT]>y'n-1[(n-1)T]) в компараторе 31 тактовый сигнал ("е") поступает на счетный вход счетчика приращений 35 и одновременно сбрасывает в «0» счетчик 36 другого канала. Поступление на счетчик 35 подряд Nd=8 и более импульсов означает, что процесс из стационарного режима перешел на динамику. Высокий уровень («1») выхода 4-го разряда счетчика 35 разрешает сигналу ("f") установить триггер режима 40 в «1» (ТГ=1) и переписать из регистра 42 в счетчик 45 узла 41 управления динамикой в инверсном коде количество тактов (2h), т.е. время работы устройства на динамическом режиме. Прямой выход («1») триггера 40 разрешает выдачу кода прогноза Yd n+3 на динамике (уже соответствующему утроенному времени прогноза 3h) с сумматора 62 схемы коррекции 59 кода прогноза на динамике через мультиплексор 64 на выход устройства 65 и переключает мультиплексор 46 узла 41 управления динамикой на работу блока прогноза только с 1/8 частью буфера предыстории процесса, соответственно, с hk=h/8 (технологическим) интервалом (временем) прогноза.In the
Переход устройства с динамики на стационарный режим осуществляется сбросом в «0» триггера режима (ТГ=0) импульсом прямого переноса счетчика 45 узла управления 41, т.е. только после заполнения на 66% (2h) буфера предыстории процесса новой информацией на новом режиме. Соответственно, мультиплексор 46 переключается на выдачу в буфер предыстории заданного (виртуального) интервала времени h, а мультиплексор 64 - на выход устройства скорректированного кода прогноза Υn+3 для утроенного времени прогноза H=3h.The device switches from dynamics to stationary mode by resetting the mode trigger (TG = 0) to “0” by the direct transfer pulse of
В приложении приведены результаты моделирования работы устройства. Колонка №6:The appendix contains the results of modeling the operation of the device. Column No. 6:
ΔΡk=(Υn[w+3h]-Υn+3) - погрешность прогноза с коррекцией на динамике (ТГ=1),ΔΡ k = (Υ n [w + 3h] -Υ n + 3 ) - forecast error with correction on the dynamics (TG = 1),
колонка №8:column number 8:
ΔΡ=(Υn[w+3h]-Υn+3[SR]) - погрешность прогноза без коррекции на динамике.ΔΡ = (Υ n [w + 3h] -Υ n + 3 [SR]) is the forecast error without correction for the dynamics.
Введение в устройство дополнительного субблока 66 и коррекция схемы 59 позволяет в три раза сократить объем регистровой памяти буферов 8 предыстории процесса, без какого-либо существенного ущерба для точности прогноза.The introduction of an
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016104367A RU2629643C2 (en) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Adaptive digital predictor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016104367A RU2629643C2 (en) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Adaptive digital predictor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016104367A RU2016104367A (en) | 2017-08-14 |
| RU2629643C2 true RU2629643C2 (en) | 2017-08-30 |
Family
ID=59633168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016104367A RU2629643C2 (en) | 2016-02-09 | 2016-02-09 | Adaptive digital predictor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2629643C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720218C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Digital predictive device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU479118A1 (en) * | 1973-07-09 | 1975-07-30 | Харьковский Филиал Опытно-Кострукторского Бюро Автоматики | Predictive computing device |
| EP1510943A1 (en) * | 2002-05-31 | 2005-03-02 | Celestar Lexico-Sciences, Inc. | Interaction predicting device |
| RU2451328C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Adaptive digital predictor |
| RU2455682C1 (en) * | 2011-07-08 | 2012-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Digital predictor |
-
2016
- 2016-02-09 RU RU2016104367A patent/RU2629643C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU479118A1 (en) * | 1973-07-09 | 1975-07-30 | Харьковский Филиал Опытно-Кострукторского Бюро Автоматики | Predictive computing device |
| EP1510943A1 (en) * | 2002-05-31 | 2005-03-02 | Celestar Lexico-Sciences, Inc. | Interaction predicting device |
| RU2451328C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Adaptive digital predictor |
| RU2455682C1 (en) * | 2011-07-08 | 2012-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) | Digital predictor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720218C1 (en) * | 2019-06-07 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Digital predictive device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016104367A (en) | 2017-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2451328C1 (en) | Adaptive digital predictor | |
| RU2446454C1 (en) | Digital predictor | |
| RU2450343C1 (en) | Digital predicting and differentiating device | |
| RU2455682C1 (en) | Digital predictor | |
| US5936870A (en) | Arithmetic operating device for digital signal processing and method therefor | |
| CN110058201B (en) | Method for realizing multi-waveform multi-rate time domain pulse pressure based on FPGA resource multiplexing | |
| RU2680217C1 (en) | Digital predictor | |
| RU2517316C1 (en) | Adaptive digital predictor | |
| RU2622852C1 (en) | Adaptive digital smoothing and predictive device | |
| RU2475831C1 (en) | Adaptive digital predicting and differentiating device | |
| RU2477887C1 (en) | Digital predictor | |
| RU2517317C1 (en) | Adaptive digital predicting and differentiating device | |
| RU2517322C1 (en) | Adaptive digital predicting and differentiating device | |
| RU2629643C2 (en) | Adaptive digital predictor | |
| RU2626338C1 (en) | Adaptive digital smoothing and predictive device | |
| RU2535467C1 (en) | Adaptive digital differentiating and predicting device | |
| EP2156563B1 (en) | Circuit with a successive approximation analog to digital converter | |
| RU2449350C1 (en) | Digital predicting and differentiating device | |
| RU2515215C1 (en) | Digital predicting and differentiating device | |
| RU2629641C1 (en) | Digital predictor | |
| RU2470359C1 (en) | Digital predicting and differentiating device | |
| RU2643645C2 (en) | Digital predictive device | |
| RU2680215C1 (en) | Adaptive digital predictor | |
| RU2459241C1 (en) | Digital predictor | |
| RU2446461C2 (en) | Digital predictor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180210 |