Устройство для нормирования случайного процесса

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалист ическик

Республик (11) !00! !23 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 29.10.81 (21) 3350248/18-24 (51) NL. Кл.

906 g 7/52 с присоединением заявки М

Гевудвраваевй кеактвт

СССР ее делам кзавретеккк

II ItlpMTI4 (23) Приоритет (53) УДК 681.3 (088.8}

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания О. .83

l (72) Авторы изобретения

I

t ф

А. Ф.Гришков и И.Г.Додд (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНОГО

ПРОБЕ ССА

Изобретение относится к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники, предназначенным для измерения статистических характеристик случайного процесса.

Известно устройство для нормирования случайного процесса, содержащее источник опорного напряжения, линейный преобразователь с управляемым коэффициентом усиления, фильтр низких частот и блок умножения 1 .

Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления и низкой точности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для нормированияслучайного процесса, содержащее линейный преобразователь с управляемым коэффициентом усиления, управляющий вхрд которого подключен к блоку регулировки, вход которого соединен с выходом фильтра нижних-.частот, подключенного к выходу бло-.

2 ка умножения, два сумматора, выходы, которых соответственно подключены к входам блока умножения, а первые их входы соединены с выходом линейного преобразователя, инвертор и источник опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу первого сумматора и входу инвертора, выход которого подключен к второму входу второго сумматора (2).

Недостатком этого устройства является то, что оно сложно в изготовлении, так как в своем составе содержит блок умножения, который имеет сложную. структуру, и два сумматора, которые должны иметь идентичные характеристики, а невыполнение этого ребования ведет к снижению точности устройства.

Кроме того, это устройство имеет нкзкую точность из-за вносимой погрешности бло20 ком умножения, которая вызвана дрейфом его усилителей.

Бель изобретения - повышение точности и .упрощение устройства.

3 10011

Поставленная цель достигается тем, что устройство для нормирования случай ного процесса, содержащее фильтр нижних частот, выход которого через блок регулировки коэффициента усиления подклкь чен к первому входу лийейного преобразователя, второй вход которого является входом устройства, выход линейного преобразователя является выходом устройства, источник опорного напряжения и ig инвертор, содержит квадратор, первый и второй коммутаторы, генератор тактовых импульсов, при этом выход источни1 ка опорного напряжения подключен к первому информапионному входу. первого ком is мутатора, второй информационный вход которого соедьнен с выходом линейного преобразователя, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляю щим входам первого и второго коммута- щв торов, первый информационный вход второго коммутатора соединен с первым выходом квадратора, вход которого подключен к выходу первого коммутатора, выход квадратора соединен через инвер- р тор с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот.

На чертеже приведена структурная схема устройства для нормирования случайного процесса.

Устройство для нормирования случайного процесса содержит линейный преоб разователь 1 с регулируемым коэффици витом усиления, источник 2 опорного йапряжения, первый коммутатор 3, квадратор 4, инвертор 5, второй коммутатор

6, фильтр 7 нижних частот, блок 8 регулировки коэффициента усиления и генератор 9 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим о6разом.

Пусть на входе устройства и выходе линейного преобразователя 1 с регулируемым коэффициентом усиления, осущестшяющего нормирование входного сигнала, имеет место центрированный случайный процесс g (4,), а на его выходе нормированный сигнал и() где K (ф,) - коэффициент усиления ли

h нейного преобразователя 1, являющийся линейной фуикцией от выходного напряже ния Ор блока З регулировки.

Рассмотрим формирование сигнала 0> иа выходе блока 8 регулировки. При этом

4 коммутаторы 3 и 6 находятся в положении, изображенном на чертеже, и на вход фильтра 7 нижних частот поступает сигнал положительной полярности, U„=3(4) К1, где К. — коэффициент передачи квадратора 4.

Если коммутаторы 3 и 6 находятся в состоянии, противоположном изображенному на чертеже, на вход фильтра 7 нижних частот поступает сигнал отрицательной полярности --К (х) где Ооп - величина опорного напряжения источника 2е

Генератор 9 тактовых импульсов, частота которого выбирается по теореме

Котельникова и должна быть зннчительно выше максимальной частоты сигнала

2 (4), управляя коммутаторами 3 и 6, позволяет получить на входе фильтра 7 нижних частот переменный сигнал U> имеющий форму меандра, амплитуда положительных импульсов которого равна U< а отрицательных - 0д °

Переменный сигнал Uy, пройдя через фильтр 7 нижних частот, образует на его выходе сигнал Up, пропорциональный оценке математического ожидания сигнала U>, йод воздействием которого блок 8 регулировки изменяет коэффициент усиления К,(т.) линейного прео разователя 1 до тех пор, пока сигнал

Up, подводимый на его вход с выхода фильтра нижних частот, не станет равным нулю, т.е. до выполнения равенства

О =МЩ=М(к,q(t -»„о2„)=а

С учетом (1) и (2) получим

" =K(M(K и "ц" )3 °

Учитывая, что, X (Ц, получим о1 х

Р= »„(I» (» „(ю » -u, „)) = о (з1

Из выражения (3) находим )оп

К (+)= (4) х

Подставив выражение (4) в (1), полу чим э(Ч= х Ю (Н

Х

Из выражения (5) видно, что sa выхо де линейного йреобразователя 1 имеется

j(t)- 0 xh), т.е.

S iOOi нормированный по среднеквадратичному отклонению случайный процесс > (4).

Произведем сравнительную оценку точности предлагаемого устройства для нормирования случайного процесса с прототипом без учета вносимых погрешностей блоком 8 регулировки, фильтра 7 нижних частот и инвертором 5 в выходной сигнал и<.

Для прототипа с учетом вносимых по- 1Е грешностей на выходе имеется сигнал ир. — х(Ц+д, оп о õ где й1 — погрешность, вносимая блоком умножения, Для предлагаемого устройства (с уче том вносимых погрешностей) на выходе имеется сигнал 26 и =к„ м ((к„ (ц „ +вт)-(uè„+ü Щ=

30 где Д 2 - погрешность, вносимая квадратором.

Из приведенного анализа видно, что погрешность сигнала на выходе предлага емого устройства не зависит от вносизз мой погрешности нелинейным элементом, а в прототипе зависит и в основном определяется его точностью. Кроме того, квадратор проще по конструкции, чем блок умножения.

123

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для нормирования случайного процесса, содержащее фильтр нижних частот, выход которого через блок регулировки коэффипиента усиления подключен к первому входу линейного преобразователя, второй вход которого является входом устройства, выход линейного преобразователя является выходом устройства, источник опорного на пряжения и инвертор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, оно содержит квадратор, первый и второй коммутаторы и генератор тактовых импульсов, при етом выход источника опорного напряже ния подключен к первому,информациойному входу первого коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом линейного преобразователя, выход генератора тактовых импульсов . подключен z управляющим входам первого и второго коммутаторов, первый информационный вход второго коммутатора соединен с первым выходом квадратора, вход которого подключен к выходу перво го коммутатора, выход квадратора сое» динен через иивертор с вторим информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к входу фнльт ра нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Витенберг И.М. Программирова ние аналоговых вычислительных машин.

М., Машиностроение, 1972, с. 266.

2. Авторское свидетельство СССР

N 485462, кл. С 06 6 7/00, 1975 (прототип).

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор А. Ворович Техред Ж.Кастелевич Koppez op О Билак

Заказ 1398/57 Гираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам юобретений s открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская юб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектюя, 4