Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Задача отслеживания нестационарного гармонического сигнала на основе нейронной сети

Слежение за нестационарным сигналом

Рассмотрим задачу отслеживания нестационарного гармонического сигнала, что может представлять реальный интерес на практике.

Задана дискретная выборка T из гармонического сигнала длительностью 6 с, частота которого удваивается по истечении 4 с. Частота квантования для интервала времени от 0 до 4 с составляет 20 Гц, а для интервала от 4.05 до 6 с - 40 Гц.

time1 = 0:0.05:4;= 4.05:0.025:6;= ;= ;

Поскольку при синтезе сети будут использоваться адаптивные алгоритмы настройки, сформируем обучающую последовательность в виде массива ячеек, при этом последовательность входов Р должна совпадать с последовательностью целевых выходов Т, поскольку рассматривается задача слежения:

T = con2seq(T);= T;

plot(time, cat(2,T))

График гармонического сигнала показан на рис. 1.

Рис. 1

Для решения поставленной задачи используется однослойная линейная сеть, которая предсказывает текущее значение сигнала по пяти предшествующим значениям.

Инициализация сети

Сеть состоит только из одного нейрона, так как требуется только одно значение выходного сигнала T, которое генерируется на каждом шаге (рис. 2).

Рис. 2

Для создания такой сети предназначена М-функция newlin; параметр скорости настройки выберем равным 0.1:

lr = 0.1;= ;= newlin(minmax(cat(2,P)),1,delays,lr);

= adapt(net,P,T);

Сформированная нейронная сеть имеет следующие весовые коэффициенты и смещение:

net.IW.b= 0.39421 0.10682 -0.15592 -0.31476 -0.34523

ans = -4.5457e-006

Проверка сети

Построим график выходного сигнала и сравним его с целевым сигналом (рис. 10):

y = sim(net,P);(time,cat(2,y), time,cat(2,T),'.')

axis()

Рис. 3

Построим также график сигнала ошибки (рис. 4):

plot(time,cat(2,e))

Рис. 4

Как следует из этого графика, для настройки на слежение нейронной сети требуется около 30 тактов (1.5 с) и далее до 4-й секунды сигнал отслеживается с высокой точностью. Затем целевой сигнал мгновенно изменяет частоту и нейронная сеть настраивается на новый сигнал за те же 30 тактов, но теперь это составляет 0.75 с. Это обусловлено тем, что частота съема увеличилась вдвое. Таким образом, линейная нейронная сеть успешно справляется с задачей слежения за гармоническим сигналом, если частота квантования синхронизирована с частотой наблюдаемых сигналов. Для настройки на новую частоту требуется всего 30 измерений; для типичных сигналов, возникающих в приложениях, обработка сообщений может производиться с частотой 20 кГц, при такой частоте 30 тактов настройки занимают 1.5 мс.

Моделирование нестационарного фильтра

Допустим, что на вход фильтра подается входной сигнал вида r(t) = sin(8sin(4t)*t), заданный массивом значений R с тактом квантования 0.005 с на интервале 6 с:

time1 = 0:0.005:4;= 4.005:0.005:6;= ;= sin(sin(time*4).*time*8); Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме

GMSK-модулятор В среде MATLAB собрали схему MSK модулятора, установили заданные параметры элементов схемы. Рисунок1-спектр сигнала на выходе схемы Затем со всех осциллогр ...

Исследование биполярного транзистора в статическом режиме Биполярным транзистором называют трёхслойную полупроводниковую структуру с чередующимися типом проводимости областей, созданную в едином кристалле и образующую два встречно включённых вз ...

Анализ существующей ВОЛС компании ЗАО Мобиком-Хабаровск в Забайкальском крае Процесс глобального развития информатизации общества происходит колоссальными темпами. С каждым годом значительно увеличивается объем потоков передаваемой информации. Вместе с тем повыш ...