Пристрій для узагальнення суми нечітких та стохастичних даних

Пристрій для узагальнення суми нечітких і стохастичних даних, що містить генератор тактових імпульсів і лічильник, вхід якого з'єднаний із виходом генератора тактових імпульсів, перший і другий помножувачі, який відрізняється тим, що в пристрій введено два джерела опорних значень, два блоки схем збігу, комутатор "п" входів на один вихід і комутатор "п" входів на "п" виходів, блок ЛІНІЙНОГО перетворення, блок перемноження, блок інтегрування, причому вихід лічильника під'єднаний до входу блока ЛІНІЙНОГО перетворення, вихід якого під'єднаний до керуючого входу другого блока схем збігу, виходи другого джерела опорних значень під'єднані до входів першого помножувача, виходи якого під'єднані до опорних входів другого блока схем збігу, виходи якого під'єднані до керуючих входів комутатора "п" входів на "п" виходів, під'єднаних до першого входу блока перемноження, виходи якого під'єднані до входів другого помножувача, виходи першого джерела опорних значень під'єднані до опорних входів першого блока схем збігу, керуючий вхід якого під'єднаний до виходу лічильника, виходи першого блока схем збігу під'єднані до керуючих входів комутатора "п" входів на один вихід, що під'єднаний до другого входу блока перемноження Винахід відноситься до обчислювальної техніки і може бути використаний для узагальнення суми нечітких і стохастчних даних Відомий пристрій для обчислення згортки функцій (А С №686038 G06g7/19), що містить розподільник, суматор, блок перетворення частоти, масштабний блок і блоки пам'яті по числу блоків множення Недоліком даного пристрою є те, що він не дозволяє узагальнювати суму нечітких і стохастичних даних, тому що не містить елементів, що забезпечують визначення суми нечітких і стохастичних даних Відомий пристрій для моделювання випадкових процесів (А С №385285 G06f15/36), що містить центральний процесор, АЗП, блок керування розподілом неоднозначної ВІДПОВІДІ І датчик випадкових чисел Недоліком даного пристрою є те, що він не дозволяє узагальнювати суму нечітких і стохастичних даних Найбільш близьким по технічній суті до запропонованого винаходу є пристрій для визначення значень функції належності (А С №1317454 від 24 05 85, МКИ G06F15/36), що містить генератор тактових імпульсів, два лічильники, два блоки для визначення значень функції належності, два помножувача, блок порівняння, елемент І, блок пам'яті, генератор пачок імпульсів, блок пам'яті значень носія нечіткого відношення й елемент затримки причому вихід першого лічильника з'єднаний із першим входом першого помножувача із входом першого блока визначення значень функції належності, вихід якого з'єднаний із першим входом другого помножувача, вхід генератора тактових імпульсів з'єднаний із виходом переповнення першого лічильника, а вихід - із входом установки в "0" другого лічильника і входом запуску генератора пачок імпульсів, вихід якого з'єднаний із лічильником входу другого лічильника і через елемент затримки - із першим входом елемента І, вихід другого лічильника з'єднаний з адресним входом блока пам'яті значень носія нечіткого відношення, вихід якого з'єднаний із другим входом першого помножувача і входом другого блока визначення функції належності, вихід якого з'єднаний із другим входом другого помножувача, вихід якого з'єднаний із першим виходом блока порівняння й інформаційного входу блока пам'яті, адресний вхід і вихід якого з'єднані ВІДПОВІДНО З ВИХОДОМ першого со (О З 46342 помножувача і другого входу блока порівняння, і операцією кон'юнкції вихід якого з'єднаний із другим входом елемента І, О ,Г( Х 1 вихід якого з'єднаний з входом дозволу записузчитування блока пам'яті де [і - характеристика взаємозвязку нечітких Недоліком даного пристрою є те, що він не доЗМІННИХ Хі І Х2 зволяє узагальнювати суму нечітких і стохастичУзагальнюючу функцію р(х) можна охарактених даних, так як не містить елементів, що забезризувати початковими і центральними моментами печують урахування параметрів розподілу і пов'язаними із ними характеристиками ймовірностей стохастичного даного В основу даного винаходу поставлено задачу Перший початковий момент т х = fxp(x)dx створення пристрою для узагальнення суми нечітких і стохастичних даних, в якому за рахунок введення нових блоків та зв'язків між ними досягаєтьДругий початковий момент т Х 2 Jx2p(x)d> ся узагальнення суми нечітких і стохастичних даних, що призводить до розширення функціонаДругий центральний момент льних можливостей 2 Поставлена задача вирішується тим, що в D Y = J(x-m x ) p(x)dx пристрій, що містить генератор тактових імпульсів і лічильник, вхід якого з'єднаний із виходом генеДругий змішаний центральний момент ратора тактових імпульсів, перший і другий множники, введено два джерела опорних значень, два , )dx.|dx; - mх, Х-, - І Т Ь блоки схем збігу, комутатор "п" входів на один вихід і комутатор "п" входів на "п" виходів, блок ЛІУзагальнюючу функцію суми двох величин НІЙНОГО перетворення, блок перемноження, блок можна знайти із співвідношення інтегрування, причому вихід лічильника під'єднаний до входу блока ЛІНІЙНОГО перетворення, вихід P Y M = JPx(*,y-x)Jx якого під'єднани' до керуючого входу другого бло-00 ка схем збігу, виходи другого джерела опорних Для визначення узагальнюючої функції резначень під'єднані до входів першого помножувазультату підсумовування необхідно знайти вираз ча, виходи якого під'єднай до опорних входів друдля двохмірної узагальнюючої функції початкових гого блока схем збігу, виходи якого під'єднані до даних Двохмірна узагальнююча функція може керуючих входів комутатора "п" входів на "п" вихобути подана у вигляді дів, під'єднаних до першого входу блока перемноження, виходи якого під'єднані до входів другого Рх(Хі,х 2 ) = р(х 1 )р Х з (х 2 /х 1 ) помножувача, виходи першого джерела опорних де РхДХг/Х-і) - умовна узагальнююча функзначень під'єднані до опорних входів першого блока схем збігу, керуючий вхід якого під'єднаний до ція Хг при заданому Хі виходу лічильника, виходи першого блока схем Для наближеного визначення визбігу під'єднані до керуючих входів комутатора "п" користаємо рівняння лінійної регресії входів на один вихід, що під'єднаний до другого входу блока перемноження m - т х, Х3/Х, = m Позитивний ефект - узагальнення суми нечітких і стохастичних даних, - досягається завдяки введенню в пристрій двох джерел опорних зна' чень, двох блоків схем збігу, комутатора "п" входів де DOCT - залишкова дисперсія Хг на один вихід і комутатора "п" входів на "п" вихоТаким чином, умовна узагальнююча функція дів, блока ЛІНІЙНОГО перетворення, блока переХ2 приблизно може бути знайдена з вихідної узамножування, блока інтегрування В результаті пристрій дозволяє визначити узагальнюючу функгальнюючої функції р х ( х 2 ) шляхом зсуву на вецію суми нечіткого і стохастичного даних личину Для стохастичного X узагальнююча функція DХ збігається за властивостями із ЩІЛЬНІСТЮ (дифеb = m /X, = Г Х,Х2 X2 1" т Х, ренціальним законом) розподілу ймовірностей х, Р(х) = f(x) і стиснення з коефіцієнтом І Для нечіткого X, значення якого задається фуDnf.T L 2 нкцією належності k= Р(х) = а(х) де а(х) - нормована функція належності тобто шляхом виконання ЛІНІЙНОГО перетвоа(х) рення ах == JJ Х Ja(x)dx X з операцією диз'юнкції а[(х є jx^xjjljfx є jx2,x2})]= а(х є + аХ є {х 2 і : 2 ~ т Х 2 /Х, Результат узагальнення суми стохастичного і нечіткого даних може бути інтерпретований у залежності від мети подальшого використання і як нечіткий, і як стохастичний При цьому обернене перетворення узагальнюючої функції у функцію 46342 належності виконується за правилом а(х) = Р(Х) / Pmax(x), а в закон розподілу ймовірностей за правилом Jp(x)d> На фіг зображена структурна схема пристрою для узагальнення суми нечітких і стохастичних даних Пристрій містить генератор тактових імпульсів 1, лічильник 2, два джерела опорних значень 3 і 4, два блоки схем збігу 5 і 6, комутатор "п" входів на один вихід 7, комутатор "п" входів на "п" виходів 8, блок ЛІНІЙНОГО перетворення 9, два помножувача 10 та 11, блок перемноження 12, блок інтегрування 13, причому вихід лічильника під'єднай до входу блока ЛІНІЙНОГО перетворення вихід якого під'єднай до керуючого входу другого блока схем збігу, виходи другого джерела опорних значень під'єднані до входів першого помножувача, виходи якого під'єднані до опорних входів другого блока схем збігу, виходи якого під'єднані до керуючих входів комутатора "п" входів на "п" виходів, під'єднаних до першого входу блока перемноження, виходи якого під'єднай до входів другого помножувача, виходи першого джерела опорних значень під'єднані до опорних входів першого блока схем збігу, керуючий вхід якого під'єднай до виходу лічильника, виходи першого блока схем збігу під'єднані до керуючих входів комутатора "п" входів на один вихід, що під'єднай до другого входу блока перемноження Пристрій працює наступним чином Робота пристрою заснована на використанні узагальнюючої функції Диференціальну функцію розподілу ймовірностей f(x2) і нормовану функцію належності ан(х-і) стохастичного Х2 і нечіткого хі даних ВІДПОВІДНО, задають у вигляді "п" дискретних значень пропорційних їхнім значенням у точках дискретизації хм і X2j Зазначені значення подають одночасно ВІДПОВІДНО на входи комутатора "п" входів на один вихід 7 і комутатора "п" входів на "п" виходів 8 На вхід блока ЛІНІЙНОГО перетворення 9 подають ЛІНІЙНО змінюючиєся значення, що формується генератором тактових імпульсів 1 і лічильником 2, пропорційне поточним значенням хі За допомогою блока ЛІНІЙНОГО перетворення 9 формують значення, пропорційне функції, яка ЛІНІЙНО залежить ВІД Хі аіхі + а0, яке подають на керуючий вхід другого блока схем збігу 6, у якому значення функції ЛІНІЙНО залежної від хі порівнюють з опорними значеннями, одержуваними за допомогою другого джерела опорних значень 4 і множника 10, пропорційними поточним значенням Таким чином, на керуючі входи комутатора "п" входів на "п" виходів 8 надходять значення, що залишають усі ключі, координати котрих у і х-А задовільняють співвідношенню X2j = а 2 у+ аіхі + а0 Тоді на виході комутатора "п" входів на "п" виходів 8 формують значення пропорційні значенням функції f(a2y + аіхі + ао) - диференціальної функції розподілу ймовірностей стохастичного даного в точках дискретизації х-А, які надходять на перший вхід блока перемножування 12 ЛІНІЙНО ЗМІНЮЮЧИЄСЯ значення, вироблюване генератором тактових імпульсів 1 і лічильником 2, пропорційне поточним значенням х-і, надходить на керуючий вхід першого блока схем збігу 5, у якому значення пропорційне поточному значенню хі порівнюють з опорними значеннями, вироблюваними першим джерелом опорних значень 3, що надходять на опорні входи першого блока схем збігу 5 і пропорційних х-м При збігу значення пропорційного поточному значенню хі з одним з опорних значень х-м, відбувається спрацьовування однієї зі схем збігу першого блока схем збігу 5 і підключення ВІДПОВІДНОГО входу комутатора "п" входів на один вихід 7 до другого входу блока перемножування 12 Таким чином, на другий вхід блока перемножування 12 надходить значення пропорційне функції а(х-іі) - функції належності нечіткого даного Тоді на виході блока перемножування 12 формують значення, пропорційне добутку двох функцій а(х-іі) * f(a2y + а-іх-іі + ао), що надходить на вхід блока інтегрування 13, на виході якого формують значення пропорційне інтегралу від добутку двох функцій а(хі) * f(a2y + а-іХі + ао) no dt т Ja H (x 1 )f(a 2 y + a 1 x 1 +a o )dt о яке надходить на вхід другого множника 11, що множить на коефіцієнт рівний добутку као, де л* і d x ао - ПОСТІЙНИЙ коефіцієнт, к = — i L dt Тоді на виході другого множника 11, при проходженні повного циклу узагальнення, формують значення пропорційне значенням узагальнюючої функції суми нечіткого і стохастичного даних для дискретних значень р(у) Перевагою запропонованого пристрою перед прототипом є можливість узагальнення суми нечіткого і стохастичного даних У залежності від подальшого використання результат узагальнення можна представити у вигляді закону розподілу ймовірностей шляхом нормування узагальнюючої функції або у вигляді функції належності шляхом ділення на максимальне значення f ——»—m •f . . f r X]X2 'V 8 12 і 13 11 6 J , —* 9 і 2 1 3 5 Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71