Устройство для определения среднего значения случайного процесса
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый и второй ключи, первый и второй усреднители, вьгчитатель ,- счетчик, делитель частоты,блок сравнения, генератор импульсов,, выход которого подключен к входу делителя частоты, первый и второй выходы соединены соответственно с управляклцим входом первого ключа и с информационным входом второго ключа, вы- . ход которого подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого усреднителя, информационный вход которого соединен с. выходом вычитателя, первьй вход которого подключен к выходу второго усреднителя , информационный вход которого соединен с выходом первого ключа, информационный вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения среднего значения нестационарных сигналов., в него введены регистры, элемент задержки ,, сумматор, элемент эквивалентности , первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого регистра и к информационному выходу счетчика, выход элемента эквивалентности соединен с управляющим (Л входом второго ключа, информационный выход счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, выход сумматора соединен с управляющим входом второго усреднителя, выход которого через элемент задержки подО ) ключен к второму входу вычитателя, 4 выход третьего регистра соединен с управляющим входом первого усредниоо со теля, выход четвертого регистра соединен с вторым входом блока сравнения .
СОЮЗ С08ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU 1164733
4(5l) С 06 F 15/36
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ния.
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ HOMHTET СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3680834/24-24 (22) 26. 12. 83 (46) 30.06.85. Бил. 9 24 (72) Г.Г.Живилов, В.А.Прянишников и Н.M.Ñìåòàíèí (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (53) 681.333(088.8) (56) Авторское .свидетельство СССР
В 696480, кл. G 06 F 15/36, 1976.
Авторское свидетельство СССР
В 881766, кл. G 06 F 15/36, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый и второй ключи, первый и второй усреднители, вичитатель, счетчик, делитель частоты, блок сравнения, генератор импульсов,, выход которого подключен к входу делителя частоты, первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим входом первого ключа и с информационным входом второго ключа, вы- . ход которого подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого усреднителя, информационный вход. которого соединен с выходом вычитателя, первый вход которого подключен к выходу второго усреднителя, информационный вход кото/ рого соединен с выходом первого ключа, информационный вход которого является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос-: тей за счет определения среднего зна-чения нестационарных сигналов., в него введены регистры, элемент задержки,. сумматор, элемент эквивалентности, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого регистра и к информационному выходу счетчика, выход элемента эквивалентности соединен с управляющим входом второго ключа, информационный выход счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго регистра, выход сумматора соединен с управляющим входом второго усреднителя, выход которого через элемент задержки подключен к второму входу вычитателя, выход третьего регистра соединен с управляющим входом первого усреднителя, выход четвертого регистра соединен с вторым входом блока сравне1164733
Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения средних значений нестационарных случайных сигналов. 5
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности определения среднего значения нестационарных сигналов. !О
На чертеже показано функциональная схема устройства.
Устройство содержит первый ключ
1, второй усреднитель 2, вычитатель
3, первый усреднитель 4, блок срав- 15 нения 5, счетчик 6, второй ключ 7, делитель частоты 8, генератор импульсов.9 элемент IO задержки, сумматор
11, элемент эквивалентности 12, второй регистр 13, первый регистр 14, 20 третий регистр 15 и четвертый регистр 16.
Устройство для определения среднего значения случайного процесса работает следующим образом.
Перед началом работы в зависимости от требуемой погрешности определения среднего значения и алгоритма, реализуемого вторым усреднителем 2, в первом регистре 14 назначается объ-30 ем выборки N при условии, что с выхода первого ключа 1 поступают некоррелированные выборки. Шаг дискретизации задается делителем частоты 8 с учетом его коэффициента де- 35 ления и частоты генератора импульсов
9. В исходном состоянии счетчик 6 сброшен "в ноль" и для второго усреднителя 2 устанавливается минимальный объем выборки И .„, задаваемый 40 вторым регистром 13. Третьим регистром 15 устанавливается необходимый объем выборкч k, причем k« N
При поступлении входного сигнала с информационного входа первого 45 ключа 1 на второй усреднитель 2 происходит усреднение его значений по алгоритму текущего среднего на заданном объеме выборки N
Небольшой объем выборки N; „обес- 50 печивает быструю сходимость алгоритма оценки среднего значения m но с . большой дисперсией результата. Например, алгоритм оценки текущего среднего эначенияопределяется поформуле 55
1-
1 и Я
x(i Ю)
Э 1
Ю%"; =)-Ивс„ а дисперсия оценки при условии некоррелированности выборок вычисляется по выражению
D„
D птх N
Каждое последующее значение оценки
mä с второго усреднителя 2 вычитается из,предыдущего значения m поступающего с элемента задержки 10, в вычитателе 3. Знаки разностей т.„
-тп„ усредняются в первом усреднителе
4 на объеме выборки k, заданном третьим регистром 15. Результат оценки
А-т,„ знаков разностей пт„,„ -тп„, получаемый с первого усреднителя 4 по истечении каждого объема выборки сравнивается в блоке сравнения 5 с заданным числом ЬА. Число ЬА задается в четвертом регистре 16. При выполнении условия А „>ЬА блоком сравнения 5 вырабатывается импульс сброса счетчика
6, а при выполнении обратного условия
А те„ ЬА импульс сброса отсутствует.
Известно, что сумма разностей знаков текущих оценок средних значений характеризует матрицу вероятностей переходов, причем до истечения N«„ матрица вероятностей на участке стационарности симметрична и выполняется условие А,щ, < Ь А. Так как k И„„„, то на объеме выборки N;, произойдет q проверок этих условий,, где q=
По истечении объема выборки М тп1 и н; участке стационарности выполняется условие Атр„< ЬА и импульс, сброса счетчика 6 отсутствует. При этом с второго выхода делителя .частоты 8 через второй ключ 7 приходит сигнал на увеличение числа в счетчике 6, а на выходе сумматора 11 получится объем выборки, например, N « 2И и„. После прохождения заданного числа минимальных объемов выборки f „êîãäà f N „; . будет равно И м, заданному первым регистром 14, срабатывает элемент эквивалентности 12, которнй закрывает второй ключ 7.
Таким образом, после прохождения объема выбоРки Nm х на выхоДе .втоРого усреднителя 2 будет оценка среднего значения случайного процесса с дис" персией, определяемой N
При резком изменении среднего значения входного сигнала в оценке его появляется смещение. По истечении объема выборки k, заданного третьим регистром 15, с помощью элемента за"
Составитель И.Мухин
Редактор Л.Авраменко ТехредМ.Гергель Корректор Е.Сирохман
Заказ 4189/47 Тираж 710 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, 4 з 11 держки 10 и вычитателя 3 в первом усреднителе 4 накапливается такое зна-1 чение А1 „, что в блоке сравнения 5 выполняется условие Arez>hA. Это значит, что сумма разности знаков текущих оценок средних значений характеризуется несимметричной матрицей ве-. роятностей переходов. Блок сравнения
5 вырабатывает импульс сброса счетчика б "в ноль". С сумматора t1 второму усреднителю 2 будет задан мини64733 4 мальный объем выборки И„;,„, определенный вторым регистром 13, что обеспечивает ускоренное устранение смещения оценки среднего значения сигнала. Для получения оценки срЕднего значения кусочно-стационарного случайного процесса с заданной погрешностью необходимо иметь интервал стационарности больше шага дискре10 тизации сигнала, умноженного на объем выборки N „,„.
