无序反馈系统技术方案

一种包括无序系统的无序反馈系统，能通过分析奇异吸引子的定性特性来分析输入信号是来自噪声还是来自有意义的信息，并将结果反馈到无序系统使之输出所需状态。该系统包括：用于从输入状态导出稳态解的无序系统，无序处理器，用于输出相关度以从奇异吸引子的状态值实时分析定量特性；无序反馈控制器部分，用于把无序处理器输出的结果反馈到无序系统，以使无序系统输出所需状态值。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无序反馈系统，具体地说，它能通过分析奇异吸引子的定性特性并把分析结果反馈到无序系统以确定输入信号是来自随机噪声还是有意义的信息，从而使无序系统输出所希望的状态。近来，在探寻诸如水流、气流和血液流等自然现象的未来运动的估计过程方面的研究非常活跃，该运动可借助于已获得的运动规律的数学表达来预定。动态系统可定义为其状态随时间改变的系统。当稳定状态的解保留在某点时，称动态系统为稳定系统，此点称为平衡点。当系统的吸引子成一闭环时，则称系统为周期系统。当吸引子为环形(doughnut)时，则称为准周期系统。获得动态系统的吸引子的过程如下所述。一般地，一个第n级动态系统有n个状态方程，而状态方程表示随时间变化的动态系统状态变化率，如方程(1)所示。dx1/dt＝f(x1，x2，…，xn)，……dxn/dt＝f(x1，x2，…，xn)……(1)其中，fRn→Rn代表非线性映射，而x1，x2，…，xn分别代表状态。以下，作为动态系统的一个基本例子，将描述摆式运动的情况;摆式运动由两个状态方程表示，且摆式运动是如下所述的二阶动态系统。dx1/dt＝f(x1，x2)dx2/dt＝f(x1，x2)上述状态方程的解包括一暂态解和一稳态解。稳态解可表示在状态空间中，状态空间中每一状态变化都可以构成状态空间的一个轴线，从而完整地表示稳态解。即，在某一给定时间t，稳定状态解可表示为状态空间中的某点。状态空间中出现的一组点则称为动态系统的吸引子(attractor)。若给定的动态系统具有有限状态，即有限的n阶动态系统，系统有四种形式的吸引子。则动态系统根据动态系统吸引子的类形被分为四种类型。即，最简单的动态系统-稳定线性系统，在状态空间中具有一个点吸引子，则称该点为平衡点。此外，具有稳态解，且解是周期解的动态系统，在状态空间中具有闭合环形吸引子，而闭俣环形引吸子称之为有限周期。而且，备有k阶次调和解、有k个周期的动态系统具有环形(doughnut-shaped)吸引子。该环形被称作环面(torus)。除上述动态系统的吸引子之外的吸引子是奇异吸引子，且这类动态系统称作无序系统。即，无序系统指的是在状态空间中有除了点吸引子、有限循环、及环形之外的奇异吸引子的系统。如上所述，吸引子可从表示自然现象的运动状态的状态方程构成。在此情况下，在n阶动态系统中已知所有n个状态方程，故可容易地构成吸引子。但实际上，在给定的n阶动态系统中，几乎不可能获得全部n个状态方程，更不用说状态变量了。因此，迄今人们的努力都集中在只从一个状态变量建构n阶动态系统的吸引子上。即当从给定状态变量的稳态解获得吸引子时，吸引子可在状态空间中给出。由于可能在状态空间中不能获得所需的吸引子，故应引入嵌入空间。如上所述，从给定状态变量建构的n阶动态系统的吸引子被称作吸引子重建。吸引子重建对依赖实验的研究者起着重要的作用。吸引子重建是Tarkens在80年代中期提出的。此外，轨迹时间(tracetime)被等分成相同的周期，且等分出的时间的对应状态值被表示为矢量g(t)。矢量g(t)满足下列方程g(t)＝｛y(t)，y(t+τ)，…，y(t+nτ)｝其中，y(t)代表状态值，τ是被等分成相同周期延迟时间，而n+1是被嵌入的度。若延迟时间和嵌入度不变，矢量表示为一个点。若延迟时间和嵌入度改变，则矢量在嵌入空间中留下一条轨迹。在给出的n阶嵌入空间中的矢量轨迹可能与给出的动态系统吸引子的轨迹不完全相同，但从定性的方面(构形面)(patternface)上看，矢量轨迹与原动态系统的轨迹有关。但是，需要确定吸引子是由无序系统的随机噪声还是由无序系统有意义的信息构成的。有两种分析重建吸引子的方法，一种是分析重建吸引子的定性特征，称为定性法，另一种是分析构形的程度，如吸引子的斜率，称为定量法。在重建的吸引子有平衡点、限定周期或环的构形情况下，只用定性法分析吸引子是可能的。在奇异吸引子被重建时，要确定吸引子是来自噪声还是来自有意义的信息，只用定性法却是不可能的。因此在此情况下，奇异吸引子通过分析吸引子的定量特性进行分析。在分析重建奇异吸引子定量特性上有各种各样的方法，如计算奇异吸引子的吸收能力的方法、获得信息度的方法、及获取相关度的方法等等。下文描述计算重建的奇异吸引子的能力的方法。设重建的奇异吸引子被半径为r形状，如球形或六面体的体积元所覆盖，且所需覆盖整个吸引子的体积元数为N(r)，则满足关系N(r)＝krD。在半径r被足够地减小时，n(r)可对D求解，吸引子的容量Dcap满足下列方程 获取吸引子容量的过程是通过利用该空间来进行的，但它没有利用随给定动态系统的状态变化的信息。即，在分析随动态系统状态变化的信息而重建的吸引子的定量特性中，信息度推算利用了下列公式 其中I(r)=-Σi=1N(r)PilnPi]]>Pi代表轨迹进入第n个体元的概率，而I(r)表示给定动态系统的熵。同时，分析重建的吸引子的定量特性的最方便的方法，是获得相关度。下面将详细描述该方法。首先，得到具有在半径为Ri的一圆周内出现的状态数，且Ri对应于两个状态Xi和Xj之间的距离。所得到的状态数被除以吸引子状态值(N)的平方，即N2。、在整数N趋于无穷时，可得到满足下列方程(1)的状态Xi的相关和C(R)C(R)＝lim 1/N2｛使得｜Xi-Xj｜＜R的状态(Xi，Xj)的数｝……(1)用如上计算的相关和C(R)，可通过下式算出相关度Dc 相关度Dc代表了由公式(1)所计算的相关和C(R)的图形的线性部分的斜率。即用公式(1)计算的相关和C(R)的图形曲线被绘制成向某一值收敛的形式。但由噪声重建的吸引子则被绘制成发散的形式。而且，吸引子的相关度Dc，是从由方程(1)获得的图形线性部分的斜率得到的。如上述，在分析重建的奇异吸引子的定量特性时，探寻相关度的电路被称为无序处理器。在先有技术中，无序处理器需要大量的计算工作量，因为相关和要从所有状态X1，X2，…，Xn获得。即，为得到相关和，需要的计算量等于全体状态数的平方N2(N2＝N(N-1)/2)。状态数越多，利用普通计算机完成的实时处理计算就越困难，也就无法实时地利用无序系统的结果。因此，本专利技术的目的是提供一种无序反馈系统，它包括一个无序处理器，其中用于计算吸引子相关度的专用处理器是由硬件实现的，从而完成实时处理;该系统能把无序处理器输出的结果反馈到无序系统。根据本专利技术，这一目的可通过提供一种无序反馈系统来实现;该系统包括无序系统，用于从输入态导出稳态解，该无序系统具有从稳态解得到的奇异吸引子;无序处理器，用于输出相关度以便从所述奇异吸引子的状态值的实时分析定量特性;无序反馈控制器，用于把无序处理器输出的结果反馈给无序系统，从而使无序系统输出所希望的状态值。根据下面结合附图进行的详细描述，可更加容易地理解本专利技术的各种特性和优点。在附图中附图说明图1的框图表示根据本专利技术第一实施例的无序反馈系统;图2的框图表示根据本专利技术第二实施例的无序反馈系统;图3的框图表示根据本专利技术第三实施例的无序反馈系统;图4的框图表示根据本专利技术第四实施例的无序反馈系统;图5的框图表示根据本专利技术第五实施例的无序反馈系统;图6的框图表示根据本专利技术第六本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无序反馈系统，包括：用于从输入状态导出稳定状态解的无序系统，所述无序系统具有从所述稳定状态解得到的奇异吸引子；无序处理装置，用于输出相关度，以从所述奇异吸引子的状态值实时地分析定量特性；无序反馈控制装置，用于把所述无序处理装 置的输出结果反馈给无序系统以使无序系统输出所希望的状态值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王普贤，金仁泽，卢永薰，
申请(专利权)人：株式会社金星社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]