RU2535467C1 - Adaptive digital differentiating and predicting device - Google Patents

Adaptive digital differentiating and predicting device Download PDF

Info

Publication number
RU2535467C1
RU2535467C1 RU2014106102/08A RU2014106102A RU2535467C1 RU 2535467 C1 RU2535467 C1 RU 2535467C1 RU 2014106102/08 A RU2014106102/08 A RU 2014106102/08A RU 2014106102 A RU2014106102 A RU 2014106102A RU 2535467 C1 RU2535467 C1 RU 2535467C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
subunit
unit
adder
Prior art date
Application number
RU2014106102/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Камиль Хабибович Гильфанов
Павел Павлович Павлов
Геннадий Саяфович Магданов
Азат Назипович Хуснутдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
Priority to RU2014106102/08A priority Critical patent/RU2535467C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2535467C1 publication Critical patent/RU2535467C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: result is achieved by adaptive digital differentiating and predicting device, which comprises: a smoothing unit, a single-channel subunit of smoothing from the adder and register, the subunit of deviation ratio setting, the subunit of valid deviations, the subunit of unit incrementation, the subunit of control of dynamic characteristic, the information, the first control and timing inputs of the device; the timing node of the prediction unit, the prediction unit comprising the subunits of the quadratic and linear prediction, the control node of prediction dynamics, two subunits of calculation of second derivatives and the adaptation unit, in order to improve the forecast accuracy in the control node of prediction dynamics the clock rate divider (CRD) is integrated for recovery of time setting (interval) of the prediction.
EFFECT: improving the accuracy of prediction at the stage of recovery of the predetermined time of prediction after completion of the transitional operating regime of the device and its entry to a new steady regime.
9 dwg

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 устройство (патент РФ №2459241, МТЖ G06F 17/00, 20.08.2012, бюл. №23), содержащее блок сглаживания и блок прогноза, в состав которого входят: три вычитателя, узел управления динамикой прогноза, два субблока квадратичного и линейного прогнозов. Устройство функционально ограничено.A digital prediction device is known (RF patent No. 2459241, MTZh G06F 17/00, 08/20/2012, bull. No. 23), which contains a smoothing unit and a forecast unit, which includes: three subtractors, a prediction dynamics control unit, two quadratic subunits, and linear forecasts. 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 призводной в (n-1)-й и (n-2)-й расчетных точках предыстории входного процесса и блок адаптации.The closest in technical essence to the claimed device is the adaptive digital predictive device selected as a prototype (RF patent No. 2451328, IPC G06F 15/00, 05.20.2012, bull. No. 14), containing a smoothing unit and a forecast unit, which includes : three subtractors, a prediction dynamics control unit, two subblocks of quadratic and linear forecasts, two subblocks of calculating the second lead-in at the (n-1) th and (n-2) th calculation points of the input process history and the adaptation block.

Это устройство, как и аналоги, работает, как правило, в двух режимах: стационарном и переходном (динамическом). Последний может быть вызван, например, пуском (включением) устройства, ускорением, виражом, переходом с одного стационарного режима на другой и т.п., т.е. почти скачкообразным изменением входного процесса. Естественно, на этом режиме операция прогноза исключается и восстанавливается с началом нового стационарного режима путем последовательного увеличения времени прогноза до заданной уставки. На этом этапе восстановления для прототипа характерно существенное снижение точности прогноза.This device, like its analogs, works, as a rule, in two modes: stationary and transitional (dynamic). The latter can be caused, for example, by starting (turning on) the device, accelerating, bending, switching from one stationary mode to another, etc., i.e. an almost abrupt change in the input process. Naturally, in this mode, the forecast operation is excluded and restored with the beginning of a new stationary mode by successively increasing the forecast time to the specified setting. At this stage of recovery, the prototype is characterized by a significant decrease in the accuracy of the forecast.

Техническая задача для предлагаемого устройства заключается в повышении точности прогноза на этапе восстановления заданного времени прогноза после завершения переходного режима работы устройства и выхода его на новый стационарный режим.The technical problem for the proposed device is to increase the accuracy of the forecast at the stage of restoring the specified forecast time after the transition mode of the device and its transition to a new stationary mode.

Поэтому в адаптивном цифровом дифференцирующем и прогнозирующем устройстве, в состав которого входят: блок сглаживания, содержащий сумматор, первый и второй реверсивные счетчики, одноканальный субблок сглаживания из последовательно соединенных сумматора и регистра, субблок задания соотношения отклонений, содержащий регистр, счетчик и элемент задержки, субблок действительных отклонений, содержащий блок инверторов, два компаратора и элемент И, субблок единичных приращений, содержащий два элемента И и инвертор, субблок управления динамической характеристикой (СУДХ), содержащий два формирователя импульсов, элемент ИЛИ, счетчик, три элемента И и триггер режима, информационный выход блока сглаживания, информационный, первый управляющий и тактирующий входы устройства; узел тактирования блока прогноза, содержащий элемент задержки, триггер, генератор импульсов, элемент И и регистр сдвига; блок прогноза, содержащий первый, второй и третий вычитатели, каждый из которых содержит блок регистровой памяти, мультиплексор, блок инверторов и сумматор, субблок линейного прогноза из одного сумматора, выходные шины которого монтажно сдвинуты на один разряд в сторону младших разрядов, первый субблок расчета второй производной ( y n-1 '' )

Figure 00000001
во второй (n-1)-й расчетной точке предыстории входного процесса из блока инверторов и сумматора, второй субблок расчета второй производной ( y n-2 '' )
Figure 00000002
в третьей (n-2)-й расчетной точке предыстории входного процесса из двух последовательно соединенных сумматоров, субблок квадратичного прогноза, содержащий два последовательно соединенных сумматора, на оба входа слагаемых первого сумматора которого заведены, соответственно, информационные выходы первого и второго субблоков расчета вторых производных, а выход первого сумматора подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом субблока линейного прогноза, блок адаптации, содержащий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на оба входа которого заведены шины знаковых разрядов выходных сумматоров обоих субблоков расчета вторых производных, инвертор, первый и второй элементы И, триггер и мультиплексор, оба информационных входа которого подключены к выходам субблоков квадратичного и линейного прогнозов, а выход мультиплексора является первым информационным выходом устройства, узел управления динамикой прогноза (УУДП), содержащий регистр ввода уставки времени прогноза, вход которого является вторым управляющим входом устройства, задающим интервал прогноза, компаратор, инвертор, элемент И и счетчик восстановления уставки, информационный выход которого заведен на адресные шины мультиплексоров всех трех вычитателей, первый вход элемента И подключен к выходу инвертора, а выход - к счетному входу счетчика восстановления, шина сброса в «0» которого соединена с выходом второго элемента И СУДХ блока сглаживания (U0), для решения поставленной задачи в узел управления динамикой прогноза введен делитель тактовой частоты (ДТЧ) восстановления уставки, содержащий элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ и счетчик, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И СУДХ блока сглаживания (Ua) и через элемент задержки - к первому входу элемента И ДТЧ, второй вход которого соединен с информационным выходом n-го разряда счетчика, выход элемента И заведен на второй вход элемента И УУДП и на второй вход элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И СУДХ блока сглаживания (U0), а выход элемента ИЛИ соединен с шиной сброса в «0» счетчика.Therefore, in an adaptive digital differentiating and predictive device, which includes: a smoothing unit containing an adder, first and second reversible counters, a single-channel smoothing subunit from a series-connected adder and a register, a subunit for defining the deviation ratio, containing a register, counter and delay element, a subunit actual deviations, containing a block of inverters, two comparators and an element And, a subunit of unit increments, containing two elements And and an inverter, a subunit of control dynam physical characteristic (SUDH), containing two pulse shapers, an OR element, a counter, three AND elements and a mode trigger, the information output of the smoothing unit, information, the first control and clock inputs of the device; a timing unit of a forecast block comprising a delay element, a trigger, a pulse generator, an AND element, and a shift register; a prediction block containing the first, second and third subtracters, each of which contains a register memory block, a multiplexer, an inverter block and an adder, a linear prediction block from one adder, the output buses of which are mountingly shifted one bit toward the lower digits, the first calculation subunit second derivative ( y n-1 '' )
Figure 00000001
in the second (n-1) -th calculation point of the history of the input process from the block of inverters and the adder, the second sub-block of the calculation of the second derivative ( y n-2 '' )
Figure 00000002
in the third (n-2) -th calculation point of the input process history of two series-connected adders, a quadratic prediction subunit containing two series-connected adders, the information outputs of the first and second subunits of calculating the second derivatives are connected to both inputs of the terms of the first adder and the output of the first adder is connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the linear prediction subunit, an adaptation block containing the element EXCLUSIVE OR, on both inputs of which the busbars of the sign bits of the output adders of both subunits of calculating the second derivatives are connected, an inverter, the first and second elements of AND, a trigger and a multiplexer, both information inputs of which are connected to the outputs of the subunits of quadratic and linear forecasts, and the multiplexer output is the first information output the device, the forecast dynamics control unit (PDS), comprising a register for inputting the forecast time setting, the input of which is the second control input of the device defining the interval of node, comparator, inverter, AND element and setpoint recovery counter, the information output of which is connected to the address buses of the multiplexers of all three subtractors, the first input of the And element is connected to the inverter output, and the output to the counting input of the recovery counter, whose reset bus is “0” which connected to the output of the second element AND SUDH of the smoothing unit (U 0 ), to solve the problem, a clock divider (DTCH) for setting the restoration containing the delay element, element And, element t OR and a counter, the counting input of which is connected to the output of the third AND SUDH element of the smoothing unit (U a ) and through the delay element, to the first input of the And DTCH element, the second input of which is connected to the information output of the n-th category of the counter, the output of the And element is wound up to the second input of the AND SLE element and the second input of the OR element, the first input of which is connected to the output of the second element AND SUDH of the smoothing unit (U 0 ), and the output of the OR element is connected to the reset bus at “0” of the counter.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок-схема блока сглаживания; на фиг.3 - блок-схема одноканального субблока сглаживания; на фиг.4 - блок-схема узла тактирования блока прогноза; на фиг.5 - блок-схема блока прогноза; на фиг.6 и 7 - таблицы результатов моделирования работы устройства на этапе восстановления заданного времени прогноза после завершения переходного режима и выхода его на новый стационарный режим для линейного входного случайного процесса; на фиг.8 и 9 - соответственно для нелинейного (квадратичного).The invention is illustrated by drawings, which depict: in Fig.1 - a block diagram of the proposed device; figure 2 is a block diagram of a smoothing unit; figure 3 is a block diagram of a single-channel anti-aliasing subunit; Fig. 4 is a block diagram of a timing unit of a forecast block; figure 5 is a block diagram of a forecast block; 6 and 7 are tables of the results of modeling the operation of the device at the stage of restoring the specified forecast time after the transition mode is completed and it enters a new stationary mode for a linear input random process; on Fig and 9, respectively, for non-linear (quadratic).

Известны формулы операторов прогноза, полученные аналитически с помощью аппроксимирующих многочленов по четырем точкам (ординатам) предыстории входного случайного дискретного процесса по способу наименьших квадратов (Милн В.Э. Численный анализ. М.: «ИЛ», 1951, стр.212). Оператор прогноза по аппроксимирующему многочлену второй степени (квадратичному) по четырем точкам предыстории имеет вид:The predictor operator formulas are known that are obtained analytically using approximating polynomials at four points (ordinates) of the history of the input random discrete process using the least squares method (Milne V.E. Numerical analysis. M.: IL, 1951, p. 212). The prediction operator for an approximating polynomial of the second degree (quadratic) for four historical points has the form:

y п + 1 = 1 4 ( 9 y п 3 y п 1 5 у п 2 + 3 у п 3 ) ,                   ( 1 )          [ КВ4 ]

Figure 00000003
y P + one = one four ( 9 y P - 3 y P - one - 5 at P - 2 + 3 at P - 3 ) , ( one ) [ KB4 ]
Figure 00000003

или по эмпирической формуле (в первом приближении):or according to the empirical formula (as a first approximation):

у п + 1 = 1 4 ( 8 у п 2 у n 1 4 у n 2 + 2 у n 3 ) .                 (2)        [ КВ4 ]

Figure 00000004
at P + one = one four ( 8 at P - 2 at n - one - four at n - 2 + 2 at n - 3 ) . (2) [ KB4 ]
Figure 00000004

Оператор прогноза по аппроксимирующему многочлену первой степени (линейному) по четырем точкам предыстории имеет вид:The prediction operator for an approximating polynomial of the first degree (linear) for four historical points has the form:

у п + 1 = 1 2 ( 2 у п + у п 1 у п 3 ) ,                                 (3)        [ ЛН4 ]

Figure 00000005
at P + one = one 2 ( 2 at P + at P - one - at P - 3 ) , (3) [ LN4 ]
Figure 00000005

где yп - первая (текущая) расчетная точка (ордината);where y p - the first (current) calculated point (ordinate);

yп-1, yп-2, yп-3 - соответственно, вторая, третья и четвертая расчетные точки (ординаты) трехуровневой предыстории входной сглаженной дискретной последовательности. В численном анализе - это система равноотстоящих точек с шагом h, в реальном масштабе времени h - интервал между точками (ординатами), т.е. время (глубина) прогноза (H).y p-1 , y p-2 , y p-3 - respectively, the second, third and fourth design points (ordinates) of the three-level 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 interval between points (ordinates), i.e. forecast time (depth) (H).

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:

Δy2=(2yп-yп-1) - как биразность первого уровня предыстории входной дискретной последовательности, т.е. разность между удвоенной текущей и предыдущей ординатой процесса;Δy 2 = (2y p -y p-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;

Δy2=(2yп-1-yп-2) - биразность второго уровня предыстории;Δy 2 = (2y p-1 -y p-2 ) - biodiversity of the second level of history;

Δy3=(2yп-1-yп-3) - биразность третьего уровня предыстории.Δy 3 = (2y p-1 -y p-3 ) - biodiversity of the third level of history.

Известны формулы численного дифференцирования для равноотстоящих точек, выраженные через значения функции в этих точках (Дж. Поллард. Справочник по вычислительным методам статистики. М.: «ФС», 1982, стр.62), в частности, для четырех точек имеем:Known formulas for numerical differentiation for equally spaced points expressed in terms of the function values at these points (J. Pollard. A Handbook of Computational Methods of Statistics. M .: FS, 1982, p. 62), in particular, for four points we have:

у n 1 ' ' = 1 h 2 ( у n 2 у n 1 + у n 2 ) ,                                     (4)

Figure 00000006
at n - one '' '' = one h 2 ( at n - 2 at n - one + at n - 2 ) , (four)
Figure 00000006

у n 2 ' ' = 1 h 2 ( у n 1 2 у n 2 + у n 3 ) .                                  (5)

Figure 00000007
at n - 2 '' '' = one h 2 ( at n - one - 2 at n - 2 + at n - 3 ) . (5)
Figure 00000007

После преобразования уравнений (2), (3) и (4) с целью упрощения и с учетом биразностей получим следующие эмпирические выражения для формул численного дифференцирования и операторов квадратичного и линейного прогнозов:After transforming equations (2), (3) and (4) with the aim of simplification and taking into account biodiversity, we obtain the following empirical expressions for the numerical differentiation formulas and the quadratic and linear prediction operators:

у n 1 ' ' = 1 h 2 ( у n 2 у n 1 + у n 2 ) = 1 h 2 ( у n Δ у 2 ) ,          (6)

Figure 00000008
at n - one '' '' = one h 2 ( at n - 2 at n - one + at n - 2 ) = one h 2 ( at n - Δ at 2 ) , (6)
Figure 00000008

у n 2 ' ' = 1 h 2 ( у n 1 2 у n 2 + у n 3 ) ,                                   (7)

Figure 00000009
at n - 2 '' '' = one h 2 ( at n - one - 2 at n - 2 + at n - 3 ) , (7)
Figure 00000009

у n + 1 = 1 2 ( Δ у 1 + Δ у 3 ) ,                                                  (8)     [ ЛН4 ]

Figure 00000010
at n + one = one 2 ( Δ at one + Δ at 3 ) , (8) [ LN4 ]
Figure 00000010

у n + 1 = Δ у 1 + Δ у 2 1 2 ( Δ у 3 + у n 1 ) , [ К В 4 ]

Figure 00000011
at n + one = Δ at one + Δ at 2 - one 2 ( Δ at 3 + at n - one ) , [ TO AT four ]
Figure 00000011

илиor

у n + 1 = у n + 1 [ Л Н 4 ] + [ у n 1 ' ' ] + [ у n 2 ' ' ] ,                               (9)       [ КВ4 ]

Figure 00000012
at n + one = at n + one [ L N four ] + [ at n - one '' '' ] + [ at n - 2 '' '' ] , (9) [ KB4 ]
Figure 00000012

Предлагаемое устройство реализует операторы прогноза и дифференцирования по формулам (6), (7), (8) и (9), 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.5) обозначены кружочком.The proposed device implements prediction and differentiation operators according to formulas (6), (7), (8) and (9), 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 into the adder . Such operations on the block diagram (see figure 5) are indicated by a circle.

Устройство содержит (см. фиг.1) блок сглаживания 1, блок прогноза 2 и блок адаптации 3. Блок сглаживания 1 (см. патент РФ №2444123, МПК H03H 17/04, 27.02.2012, бюл. №6) содержит (см. фиг.2) сумматор 4, субблок 5 действительных отклонений, содержащий блок инверторов 6, два компаратора 7.1 и 7.2 и элемент И 8, первый реверсивный счетчик 9, субблок 10 задания соотношения отклонений, содержащий регистр 11, счетчик 12 и элемент задержки 13, субблок 14 единичных приращений, содержащий инвертор 15 и два элемента И 16.1 и 16.2, второй реверсивный счетчик 17, субблок 18 управления динамической характеристикой, содержащий два формирователя импульсов 19.1 и 19.2, элемент ИЛИ 20, счетчик 21, три элемента И 22.1, 22.2, 22.3 и триггер режима 23; информационный вход 24 блока сглаживания и устройства, первый управляющий 25 и тактирующий (fT) 26 входы устройства и блока сглаживания; одноканальный субблок сглаживания 27 (по авт. св. СССР №748417, кл. G06F 15/32, 1980), содержащий (см. фиг.3) последовательно соединенные сумматор 28 и регистр 29; информационный выход 30. Узел тактирования 31 блока прогноза содержит (см. фиг.4) элемент задержки 32, триггер 33, генератор импульсов (fГ) 34, элемент И 35 и регистр сдвига 36. Блок прогноза 2 (см. фиг.5) содержит первый 37, второй 38 и третий 39 вычитатели, каждый из которых содержит блок регистровой памяти 40 из (А) последовательно соединенных регистров 41, мультиплексор 42, блок инверторов 43 (в предположении, что мультиплексор не имеет инверсных выходов) и сумматор 44; субблок 45 квадратичного прогноза, содержащий первый 46 и второй 47 сумматоры, выход последнего является информационным выходом субблока; субблок 48 линейного прогноза, содержащий сумматор 49; узел управления динамикой прогноза (УУДП) 50, содержащий регистр 51 ввода и хранения уставки времени прогноза, вход 52 которого является вторым управляющим входом устройства, задающим время прогноза Н=АТ (Т - цикл работы устройства, А - максимальный адрес регистра памяти 41 блока 40), компаратор 53, инвертор 54, элемент И 55, счетчик 56 восстановления уставки, делитель 57 тактовой частоты восстановления уставки, содержащий счетчик 58, элемент задержки 59, элемент И 60 и элемент ИЛИ 61; субблок 62 расчета второй производной во второй (n-1)-й расчетной точке предыстории входного процесса, состоящий из блока инверторов 63, сумматора 64 и второго информационного выхода 65 устройства, субблок 66 расчета второй производной в третьей (n-2)-й расчетной точке предыстории входного процесса, содержащий первый сумматор 67, второй сумматор 68 и третий информационный выход 69 устройства. Блок адаптации 3 содержит (см. фиг.5) элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 70, инвертор 71, два элемента И 72.1 и 72.2, триггер 73, мультиплексор 74 и первый информационный выход 75 устройства.The device contains (see Fig. 1) a smoothing block 1, a forecast block 2 and an adaptation block 3. The smoothing block 1 (see RF patent No. 2444123, IPC H03H 17/04, 02.27.2012, bull. No. 6) contains (see 2) an adder 4, a subunit 5 of actual deviations, comprising a block of inverters 6, two comparators 7.1 and 7.2 and an element And 8, a first reversible counter 9, a subunit 10 for setting the deviation ratio, comprising a register 11, a counter 12 and a delay element 13, subunit 14 of unit increments, comprising an inverter 15 and two elements And 16.1 and 16.2, a second reversible counter 17, a dynamic control subunit 18 a characteristic comprising two pulse shapers 19.1 and 19.2, an OR element 20, a counter 21, three AND elements 22.1, 22.2, 22.3 and a mode 23 trigger; information input 24 of the smoothing unit and the device, the first control 25 and clock (f T ) 26 inputs of the device and the smoothing unit; single-channel smoothing subunit 27 (according to ed. St. USSR No. 748417, class G06F 15/32, 1980), comprising (see FIG. 3) adder 28 connected in series and register 29; information output 30. The timing unit 31 of the forecast block contains (see FIG. 4) a delay element 32, a trigger 33, a pulse generator (f G ) 34, an And 35 element and a shift register 36. Prediction block 2 (see FIG. 5) contains the first 37, second 38 and third 39 subtracters, each of which contains a block of register memory 40 from (A) series-connected registers 41, a multiplexer 42, a block of inverters 43 (assuming that the multiplexer does not have inverse outputs) and an adder 44; a quadratic prediction subunit 45 containing the first 46 and second 47 adders, the output of the latter is the information output of the subunit; a linear prediction subunit 48 comprising an adder 49; prediction dynamics control unit (UPDF) 50, which contains a register 51 for input and storage of the forecast time settings, input 52 of which is the second control input of the device that sets the forecast time Н = АТ (Т - device operation cycle, А - maximum memory register address 41 of block 40 ), a comparator 53, an inverter 54, an AND 55 element, a set point recovery counter 56, a set point recovery clock divider 57 comprising a counter 58, a delay element 59, an And 60 element, and an OR element 61; a subunit 62 for calculating the second derivative in the second (n-1) -th calculation point of the input process history, consisting of a block of inverters 63, an adder 64 and a second information output 65 of the device, a subunit 66 for calculating the second derivative in the third (n-2) -th calculation an input process history point comprising a first adder 67, a second adder 68, and a third information output 69 of the device. The adaptation unit 3 contains (see FIG. 5) an EXCLUSIVE OR element 70, an inverter 71, two AND elements 72.1 and 72.2, a trigger 73, a multiplexer 74, and a first information output 75 of the device.

Цикл работы устройства состоит из 5-ти тактов. Блок сглаживания 1 работает в двух режимах: стационарном и динамическом (переходном), причем все операции выполняются в нем за один (1-й) такт. На стационарном режиме блок сглаживает входной случайный дискретный процесс, детерминированная основа (медиана) которого может иметь постоянный, линейный или нелинейный (квадратичный) характер изменения во времени. Блок сглаживания 1 (см. фиг.2) реализует следующую модификацию оператора сигнатурного экспоненциального сглаживания:The cycle of the device consists of 5 cycles. The smoothing unit 1 operates in two modes: stationary and dynamic (transitional), and all operations are performed in it in one (1st) cycle. In stationary mode, the unit smooths the input random discrete process, the deterministic basis (median) of which can have a constant, linear or non-linear (quadratic) character of change in time. The smoothing unit 1 (see figure 2) implements the following modification of the operator of signature exponential smoothing:

у n = у n 1 + s i g n [ 1 K ( x n у n 1 ) ] ,                              (10)

Figure 00000013
at n = at n - one + s i g n [ one K ( x n - at n - one ) ] , (10)
Figure 00000013

где xn и yn - входная и выходная дискреты;where x n and y n are the input and output discrete;

α=1/K - параметр сглаживания, K - параметр адаптации;α = 1 / K is the smoothing parameter, K is the adaptation parameter;

Δxn=(xn-yn-1) - текущие отклонения от медианы процесса.Δx n = (x n -y n-1 ) - current deviations from the median of the process.

В качестве критерия эффективности (точности) сглаживания выбрано соотношение d между нулевыми и действительными отклонениями Δxn. Последние формируют текущие единичные приращения обоего знака выходной дискреты в соответствии с сигнатурной функцией в (10):As a criterion for the effectiveness (accuracy) of smoothing, the ratio d between zero and actual deviations Δx n is chosen. The latter form the current unit increments of both signs of the output discretes in accordance with the signature function in (10):

sign[Δxn/K]=0 для [Δxn-K]<0 (Δxn - нулевые отклонения),sign [Δx n / K] = 0 for [Δx n -K] <0 (Δx n are zero deviations),

sign[Δxn/K]=1 для [Δxn-K]>0 (Δxn - действительные отклонения).sign [Δx n / K] = 1 for [Δx n -K]> 0 (Δx n are real deviations).

На стационарном режиме (D=0 - признак режима) блок 1 сглаживает входную случайную последовательность дискрет до уровня заданного соотношением d (реальный диапазон d=7÷190), которое заносится перед началом работы устройства со входа 25 в регистр 11 субблока 10 задания соотношения отклонений. Последний представляет собой управляемый делитель частоты, например, при d=7 на выходе прямого переноса счетчика 12 появляется каждый седьмой тактовый импульс со входа 26, который через элемент задержки 13 перезаписывает инверсный код d из регистра 11 в счетчик 12 (для следующего цикла работы делителя) и вычитает «1» из первого реверсивного счетчика 9, содержащего код параметра адаптации K.In stationary mode (D = 0 - a sign of mode), block 1 smooths the input random sequence of discrete to the level specified by the relation d (real range d = 7 ÷ 190), which is entered before the device starts from input 25 into register 11 of subunit 10 of the deflection ratio . The latter is a controllable frequency divider, for example, at d = 7, the output of the direct transfer of counter 12 is every seventh clock pulse from input 26, which, through delay element 13, overwrites the inverse code d from register 11 to counter 12 (for the next divider cycle) and subtracts “1” from the first reverse counter 9 containing the adaptation parameter code K.

Процесс адаптивного сглаживания заключается в следующем. Пусть (при определенном коде К в счетчике 9) возросла дисперсия входного дискретного процесса, т.е. возросло число действительных отклонений Δxn (обоих знаков). После сравнения их с параметром адаптации K на выходе блоков компараторов 7.1 и 7.2 субблока 5 (играющего роль отрицательной обратной связи) устанавливаются логические «1» (режим работы компараторов: [Δxn>K]=«1», [Δxn<K]=«0»), поступающие на вход элемента И 8. Так как на стационарном режиме триггер режима 23 находится в состоянии «0» (D=0), то с его инверсного выхода на первый вход элемента И 8 субблока 5 также поступает логическая «1». Высокий уровень сигнала на всех входах элемента И 8 разрешает прохождение тактовых импульсов с входа 26 на суммирующий вход первого реверсивного счетчика 9 (код K в последнем увеличивается) и на вторые входы элементов И 16.1 и 16.2 субблока единичных приращений 14. Сигнал с выхода одного из них (в зависимости от знака отклонения) поступает на суммирующий (или вычитающий) вход второго реверсивного счетчика 17 результата сглаживания, т.е. реализуется сигнатурная функция (10). Процесс роста К приведет к снижению числа действительных отклонений и будет продолжаться до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие, т.е. число импульсов, поступивших от субблока 10 на вычитающий вход счетчика 9, будет равно числу импульсов, поступивших на его суммирующий вход от субблока 5, а дисперсия выходной сглаженной дискретной последовательности останется неизменной (для d=7: на одно действительное отклонение должно приходиться семь нулевых).The adaptive smoothing process is as follows. Let (for a certain code K in counter 9), the variance of the input discrete process increase, i.e. the number of actual deviations Δx n (of both signs) increased. After comparing them with the adaptation parameter K at the output of the comparator blocks 7.1 and 7.2 of the subunit 5 (playing the role of negative feedback), logical “1” is set (the mode of operation of the comparators: [Δx n > K] = “1”, [Δx n <K] = "0") received at the input of element And 8. Since in the stationary mode the trigger of mode 23 is in the state "0" (D = 0), then from its inverse output to the first input of element And 8 of subunit 5, a logical "one". A high level of the signal at all inputs of the And 8 element allows the passage of clock pulses from input 26 to the summing input of the first reverse counter 9 (the K code in the last increases) and to the second inputs of the And 16.1 and 16.2 elements of the subunit of unit increments 14. The signal from the output of one of them (depending on the sign of the deviation) is fed to the summing (or subtracting) input of the second reverse counter 17 of the smoothing result, i.e. the signature function (10) is implemented. The growth process of K will lead to a decrease in the number of actual deviations and will continue until a dynamic equilibrium sets in, i.e. the number of pulses received from subunit 10 to the subtracting input of counter 9 will be equal to the number of pulses received at its summing input from subunit 5, and the variance of the output smoothed discrete sequence will remain unchanged (for d = 7: there must be seven zero deviations per actual deviation) .

Переходный (динамический) режим может быть вызван запуском, ускорением, виражом, переходом с одного стационарного режима на другой и т.д., т.е. почти скачкообразным изменением процесса. Для сглаживания входной дискретной последовательности на переходных (динамических) режимах (D=1) используется одноканальный субблок сглаживания 27 (см. фиг.3), который реализует следующий оператор экспоненциального сглаживания: yn=½(xn+yn-1), т.е. с минимальной степенью сглаживания и, соответственно, с минимальным фазовым сдвигом (запаздыванием) выходной дискреты. Субблок 27 работает на обоих режимах, инициируется тактовыми импульсами со входа 26 в регистр 29, но используется только на переходном (динамическом) режиме. Для стационарного случайного процесса вероятность появления серии, например, из m=8 (восьми) отклонений от медианы (детерминированной основы) процесса одного знака подряд, в соответствии с геометрическим законом распределения вероятностей, равна:Transient (dynamic) mode can be caused by starting, accelerating, bending, switching from one stationary mode to another, etc., i.e. an almost abrupt change in the process. To smooth the input discrete sequence in transient (dynamic) modes (D = 1), a single-channel smoothing subunit 27 is used (see Fig. 3), which implements the following exponential smoothing operator: y n = ½ (x n + y n-1 ), those. with a minimum degree of smoothing and, accordingly, with a minimum phase shift (delay) of the output discrete. Subunit 27 operates in both modes, is initiated by clock pulses from input 26 to register 29, but is used only in transition (dynamic) mode. For a stationary random process, the probability of a series, for example, of m = 8 (eight) deviations from the median (deterministic basis) of a single sign in a row, in accordance with the geometric law of probability distribution, is:

P(x=m)=(½)m+1=1/512≈0,002,P (x = m) = (½) m + 1 = 1 / 512≈0.002,

т.е. настолько мала, что можно считать появление такой серии началом переходного режима. Субблок 18 фиксирует такую серию и работает следующим образом. Так как для стационарного режима наиболее вероятны отклонения разных знаков, то при смене знака в сумматоре 4 с «плюс» на «минус» и наоборот срабатывают формирователи импульсов 19.1 или 19.2 и через элемент ИЛИ 20 сбрасывают в «0» счетчик 21 и триггер режима 23 (D=0). На динамическом режиме (формирователи 19 не срабатывают) на счетчик 21 (например, 4- разрядный) непременно поступит восемь импульсов подряд с тактового входа 26. На выходе старшего разряда счетчика 21 установится логическая «1», высокий уровень сигнала которого обеспечит прохождение через первый элемент И 22.1 тактирующего импульса, который установит триггер режима 23 в «1» (D=1). Последний сигналом с инверсного выхода заблокирует работу субблока 5 действительных отклонений и, соответственно, субблока 14 единичных приращений, а высоким уровнем сигнала прямого выхода разрешит через второй элемент И 22.2 перезапись дискрет с одноканального субблока сглаживания 27 во второй реверсивный счетчик 17 результата сглаживания.those. so small that the appearance of such a series can be considered the beginning of a transitional regime. Subunit 18 captures such a series and works as follows. Since for the stationary mode the deviations of different signs are most likely, when the sign in the adder 4 changes from “plus” to “minus” and vice versa, the pulse shapers 19.1 or 19.2 are triggered and through the element OR 20 they reset counter 21 and trigger 23 to “0” (D = 0). In dynamic mode (the shapers 19 do not work), eight pulses will certainly come to the counter 21 (for example, 4-bit) from the clock input 26. At the output of the high-order bit of the counter 21, a logical “1” will be set, the high signal level of which will ensure passage through the first element And 22.1 clock pulse, which sets the trigger of mode 23 to "1" (D = 1). The last signal from the inverse output will block the operation of the subunit 5 of the actual deviations and, accordingly, the subunit of 14 unit increments, and by the high level of the direct output signal it will allow the discretization from the single-channel smoothing subunit 27 to the second reversal counter 17 of the smoothing result through the second element And 22.2.

По окончании переходного режима в сумматоре 4 неизбежно возникнут отклонения разных знаков, что приведет к срабатыванию формирователей импульсов 19 и, соответственно, к переключению триггера режима 23 в состояние «0» (стационарный режим сглаживания, D=0).At the end of the transition mode, in the adder 4, deviations of different signs will inevitably occur, which will lead to the operation of the pulse shapers 19 and, accordingly, to the switching of the trigger of mode 23 to the state “0” (stationary smoothing mode, D = 0).

Операции прогнозирования выполняются за три такта, соответственно, 2-й, 3-й и 4-й. Формируются они серией из трех тактирующих импульсов от узла тактирования 31 (см. фиг.4). Тактирующий импульс с входа 26 обнуляет триггер 33 и записывает «1» в младший разряд сдвигового регистра 36. Тот же тактирующий импульс, задержанный элементом задержки 32, устанавливает в «1» триггер 33, разрешая тем самым прохождение импульсов от генератора 34 через элемент И 35 в регистр сдвига 36, на шинах младших разрядов которого («а», «б», «в», «г») и появляется вышеуказанная серия (причем fГ>>fТ). Во 2-м такте производится запись ординаты текущей (первой) расчетной точки yп в первый регистр 41 блока 40 регистровой памяти первого вычитателя 37. Одновременно происходит перезапись (сдвиг) всех предшествующих ординат в соседние регистры 41 (т.е. формируется предыстория входного процесса). На адресный вход мультиплексора 42 со счетчика 56 восстановления уставки поступает код адреса (А) ординаты предыстории, записанному перед началом работы устройства со второго управляющего входа 52 в регистр 51 ввода и хранения уставки времени прогноза (Н=AT). В соответствии с этим адресом ордината с выхода мультиплексора 42 (уже как вторая расчетная точка yп-1) через блок инверторов 43 поступает на вход второго слагаемого сумматора 44, на входе первого слагаемого которого стоит удвоенная ордината предшествующей расчетной точки yп. На выходе сумматора первого вычитателя 37 устанавливается биразность 1-го уровня предыстории входной дискретной последовательности. В 3-м и 4-м тактах производятся операции аналогичные описанным выше, но уже для второго 38 и третьего 39 вычитателей, на выходах которых устанавливаются, соответственно, биразности 2-го и 3-го уровней предыстории. Все сумматоры в устройстве - комбинационные. По завершении 4-го такта на выходе субблока 45 в соответствии с эмпирической формулой (9) устанавливается код оценки квадратичного (нелинейного) прогноза для нестационарной входной дискретной последовательности, на выходе субблока 48 в соответствии с формулой (8) - код оценки линейного прогноза для стационарной или медленно меняющейся входной дискретной последовательности, на выходе 65 субблока 62 в соответствии с формулой (6) - код оценки второй производной во второй (n-1)-й расчетной точке предыстории входного процесса, а на выходе 64 субблока 61 в соответствии с формулой (7) - код оценки второй производной в третьей (n-2)-й расчетной точке предыстории входного процесса.Forecasting operations are performed in three cycles, respectively, 2nd, 3rd and 4th. They are formed by a series of three clock pulses from the clock node 31 (see figure 4). A clock pulse from input 26 resets trigger 33 and writes “1” to the least significant bit of the shift register 36. The same clock pulse, delayed by delay element 32, sets trigger 33 to “1”, thereby allowing pulses from generator 34 to pass through element I 35 into the shift register 36, on the tires of the least significant bits of which ("a", "b", "c", "d") the above series appears (moreover, f Г >> f Т ). In the 2nd step, the ordinate of the current (first) calculated point y p is recorded in the first register 41 of the block 40 of the register memory of the first subtractor 37. At the same time, all previous ordinates are overwritten (shifted) to neighboring registers 41 (i.e., the background of the input process is formed ) At the address input of the multiplexer 42 from the counter 56 restore the settings receives the address code (A) of the ordinate of the history recorded before starting the device from the second control input 52 in the register 51 for input and storage of the forecast time settings (H = AT). In accordance with this address, the ordinate from the output of the multiplexer 42 (already as the second calculation point y p-1 ) through the inverter block 43 is fed to the input of the second term of the adder 44, the first term of which is doubled the ordinate of the previous calculation point y p . The output of the adder of the first subtractor 37 establishes the biodiversity of the 1st level of the history of the input discrete sequence. In the 3rd and 4th steps, operations are performed similar to those described above, but already for the second 38 and third 39 subtracters, the outputs of which are set, respectively, biodities of the 2nd and 3rd levels of history. All adders in the device are combination. At the end of the 4th cycle, at the output of subunit 45, in accordance with the empirical formula (9), a quadratic (non-linear) prediction estimation code for a non-stationary discrete input sequence is set, and at the output of subunit 48, in accordance with formula (8), a linear prediction estimation code for a stationary or a slowly varying input discrete sequence, at the output 65 of the subunit 62, in accordance with formula (6), is the code for evaluating the second derivative at the second (n-1) -th calculation point of the input process history, and at the output of 64 subunit 61, in accordance with formula (7) - the code for evaluating the second derivative at the third (n-2) -th calculation point of the input process history.

В 5-м такте сигнал с выхода («г») регистра сдвига 36 узла тактирования 31 в зависимости от сочетания знаков вторых производных устанавливает триггер 73 блока адаптации 3 в состояние «1» (квадратичный прогноз) или в «0» (линейный прогноз). Прямой выход триггера 73, как адресный вход мультиплексора 74, обеспечивает выбор и передачу на выход 75 устройства соответствующего кода оценки прогноза.In the 5th step, the signal from the output (“g”) of the shift register 36 of the clock unit 31, depending on the combination of the signs of the second derivatives, sets the trigger 73 of the adaptation unit 3 to the state “1” (quadratic forecast) or to “0” (linear forecast) . The direct output of the trigger 73, as the address input of the multiplexer 74, provides the selection and transmission to the device output 75 of the corresponding forecast estimation code.

Узел управления динамикой прогноза 50 предназначен для исключения операции прогноза на динамических (переходных) режимах (D=1) работы устройства путем сброса в «0» счетчика 56 восстановления уставки и счетчика 58 делителя 57 тактовой частоты тактирующим сигналом (U0) из субблока 18 управления динамической характеристикой блока сглаживания. Нулевой адрес счетчика 56 на адресных шинах всех трех мультиплексоров 42 вычитателей обеспечит на все время переходного режима расчет и установку на выходах обоих субблоков прогноза 45 и 48 кода текущей дискреты yn минимально сглаженного входного процесса.The prediction dynamics control unit 50 is designed to exclude the prediction operation in dynamic (transient) modes (D = 1) of the device operation by resetting to “0” the counter 56 for restoring the setpoint and the counter 58 for the clock divider 57 with a clock signal (U 0 ) from the control subunit 18 dynamic characteristic of the smoothing block. The zero address of the counter 56 on the address buses of all three multiplexers 42 of the subtractor will ensure the calculation and installation of the current discrete code y n of a minimally smoothed input process at the outputs of both prediction subunits 45 and 48.

С переходом устройства на стационарный режим работы (D=0) триггер режима 23 субблока 18 разрешит прохождение тактирующих импульсов со входа 26 через открытый элемент И 22.3, делитель 57, элемент И 55 на счетный вход (Ua) счетчика 56 восстановления уставки. Рост кода адреса h в этом счетчике (h=aT, а=1, 2, 3, … А), т.е. восстановление заданного времени прогноза Н, будет продолжаться с каждым циклом до тех пор, пока он не станет равным заданному в регистре 51 хранения уставки h=H. Компаратор 53 (режим работы: [H=h]→«1», [Н≠h]→«0») в этом случае через ключ 54 и элемент И 55 закроет счетный вход счетчика 56.With the transition of the device to the stationary mode of operation (D = 0), the trigger of mode 23 of the subunit 18 will allow the passage of clock pulses from input 26 through the open element And 22.3, divider 57, element And 55 to the counting input (U a ) counter 56 restore settings. The growth of the address code h in this counter (h = aT, a = 1, 2, 3, ... A), i.e. the restoration of the set forecast time H will continue with each cycle until it becomes equal to the set h = H set in the storage register 51. The comparator 53 (operating mode: [H = h] → “1”, [Н ≠ h] → “0”) in this case, through the key 54 and the element And 55 will close the counter input of the counter 56.

Если на этапе восстановления заданной уставки, например, для Н=4 (см. таблицы на фиг.6 и 8) не использовать делитель 57 (коэффициент деления K=1), то уставка прогноза восстановится уже к 4-му циклу (N=4), однако погрешность прогноз (Δпр) до 11-го цикла (N=11) восстановления будет существенной. Она обусловлена тем, что в расчетах операторов прогнозов на этом этапе участвуют ординаты трех уровней предыстории процесса, в которых все еще находится информация от предыдущего (переходного) режима.If at the stage of restoring the setpoint, for example, for Н = 4 (see tables in Figs. 6 and 8), do not use divider 57 (division ratio K = 1), then the forecast setpoint will be restored by the 4th cycle (N = 4 ), however, the forecast error (Δ CR ) before the 11th cycle (N = 11) of the recovery will be significant. It is due to the fact that the ordinates of three levels of the process history, in which information from the previous (transitional) mode is still located, are involved in the calculations of the forecast operators at this stage.

Если же на этапе восстановления уставки (см. таблицы на фиг.7 и 9) используется делитель 57 (коэффициент деления K=4: к элементу И 60 подключен выход 3-го разряда счетчика 58), то, хотя темп восстановления уставки несколько увеличивается (заканчивается на 13-м цикле, N=13), погрешность прогноза уменьшается в (2÷2,5) раза за счет использования в расчетах операторов прогноза свежей информации из всех уровней предыстории на новом стационарном режиме.If, at the stage of restoring the setpoint (see tables in Figs. 7 and 9), a divider 57 is used (division ratio K = 4: the output of the 3rd digit of counter 58 is connected to element 60), then although the rate of restoration of the setpoint is slightly increased ( ends at the 13th cycle, N = 13), the forecast error decreases (2 ÷ 2.5) times due to the use of fresh information from all levels of the history in the calculations of forecast operators in the new stationary mode.

Claims (1)

Адаптивное цифровое дифференцирующее и прогнозирующее устройство, в состав которого входят: блок сглаживания, содержащий сумматор, первый и второй реверсивные счетчики, одноканальный субблок сглаживания из последовательно соединенных сумматора и регистра, субблок задания соотношения отклонений, содержащий регистр, счетчик и элемент задержки, субблок действительных отклонений, содержащий блок инверторов, два компаратора и элемент И, субблок единичных приращений, содержащий два элемента И и инвертор, субблок управления динамической характеристикой (СУДХ), содержащий два формирователя импульсов, элемент ИЛИ, счетчик, три элемента И и триггер режима, информационный выход блока сглаживания, информационный, первый управляющий и тактирующий входы устройства; узел тактирования блока прогноза, содержащий элемент задержки, триггер, генератор импульсов, элемент И и регистр сдвига; блок прогноза, содержащий первый, второй и третий вычитатели, каждый из которых содержит блок регистровой памяти, мультиплексор, блок инверторов и сумматор, субблок линейного прогноза из одного сумматора, выходные шины которого монтажно сдвинуты на один разряд в сторону младших разрядов, первый субблок расчета второй производной (y′′n-1) во второй (n-1)-й расчетной точке предыстории входного процесса из блока инверторов и сумматора, второй субблок расчета второй производной (y′′n-2) в третьей (n-2)-й расчетной точке предыстории входного процесса из двух последовательно соединенных сумматоров, субблок квадратичного прогноза, содержащий два последовательно соединенных сумматора, на оба входа слагаемых первого сумматора которого заведены, соответственно, информационные выходы первого и второго субблоков расчета вторых производных, а выход первого сумматора подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом субблока линейного прогноза, блок адаптации, содержащий элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на оба входа которого заведены шины знаковых разрядов выходных сумматоров обоих субблоков расчета вторых производных, инвертор, первый и второй элементы И, триггер и мультиплексор, оба информационных входа которого подключены к выходам субблоков квадратичного и линейного прогнозов, а выход мультиплексора является первым информационным выходом устройства, узел управления динамикой прогноза (УУДП), содержащий регистр ввода уставки времени прогноза, вход которого является вторым управляющим входом устройства, задающим интервал прогноза, компаратор, инвертор, элемент И и счетчик восстановления уставки, информационный выход которого заведен на адресные шины мультиплексоров всех трех вычитателей, первый вход элемента И подключен к выходу инвертора, а выход - к счетному входу счетчика восстановления, шина сброса в «0» которого соединена с выходом второго элемента И СУДХ блока сглаживания (U0), отличающееся тем, что в узел управления динамикой прогноза введен делитель тактовой частоты (ДТЧ) восстановления уставки, содержащий элемент задержки, элемент И, элемент ИЛИ и счетчик, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И СУДХ блока сглаживания (Ua) и через элемент задержки - к первому входу элемента И ДТЧ, второй вход которого соединен с информационным выходом n-го разряда счетчика, выход элемента И заведен на второй вход элемента И УУДП и на второй вход элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И СУДХ блока сглаживания (U0), а выход элемента ИЛИ соединен с шиной сброса в «0» счетчика. An adaptive digital differentiating and predicting device, which includes: a smoothing unit containing an adder, first and second reversible counters, a single-channel smoothing subunit from a series-connected adder and register, a subunit for defining the deviation ratio, containing a register, counter and delay element, a subunit of actual deviations containing a block of inverters, two comparators and an element And, a subunit of unit increments, containing two elements And and an inverter, a subunit of control of dynamic x teristics (sudha) comprising two of the pulse, an OR gate, a counter, three AND gates and the trigger mode, a smoothing information output unit information, the first control inputs and the timing device; a timing unit of a forecast block comprising a delay element, a trigger, a pulse generator, an AND element, and a shift register; a prediction block containing the first, second and third subtracters, each of which contains a register memory block, a multiplexer, an inverter block and an adder, a linear prediction block from one adder, the output buses of which are mountingly shifted one bit toward the lower digits, the first calculation subunit second the derivative (y ′ ′ n-1 ) at the second (n-1) calculation point of the history of the input process from the inverter unit and the adder, the second subunit of the calculation of the second derivative (y ′ ′ n-2 ) in the third (n-2) - th calculation point of the history of the input percent csa from two series-connected adders, a quadratic prediction subunit containing two series-connected adders, on both inputs of the terms of the first adder which are connected, respectively, the information outputs of the first and second subunits of the calculation of the second derivatives, and the output of the first adder is connected to the first input of the second adder, the second the input of which is connected to the output of the linear prediction subunit, an adaptation block containing an EXCLUSIVE OR element, on both inputs of which buses of significant discharges are wound the output adders of both subunits of the calculation of the second derivatives, the inverter, the first and second elements of I, a trigger and a multiplexer, both of which information inputs are connected to the outputs of the subunits of quadratic and linear forecasts, and the output of the multiplexer is the first information output of the device, the unit for forecast dynamics control (УУД), containing a register for entering the forecast time setting, the input of which is the second control input of the device that sets the forecast interval, comparator, inverter, AND element, and recovery counter a set point, the information output of which is connected to the address buses of the multiplexers of all three subtractors, the first input of the AND element is connected to the output of the inverter, and the output is connected to the counting input of the recovery counter, the reset bus to “0” of which is connected to the output of the second element AND of the SUDH of the smoothing unit ( U 0 ), characterized in that in the forecast dynamics control unit a clock frequency divider (DTCH) of setting recovery is introduced, containing a delay element, an AND element, an OR element, and a counter, the counting input of which is connected to the output of the third electric of the AND SUDH element of the smoothing unit (U a ) and through the delay element to the first input of the And DTCH element, the second input of which is connected to the information output of the n-th category of the counter, the output of the And element is connected to the second input of the And U-DO element and to the second input of the OR element the first input of which is connected to the output of the second AND SUDH element of the smoothing unit (U 0 ), and the output of the OR element is connected to the reset bus at “0” of the counter.
RU2014106102/08A 2014-02-18 2014-02-18 Adaptive digital differentiating and predicting device RU2535467C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106102/08A RU2535467C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Adaptive digital differentiating and predicting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106102/08A RU2535467C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Adaptive digital differentiating and predicting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2535467C1 true RU2535467C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106102/08A RU2535467C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Adaptive digital differentiating and predicting device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2535467C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622852C1 (en) * 2016-08-01 2017-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Adaptive digital smoothing and predictive device
RU2622851C1 (en) * 2016-08-01 2017-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Adaptive digital predictive device
RU2629641C1 (en) * 2016-08-01 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Digital predictor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1104533A1 (en) * 1982-06-18 1984-07-23 Серпуховское Высшее Военное Командное Училище Им.Ленинского Комсомола Device for predicting conditions of installations
US6859170B2 (en) * 1999-04-21 2005-02-22 The Johns Hopkins University Extended kalman filter for autonomous satellite navigation system
RU2446454C1 (en) * 2011-01-12 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predictor
RU2449350C1 (en) * 2011-05-13 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predicting and differentiating device
RU2450343C1 (en) * 2011-03-16 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predicting and differentiating device
RU2451328C1 (en) * 2011-05-31 2012-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Adaptive digital predictor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1104533A1 (en) * 1982-06-18 1984-07-23 Серпуховское Высшее Военное Командное Училище Им.Ленинского Комсомола Device for predicting conditions of installations
US6859170B2 (en) * 1999-04-21 2005-02-22 The Johns Hopkins University Extended kalman filter for autonomous satellite navigation system
RU2446454C1 (en) * 2011-01-12 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predictor
RU2450343C1 (en) * 2011-03-16 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predicting and differentiating device
RU2449350C1 (en) * 2011-05-13 2012-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Digital predicting and differentiating device
RU2451328C1 (en) * 2011-05-31 2012-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (КГЭУ) Adaptive digital predictor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622852C1 (en) * 2016-08-01 2017-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Adaptive digital smoothing and predictive device
RU2622851C1 (en) * 2016-08-01 2017-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Adaptive digital predictive device
RU2629641C1 (en) * 2016-08-01 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Digital predictor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2451328C1 (en) Adaptive digital predictor
RU2450343C1 (en) Digital predicting and differentiating device
RU2455682C1 (en) Digital predictor
CN111143989B (en) Frequency adjustment amount calculation method, module, system, storage medium, and device
RU2446454C1 (en) Digital predictor
RU2517316C1 (en) Adaptive digital predictor
RU2535467C1 (en) Adaptive digital differentiating and predicting device
RU2517317C1 (en) Adaptive digital predicting and differentiating device
RU2517322C1 (en) Adaptive digital predicting and differentiating device
RU2475831C1 (en) Adaptive digital predicting and differentiating device
RU2477887C1 (en) Digital predictor
RU2515215C1 (en) Digital predicting and differentiating device
RU2470359C1 (en) Digital predicting and differentiating device
RU2680217C1 (en) Digital predictor
Fukushima Analytical computation of generalized Fermi–Dirac integrals by truncated Sommerfeld expansions
RU2449350C1 (en) Digital predicting and differentiating device
RU2622852C1 (en) Adaptive digital smoothing and predictive device
CN106056254B (en) Wind power prediction error simulation method considering influence of output level
RU2459241C1 (en) Digital predictor
RU2629641C1 (en) Digital predictor
RU2629643C2 (en) Adaptive digital predictor
Pekalp et al. Power series expansions for the probability distribution, mean value and variance functions of a geometric process with gamma interarrival times
RU2444123C1 (en) Adaptive smoothing device
Ishak et al. Implicit block method for solving neutral delay differential equations
RU2720219C1 (en) Adaptive digital predictive device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160219