Устройство для определения среднего значения случайного процесса

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый ключ, выход которого подключен к входу первого усреднителя и к первому входу блока вычитания, выход кото рого через второй усреднитель сое динен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания погрешности, первый выход блока сравнения соединен с первым входо второго ключа, выход которого под ключен к входу счетчика, выход ко торого соединен с первым входом регулируемого делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход регулируемого делителя частоты соединен с первым входом первого ключа и с входом делителя частоты, выход которого подключен к второму входу второго ключа, второй вход первого ключа является входом устрой ства, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона анализируемьсх сигналов , в него введены третий и четвертый ключи, триггер и ячейка памяти , при этом второй выход блока сравнения подключен к первому входу третьего ключа,второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, выходы второго и третьего ключей подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого ключа, второй вход которого подключен к выходу регулируемого делителя частоты, выход четвертого ключа соединен с первым входом ячейки памяти, второй вход которой подключен к выходу первого усреднителя, выход ячейки памяти соединен с вторым входом блока вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ()1) 3(5)) G 06 F 1 5/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3509520/18-24 (22) 03.11.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) В.А.Прянишников (53) 681.3(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

М 696480, кл. Cj 06 Г 15/36, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 881766, кл. 0) 06 F 15/36, 1979 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО

ПРОЦЕССА, содержащее первый ключ, выход которого подключен к входу первого усреднителя и к первому входу блока вычитания, выход которого через второй усреднитель соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания погрешности, первый выход блока сравнения соединен с первым входом второго ключа, выход которого подключен к входу счетчика, выход которого соединен с первым входом регулируемого делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход регулируемого делителя частоты соединен с первым входом первого ключа и с входом делителя частоты, выход которого подключен к второму входу второго ключа, второй вход первого ключа является входом устрой ства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона анализируемых сигналов, в него введены третий и четвертый ключи, триггер и ячейка памяти, при этом второй выход блока сравнения подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, выходы второго и третьего ключей подключены со ответственно к первому и второму входам триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого ключа, второй вход которого подключен к выходу регулируемого делителя частоты, выход четвертого ключа соединен с первым входом ячейки памяти, второй вход которой подключен к выходу первого усреднителя, выход ячейки памяти соединен с вторым входом блока ,вычитания.

10784 38

Изобретение относится к специализированным средствам автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения среднего значения случайных процессов.

Известно устройство, содержащее два усреднителя, два блока вычитания, два формирователя модуля, блок формирования заданной погрешности и блок коррекции. Устройство формирует оценку среднего значения при недостатке априорной информации о частотных свойствах исследуемого процесса (1) .

Недостатком устройства является невозможность определения среднего значения с заданной точностью по дискретной выборке с неизвестным заранее значением интервала корреляции

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения среднего значения, содержащее первый ключ, первый вход которого соединен с входом устройства, второй вход подключен к входу делителя частоты и к выходу регулируемого делителя частоты, а выход соединен с входом первого усреднителя и с первым входом блока вычитания, выход последнего через второй усреднитель связан с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания погрешности, а выход — к первому входу второго ключа, второй вход последнего соединен с выходом дели. теля частоты, а выход через счетчик связан с первым входом регулируемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов. Кроме того, выход делителя частоты соединен с вторыми входами усреднителей, а выход первого усреднителя подключен к ходу блока задания погрешности и к другому входу блока вычитания 2

Г-

Устройство обеспечивает формирование оценки среднего значения на основе автоматической декорреляции выборочных значений единичных реализаций стационарных эргодических случайных процессов в условиях априорной неопределенности относительно их корреляционных свойств.

Недостатком устройства является существенно ограниченный снизу частотный диапазон анализа. В том случе, когда интервал корреляции исследуемого процесса ь< значительно превосходит по величине начальное значение постоянной времени усреднения устройства „ выходной сигнал второго усреднителя будет меньше заданного значения погреш5

Зо

5О

60 но сти и, следовательно, в этой (относительно низкочастотной) области не будет обеспечена сходимо сть алгоритма и именно иэ-эа этого эффек та ограничивается частотный диапазон анализа данного устройства.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона анализируемых сигналов.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для определения среднего значения случайного процесса, содержащее первый ключ, выход которого подключен к входу первого усреднителя и к первому входу блока вычитания, выход которого через второй усреднитель соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания погрешности, первый выход блока сравнения соединен с первым входом второго ключа, выход которого подключен к входу счетчика, выход которого соединен с первым входом регулируемого делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход регулируемого делителя частоты соединен с первым входом первого ключа и с входом делителя часто. ты, выход которого подключен к второму входу второго ключа, второй вход первого ключа является входом устройства, введены третий и четвертый ключи, триггер и ячейка памяти, при этом второй выход блока сравнения подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, выходы второго и третьего ключей подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выход ко- торого соединен с первым входом четвертого ключа, второй вход которого, подключен к выходу регулируемого делителя частоты, выход четвертого ключа соединен с первым входом ячейки, второй вход которой подключен к выходу первого усреднителя, выход ячейки памяти соединен с вторым входом блока вычитания.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство для определения среднего значения случайного процесса содержит первый ключ 1, первый усреднитель 2, блок 3 вычитания, второй усреднитель 4, блок 5 сравнения, блок 6 задания погрешности, делитель 7 частоты, генератор 8 импульсов, регулируемый делитель 9 частоты, счетчик 10, второй, третий, четвертый ключи ll, 12 и 13, ячейку 14 памяти и триггер 15.

1078438

Составитель Л.Григорьян-Чтенц

Редактор М.Янович Техред С.Легеза Корректор О.Билак

Заказ 96 5/43 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.

Ужгород, ул. Проектная, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в блоке 6 задания погрешности установлено значение допустимой погрешности Ьэ искомой оценки среднего значения, в усреднителях 2 и 4 установлены соответствующие этой погрешности постоянные усреднения. Например, для усреднителей, реализующих алгоритм скользящей среднеарифметической оценки, задан объем некоррелированной выборки N . В делителе 7 частоты установлен коэффициент пере счета К, обратно пропорциональный выбранной постоянной усреднения (для приведенного выше примера

Ktl N ), Счетчик 10 и триггер 15 установлены в нулевое состояние и при этом ключ 13 открыт по первому входу, а в регулируемом делителе 9 частоты устанавливается минимальный коэффициент пересчета.

По импульсам с выхода регулируемого делителя 9 частоты открывается ключ 1, с выхода которого дискретные выборочные значения поступают на усреднитель 2 и на блок 3 вычитания. На второй вход последнеro поступает текущая оценка среднего значения, формируемая в усреднителе 2 и запоминаемая в ячейке 14 памяти с каждым импульсом дискретизации. Грубо центри-. рованная выборка усредняется в усреднителе 4, и полученный сигнал сравнивается в блоке 5 сравнения с величиной заданной погрешности, например, по правилу

rl IIpH/n%/) I 3 (,0 при /w$ / а д.

На первом выходе блока 5 сравнения формируется сигнал 6, а на втором — 9. При/ ъ /c h> через ключ 12 на первый вход триггера

15 поступает импульс с выхода делителя 7 частоты, триггер 15 переключается и закрывает ключ l3, благодаря чему устройство переходит в режим контроля, при котором в ячейке 14 памяти сохраняется найденная оценка среднего значения.

В том случае, когда интервал корреляции много больше величины постоянной времени усреднения, с течением времени оказывается

/в / и э и тогда импульс с выхода делителя 7 частоты, через открытый ключ 11 устанавливает триггер

15 в исходное состояние (открывается ключ 13) и увеличивает со15 держимое счетчика 10 на единицу младшего разряда. В результате укаэанных переключений увеличивается коэффициент пересчета регулируемого делителя 9 частоты и

7О соответственно увеличивается шаг временной дискретизации. После нескольких циклов корректировки шага временной дискретизации устройство согласует свою постоянную

75 времени усреднения с с корреляционными свойствами исследуемого процесса, установив шаг временной дискретизации примерно равным величине интервала корреляции 7. °

При этом устройство находится в режиме контроля и, следовательно, оценка среднего значения найдена с точностью не хуже заданной.

Благодаря введению ключей 12 и 13, ячейки 14 памяти, триггера

15 и соответствующей организации связей обеспечивается сходимость л Л алгоритма при „» ° что обуславливает расширение частотного диапазона анализа устройства в

4О сторону низких частот. Укаэанное преимущество обеспечивает расширение области применения и, следовательно, существенный экономический эффект.