Устройство для определения математического ожидания

 

УСТРОЙСТВО ,Щ1Я ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ, содержащее аналого-хщфровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого ключа, информадаонный вход которого объединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя и соединен с выходом генератора тактрвых импульсов, управ-ляющий вход первого ключа объединен с управляняцим входом второго ключа и подключен к выходу .первого триггера, , выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй триггер, блок памяти, первый, второй и третий сумматоры , злемент ИЛИ, элемент И, вычитатель , элемент задержки, делитель, умножитель, пороговый элемент, выход первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в О первого триггера, вход установки в 1 которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумма тора объединен с первым входом первого сумматораи подключен к выходу элемента И,, первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом, элемента-ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, информационный выход которого соединен с вторым входом второго Сумматора и i (Л первым вх.рдом умножителя, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в 1 второго триггера-и управляющим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, информагрюн ный вход блока памяти объединен с со о вторым входом вычитателя и подключен к выходу второго ключа, прямой выход, первого триггера соединен с входом установки Б О второго, тригге00 ОС ра, прямой выход которого подключен к второму входу элем&-1та И, второй вход перйого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, первый и второй входы которого подключены . соответственно к выходу умножителя и выходу делителя, вход которого объединен с входом порогового элемента и соед1:нен с выходом вычитателя , выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ

ССЮЭ СОВЕТСКИХ

3М

РЕСПУБЛИК

4(51) С 06 C 7 52

Bl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1 Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3558258/24-24 (22) 28.02.83 (46) 23.01.85. Вюл. У 3 (72) А.И. Заико (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт .им. Орджоникидзе (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 451999, кл. 6 06 Г 15/353, 1973.

2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1972, с ° 54 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу-первого ключа, информационный вход которого объединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя и соединен с выходом генератора тактрвых импульсов, управ.— ляющий вход первого ключа объединен с управляющим входом второго ключа и подключен к выходу первого триггера, выход аналого-цифрового.преобразователя соединен с информационным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй триггер, блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель, умножитель, пороговый элемент, выход,.Я0„„1136188 А первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в "0" первого триггера, вход установки в

"1" которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумма тора объединен с первым входом первого сумматора и подключен к выходу элемента И,. первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом. элемента-ИЛИ, первый вход к 1торого подключен к выходу переполнения счетчика, информа ционный выход которого соединен с вторым входом второго Сумматора и первым входом умножителя, второй 3 вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в " 1" второго триггера и управляю щим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, информацион Е е ный вход блока памяти объединен с вторым входом вычитателя и подключен Q к выходу второго ключа, прямой выхоп, @ первого триггера соединен с вхо- ЕмМ дом установки в "0" второго тригге- (ф ра, прямой выход которого подключен О1 к второму входу элема..та И, второй вход первого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, первый и второй входы к второго подключены соответственно к выходу умножителя ф и выходу делителя, вход которого объединен с входом порогового элемента и соед нен с выходом вычитателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ

11361

1

Изобретение относится к вычислительной технике,и может быть использовано в информационно-.измерительной технике,. в частности для определения математического ожидания

5 стационарных случайных процессов.

Известно устройства, содержащее блок памяти и два сумматора, осуществляющие сглакнвание случайной погрешности, наложенной на квадратичную функцию и .

Недостатками этого устройства яв» ляются низкая точность и большое время определения. математического ожидания.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство.для определения математического ожидания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, подключенный выходом через ключ отсчетов к входу сумматора отсчетов, и тактовый генератор, соединенный с входом..запуска аналого-цифрового преобразователя и через ключ тактовых импульсов со счетчиком 25 времени, выход которого подключен к входу триггера пуска, соединенного выходом с вторыми -szopaMH ключей отсчетов и тактовых импульсов. Из" вестное устройство осредняет п отсчетов аналого-цифрового преобразователя, равноотстоящих один от другого. Выбрав n = 100, 1000 и т.д. и перенеся запятую в сумматоре отсчетов соответственно на 2,3 и более декад получают. на его выходе математическое ожидание входного сигнала (2j °

Недостатками известного устройст- ва являются малая точность и большое время измерения, вызванные тем, что не учитывается корреляционная связь между соседними..отсчетами аналогоцифрового, преобразователя и осреднение ведется не по времени измере45 ния, а по .числу отсчетов.

Цель изобретения . — повышение точчости определения характеристик слуюайных. процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения математическогс ожидания, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход кото- 55 рого подключен к выходу первого ключа, информационный вход которогообъединен с входом запуска аналого88 1 . цифрового преобразователя ..и соединен с выходом генератора. тактовых импульсов, управляющий вход, первого ключа объединен с управляющим входом второго ключа и подключен к выходу первого триггера, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с ннформа. ционным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, введены второй триггер„ блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель„ умножитель, пороговый элемент, выход первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки s "0" первого триггера, вход установки B "1" которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумматора объединен с первым входом первого сумматора и подключен к выходу элемента И„ первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, информационный выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и первым входом умножителя, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в 1 второго триг гера и управляющим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, информационный вход блока памяти объединен с вторым входом вычи" тателя и подключен к выходу второго ключа, прямой выход первого триггера соединен с входом установки в - 0" второго триггера, прямой выход которого .подключен к второму входу элемента И, второй вход первого сумматора соединен с выходом третьегосумматора, первый и второй входы которого подключены. соответственно к выходу умножителя и выходу делителя, вход которого объединен с входом порогового элемента.и соединен с выходом вычитателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

На чертеже изображена блок-схема стройства.

Устройство содержит аналого-цифровои преобразователь. 1, ключ 2, блок

3 1136

3 памяти, вычитатель 4> делитель,— сумматор 6, умножитель 7, сумматор 8,. генератор 9 тактовьж импульсов, ключ 10,счетчик 11, триггер 12 триггер 13 элемент ИЛИ 14, нороговый элемент- 15, элемент-16 .задерж ки, элемент И- 12 и сумматор 18.

Устройство -работает- следующим образом»

В исходном состоянии триггер 12 и сумматоры 8 и 18 сброшены в «О", триггер 13 в единичном состоянии,. а в счетчике 11 записано число, на единицу меньшее максимального. Ключи

2 и Ю закрыты, а элемент И 17. открыт 15

Генератор 9 периодически запускает

I аналого-цифровой нреобразоватепь который преобразует непрерывный сигнал x(t) в дискретные отсчеты х .

С поступлением импульса. пуска триггер 12 .переводится в единичное состряние.и перебрасывает триггер 13 в нулевое. состояние. Кпючи 2 и f0 открываются, а элемент И 13 закрывается. Первый же тактовый ийпульс залускает аналого-ИЩроаой Преобразователь 1 и дополняет сче-.чик ff до

- макеимальноге. Ммнульс с одного из выходов заполненного счетчика 11 проходит элемент ИЛИ 14 и элемент 16 Ю задержки, записывает в блок 3 памяти .первый отсчет х1,.сбрасывает счетчик

11 на "О" и нереводит триггер 13 в единичное состояние, открывая элемент И 17. 35

Второй тактовый импульс записывает в счетчик 11 "1" » второй раз запускает аналого-цифровой преобразователь и на выходе ключа 2 появляется второй отсчет х . При этом возможны следующие 40 два случая.

При х, отличном от х, на выходе вычитателя 4 образуется разность х -х

1 которая в пороговом элементе 15 образует импульс. Этот импульс. проходит 45 через элемент И 17 и поступает на управляющие входы сумматоров 8 и 18 ° . а через элемент 16 задержки — на управляющие-входы блока 3 памяти и счетчика 11. В результате этого в сум50 маторе 8 записывается среднее значение сигнала между первым и вторым отсчетами, в сую аторе 18- — "1", в блоке 3 памяти — х, а счетчик 11 сбрасывается на "О". 55

При х =х на выходе вычитателя 4"0", импульс отличающегося. отсчета не образуется, и значения блока 3

188

Технический эффект предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом ш-комплексом измерителей характеристик случайных процеСсов

Х6-4/а заключается в повышении точности определения характеристик случайных процессов и уменьшении длительности эксперимента. Taic, при определении математического ожидания винеровского процесса дисперсия погрешности при той же длительности эксперимента, уменьшается в 4 раза, а прн неизменной точности определения математического ожидания в 4 раза сокращается длительность эксперимента. Этот эффект достигается благодаря тому, что второй сумматор суммирует значения измеряемого сигнала, осредненные с учетом коррелнрованности отсчетов преобразователя за время между двумя существенными отсчетами. Кроме того, осреднение ведется не по числу отсчетов, а по времени эксперимента, которое фиксируется третьим сумматором.

4 памяти, счетчика 11 и сумматоров

8 и 18 не изменяются. Таким образом, при повторяющемся, отсчете изменяется только значение. счетчика 11 на единицу °

С приходом третьего тактового импульса снова BosMGKHhl те же два случая. При получении повторяющегося отсчета в счетчике 11 прибавляется единица. При получении отличающегося отсчета на входах. сумматоров 18 и 8 образуются соответственно время ! между двумя отличающимися . отсчетами и среднее значение сигнала эа. это время. Эти значения .суммируются с уже имекицимися .в сумматорах 18 и 8, и т.д. °

Счетчик ff имеет конечную емкость

Поэтому при максимальном заполнении счетчика 11 импуиьс с его.выхода проходит элемент ИЛИ f4, производит описанные операции и сбрасывает на ц r

О счетчик ff для следукицего.заполнения.

При равенстве значения сумматора

18 ЮО, 1000 и т.д. импульс с его выхода возвращает триггер 12 в нулевое.состояние и после перемещения занятой в сумматоре 8 влево соответственно на 2,3 и т.д. декадг на его выходе получается-математическое ожи дание ш сигнала x(t).! 136188

Составитель И. Мухин

Редактор О. Юрковецкая Техред Т.Фанта Корректор В. Синицкая

Закаэ 10287/38 Тирак 10 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .4