Файл: Хомяков Э.Н. Вопросы статистической теории оптимальных измерительных систем. Основание для расчета и проектирования.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 157
Скачиваний: 0
Г R>
e |
* t " 8 ^ ; d . i i i j ) |
Чх г
кN
|
|
0 ? |
|
|
|
|
|
|
liiuir|'icn:i |
имоиной |
оценки параметра |
б* ^ |
равна" |
||||
5 - a _ ^ H ^ U ^ b k ) $ |
2T |
|
яри |
к |
L • |
|
||
|
|
|
|
САМ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
at |
|
при |
к |
- L . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
имеет |
место состоятельность |
оценки, |
поскольку |
боль |
|||
шая ' |
v s. ^ реализация |
наблюдаемой |
смеси |
эквивалентна |
нали |
чию ансамбля независимых реализаций значений случайной вели чины, дисперсия которой фактически оценивается. Аналогично на-
этом |
|
параметра |
р\ а также величины |
к - — — • При |
|||||
.ходится оценка |
|||||||||
|
•г |
|
^ |
г |
|
lb JV |
|
|
|
|
|
|
к г |
т |
|
|
|||
ж |
|
|
|
|
|
при к «А-1 ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
т>Гк" |
•при |
к ъ. > J, . |
|
Аналогично |
выражению |
{$.45) найдем, что |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
три |
к <-с I -t |
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
к ^ >^ 1 |
||
|
|
|
|
|
2Na |
Jb4k |
|
|
|
'1;г'11м |
обра зим, |
при совместной |
оценке |
«арамеч-ром |
\> г и j |
||||
матрица |
Фишера |
имеет |
вид |
|
|
|
|
121
ф-
2 Т
Матрица условных дисперсии оценок максимального прапцоподобия будет
32 jb
* к т
а • G"
Т
ле"Г>, <з-г — «коэффициент корреляции ошибся измерения jl и «У При
т>Гк . Т
ih 152)
тг т
Определитель ее равен нулю, что |
указывает |
на невозможность |
|
совместной оценки параметров |
Р н |
<з-* при |
k i > i . . |
Приведенные соотношения |
могут |
быть использованы, если на |
блюдается не непрерывный процесс, а последовательность при ус
ловии, |
что |
период |
повторения |
i выборочных |
точек значительно |
меньше |
радиуса корреляции |
х- • Структура |
алгоритма обработ |
||
к и данних |
при этом |
имеет вид |
|
|
N |
~з. т. |
|
а<з-: |
Т * N , |
> Ц Т к |
N |
|
к 2 Т |
Ц => |
— |
; |
ы - 1 . |
|
|
• де
125
Го — период |
повторения |
ныборочных данных. |
|
Подставляя |
выражение |
(4.154) |
в .4.153), получим уравнения |
для нахождения |
искомых оценок |
<s5 и ft: |
|
N |
|
|
_ |
М : 1
«- г;
решение этой системы уравнений целесообразно находить с ис пользованием ЦВМ .
Г Л А В А 5
ОПТИМАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ПРОЦЕССОВ в И ИХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ИРИ МНОГОКАНАЛЬНОМ НАБЛЮДЕНИИ
|
|
5.1. О П Т И М А Л Ь Н Ы Е |
О Ц Е Н К И П Р О Ц Е С С А |
|
|||
|
|
П Р И М Н О Г О К А Н А Л Ь Н О М Н А Б Л Ю Д Е Н И И |
|
||||
|
Пусть в многоканальной измерительной системе |
наблюдается |
|||||
векторный |
процесс |
|
|
|
|
||
|
|
|
у(Д) |
= А.<Л) е |
|
+ гТ(Л") . |
«.О |
где |
— |
измеряемый |
процесс; |
' |
|
||
|
— вектор-столбец аддитивных шумов. |
|
|||||
|
Аддитивные |
шумы, |
вообще |
говоря, содержат |
составляющие, |
||
отличающиеся |
корреляционными своЛствамн. Полагаем, что |
||||||
|
|
|
net") |
V + ^( . t) |
(52^ |
12i\ (
причем |
|
|
^ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
< H t ) > - < Л 0 0 > = о-е Г |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
< ^ 1 Л У % > - |
К ( Л Д ) , |
|
|
|
|
|
|
||||
При отсутствии |
априорных сведений |
относительно |
поведения |
||||||||||
во времени |
процесса K(t) система |
оптимального |
г р у т н р о в а н и я |
||||||||||
данных, порученных с различных' измерительных |
средств, |
пред |
|||||||||||
ставляет |
линейный |
фильтр |
со многими входами и одним |
выходом. |
|||||||||
Как было показано, алгоритм оптимальной оценки |
процесса \(t) |
||||||||||||
имеет |
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ ~ |
7 |
|
1 |
п |
-i |
|
|
|
|
, |
|
ISA) |
|
j HVt.'OdtJ |
И |
IVk ( , (.*,<*) V * ^ d.* |
|
||||||||||
|
|
о |
|
5 |
к , Ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д с Л / О ^ |
) $ ч ^ / 0 + |
^ H t ~ |
< |
> |
• |
|
|
|
с.5 5> |
|||
Обратно |
корреляционную |
функцию |
определим |
соотношением |
|||||||||
Подстановка соотношений (5.5) н |
(5.6) |
в уравнение |
о б р а щ е н и я |
||||||||||
дает |
дл я |
искомой |
матричной функции в ( / , т ) интегральное урав |
||||||||||
нение |
Фредгольма |
второго |
рода: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метод решения этого уравнения существенно |
зависит |
от C B O H C T L |
|||||||||||
ядра |
K.(t,a). |
Если |
процесс л (/) состоит |
из стационарных и |
стацио |
нарно связанных компонент, а интервал времени наблюдения су
щественно более |
радиуса |
корреляции, то пределы интегрирования |
|||||||
в выражениях (5.4) и (5.7) можно заменить на |
бесконечные и ис |
||||||||
пользовать для |
решения преобразование Фурье. При этом опера |
||||||||
тор фильтрации |
находится |
в классе |
физически |
нереализуемых! |
|||||
* |
? |
Т * |
- I |
|
|
|
|
|
|
Будем |
ннтере |
оваться |
далее оператором |
физически |
реализуе |
||||
мого типа, |
корда |
оценка |
процесса |
производится |
по реализации |
||||
входных колебаний, наблюдаемой |
на |
интервале |
времени |
(t—T,t). |
|||||
В данном |
случае |
вместо |
уравнений |
(5.4) и |
(5.7) |
имеем |
Д -5 t |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C K M ) d ^ £ |
,в)у$A*)de |
; |
15.4) |
При |
T — - o o |
.,j с л у ч г ; стационарного |
процессе |
л(7) |
решение |
|||||||
(5.10) |
будет |
зависеть |
от |
разностного |
аргумента, т а к |
что |
искомый |
|||||
фильтр |
с характеристикой |
ACV^-t) |
относится к классу |
систем с |
||||||||
постоянными |
параметрами . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Выполняя |
замену переменных |
t - т |
--»ос ; i - <» - ^ |
и вновь |
вво» |
|||||||
дя прежние |
обозначения |
для переменных |
интегрирования, |
пере |
||||||||
пишем |
уравнение |
(5.7) |
в |
более |
удобной |
форме для |
дальнейшего |
рассмотрения:
|
ft работах |
(95, 102] предложен ряд эффективных методов реше |
|||||||||||
ния |
матричных интегральных |
уравнений |
иа |
полупрямой |
с ядром, |
||||||||
зависящим |
Ът |
разностного |
аргумента |
и |
нмеюшим |
дробно-рацио |
|||||||
нальный спектр. Наиболее |
конструктивным, по-видимому, являет |
||||||||||||
ся |
метод |
неопределенных |
коэффициентов, |
при котором |
решение |
||||||||
уравнения |
(5.11) находится |
в спектральной |
форме: |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ч»< |
к |
м |
|
|
|
|
|
(5.12) |
|
|
|
|
|
|
Ст1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
I - |
— |
нули d e t ^ T |
+ - |
« |
- |
|
i |
в |
верхней |
плоскости |
w; |
|
|
Ь к |
— |
неопределенные "коэффициенты, |
определяющиеся |
из |
||||||||
|
Ч |
системы алгебраических |
уравнений' |
|
|
|
°е |
— |
полюсы функции |
xV.iW) в верхней полуплоскости ы; |
||||
0 |
— |
матрица, состоящая из нулевых элементов; |
|
||||
|
— |
преобразование |
Фурье |
корреляционной |
матрицы |
/С(т), |
|
|
|
аппроксимированное |
дробно-рациональной функцией. |
||||
В работе [16J показана возможность применения |
данного мето |
||||||
да к з а д а ч а м , когда процесс ~n(t) |
имеет |
нестационарную |
состав |
||||
л я ю щ у ю |
винеровского тина, |
спектральная |
матрица |
которой |
содер- |
12П
жит функции с особенностями в нуле. Специальный вид спектраль ной матрицы требует при этом дополнительных оговорок относи тельно применения метода неопределенных коэффициентов. Усло вимся считать выражение ^ имеющим полюс в верхней полу плоскости о), а ^ — в нижней. Поскольку могут встретиться и кратные полюсы в нуле, то к соотношению (5.13) следует добавить условие
|
|
|
|
= О |
|
|
|
|
|
1Л - п |
|
где р — порядок .кратности полюса в нуле. |
|
||||
Обозначим |
через |
|
К,"1 |
элемент матрицы К 0 |
и запишем |
функцию |
|
|
0 \ i |
|
|
|
а |
к |
-\ |
|
|
fcKt-*) - |
£ |
( t - 1 ) = |
|
Функцию Q\t, т) , удовлетворяющую уравнению
\ |
^ t - t ) H ^ - 8 ) d t |
= Sit-a") , |
. |
15.(6) |
|||||
J t |
, T |
|
|
|
|
|
|
|
|
будем искать |
в виде |
|
|
|
|
|
|
«> |
|
|
|
н 0 |
|
|
и 0 |
|
|
|
|
Подстаиляя |
уравнения |
(5.15) |
н |
|
(5.17) в |
соотношение |
(5Л6)» |
||
получим для искомой функции Qi(t—т) |
интегральное уравнение |
||||||||
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H O |
C! |
|
|
|
|
|
|
|
|
• * t - T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или !в предельном случае, |
когда |
T — *o . |
|
|
|
||||
^ o ^ Q , W H ^ ^ - l ? ) d t + |
Q , U ) - |
|
H , U V , |
t ^ Q . . |
• C5.«; |
||||
Поскольку |
H, ( Д - O - Q |
при |
t |
«• t |
то верхний |
предел |
в соотно |
||
шении (5.I9) |
следует заменить |
на |
/. |
Вместо |
уравнения |
Фредголь- |
( 2 9