Файл: Тарушкина Л.Т. Статистическая оценка параметров управляемых систем с помощью ЦВМ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.07.2024

Просмотров: 80

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ляются алгоритмы, содержащие рекуррентные соотношения. Од­ нако далеко не всегда алгоритм можно свести к рекуррентным соотношениям, сохраняя при этом требуемую точность.

Рассмотрим реализацию на ЦВМ алгоритмов обработки при последовательной обработке массивов статистических данных.

Правило d = d% обработки массива статистических данных назовем составным решением по массиву Rx. Каждый из мас­ сивов Rx будем обрабатывать в общем случае по своему правилу обработки. Применение к различным массивам статистических данных различных решающих правил, определяющих составные решения, может сократить время обработки всего множества массивов R^ (X = 1, Л) статистических данных, сохраняя при этом требуемую точность решения.

Таким образом, при последовательной обработке массивов

Ri, Ra, • -

RA

(1.58)

с помощью составных решений

d l f

d,,

. . .,

dA

(1.59)

получается последовательность

оценок

 

qj,

q:,

• •

q\

(1.60)

для неизвестного параметра q системы управления. Соответственно, для каждой неизвестной координаты qL век­

тора q, определяемой соотношением (1.7), получим последователь­ ность оценок

 

.4*tv Яа

 

• • -

я'ш

 

(L61)

где i

номер координаты

параметра

q;

X — номер массива

ста­

тистических данных

Rx , в

результате обработки которого с

по­

мощью составного решения

d% получено значение параметра

qlK.

Заметим, что последовательности оценок (1.60), (1.61) яв­

ляются

случайными,

вероятностные

свойства которых

зависят

от статистических свойств

массивов R^, величины объема выбо­

рочных значений, входящих в массивы

Rj,, составных

решений

(1.59).

 

 

 

 

 

 

 

Окончательное решение. Правило, по которому на основании последовательности оценок (1.60) делается вывод о значении, принимаемом неизвестным параметром q системы управления

после

обработки в ЦВМ всех

массивов

статистических данных

R x (X — 1, Л), назовем окончательным

решением.

 

Будем рассматривать последовательность (1.60) как случай­

ную,

зависящую от дискретного аргумента X. Тогда

значения

qk(X

= 1, Л) соответствуют выборочным значениям

некоторого

векторного процесса

 

 

 

 

Q(X) = (Qx[К), .....

Qk(X))

(Х = 17Л),

 

36


где k — размерность параметра q*,

совпадающая

с размерностью

неизвестного

параметра q.

 

 

 

 

Значения

дс соответствуют выборочным значениям процесса

Qt

(X) (X =

ТТЛ).

 

 

 

 

Относительно

процесса Q (X) зададим две гипотезы. Гипотеза

Я х :

процесс

Q (X) является стационарным и стационарно

связан­

ным. Тогда моменты распределения процесса Q (А,)

 

 

 

 

mt (X) =

MQl(X),

 

 

 

Кц (X, -Х2)

= М [Qt (X,) - гщ]

[Qj (Х2) - mj\

(t, / = 1,

k)

определяются по массиву статистических данных, образованному последовательностью (1.60), согласно методам, изложенным в п. 6.

Гипотеза Я 2 :

процесс

Q (X)

является процессом с неубыва­

ющей дисперсией. Тогда

моменты

распределения процесса

KuimmiX,,

Х2), m i n ( ^ ,

Х2))

= М [Qt

— mt

определяются по массиву статистических данных, образованному

последовательностью

(I.6G), согласно методам, изложенным в п. 8.

Из

двух

гипотез

Н1 и Я 2

истинной

считается

та,

которая,

исходя

из последовательности

(1.60), дает выше точность в опре­

делении

моментов

распределения процесса

Q (X).

А

именно,

гипотезу

# !

будем

считать

истинной,

если

функционал типа

(II . 9) имеет при условиях, указанных в п. 5, минимальное зна­ чение меньше, чем минимальное значение функционалов типа

(11.43), в противном случае истинной

будем считать гипотезу Н2.

При

определении моментов процесса

имеется две возможности.

1.

Математическое ожидание M Q (X) есть постоянная величина

для всех

X.

 

Тогда

положим

(1.62)

 

 

MQ(X) = q.

В этом случае правило принятия окончательного решения сводится к определению величины математического ожидания

процесса Q (X).

 

 

2.

Математическое ожидание

MQ (X) есть функция,

завися­

щая

от X.

 

 

Для определения значения параметра q рассмотрим линейные

оценки вида

 

 

 

q* = 4 - S

F(A,)Q'(b),

(1.63)

ЛЯ=1

где F (X) — диагональная матрица размерностью k X k

 

о,

 

 

о

о,

м х ) ,

•••

-

0

0,

0,

. .

.,

fk(X)

37


fi W функции, интегрируемые с квадратом; штрих означает транспонирование.

Из формулы' (1.63) следует, что для

того, чтобы

 

оценка qt

была несмещенной оценкой параметра qt,

необходимо

выполнение

условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x S 7 * ( A . ) = l .

 

 

' ( 1 - Й

Найдем условия, при которых дисперсия оценки

q*, М [<?,• —

— q*f,

принимает

минимальное

значение.

 

 

Обозначим через

cpvi- (к), covi

соответственно собственные функ­

ции и собственные числа, входящие в аналитическую

структуру

корреляционной функции Ки

{klt

к2)

процесса Q. (X).

Без огра­

ничения общности можно считать, что

cpVl- (к) — ортогональная

система

функций.

 

 

 

 

 

 

 

Введем обозначения

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Л

М

 

W .

 

 

 

 

Cvi = t S

A

Фу*

 

 

лА.=1

Условие (1.64) запишем в виде

21 cv ov = 1. v=l

Возьмем в качестве коэффициентов Фурье cvi величины

21 Oyj-COvt ,V=1

функции ft (к)

(1.65)

Тогда [9] оценки q* будут иметь минимальную дисперсию, рав

" п

'

Ную 21 fl^COvi Lv=i

Правило принятия окончательного решения относительно параметра qc есть qi = Mqc, при этом

ЛЯ.=1

Ы л ) = £ сч1ц>у(к),

v = l

где c- определяются из условия (1.65); cpv (к) — собственные функции корреляционной функции Ки (к, к) процесса Q(. (к).

38


Заметим, что оценки для параметра qt вида

с весовыми коэффициентами Ь%, являются частным случаем оце­ нок (1.62), (1.63).

Частный случай получения окончательного решения. Допу­ стим, что массивы статистических данных Rx (X = 1, Л) состоят из независимых статистических данных как внутри канала изме­ рений, так и между каналами. Предположим, что на оценки пара­ метра q влияет несколько независимых факторов, что обеспечивает нормальный закон распределения оценок. Тогда последователь­ ность оценок (1.61) следует рассматривать как выборку объема Л, полученную из генеральной совокупности, отвечающей случайной величине qt, которая имеет нормальный закон распределения

с неизвестными параметрами Mq\ — qt,

М [q*—•q*"2

о,

Для последовательности

(1.61)

найдем

выборочное среднее

 

1

Л

 

 

и выборочную дисперсию

'

 

 

 

Составим статистику

s .

имеющую распределение Стьюдента с Л—1 степенями свободы [6] . Тогда для неизвестного параметра qt имеем следующую вероят­ ность

р & ~г yihr

yhr}=js- w

где srt_x (t) — плотность распределения дроби Стьюдента; t' < t". Отсюда, задавшись значениями t' =—tp, t" = tp, где tpр-процентное значение величины t с Л—1 степенями свободы, получим, используя табулированные значения дроби Стьюдента,

доверительные пределы для параметра qt

 

 

 

*

 

 

?! ±

* „ - 7 = ^ = - ,

(1.66)

 

'

"

V А—1

'

•соответствующие

коэффициенту

доверия 1

щ~ или довери­

тельному уровню

р % .

 

 

 

39