Многоканальное устройство для определения модуль- структурной функции

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЬ-СТРУКТУРНОП ФУНКЦИИ, содержащее m -каскадную линию задержки, вход первого каскада которой является входом устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены регистратор , а в каждый канал - последовательно соединенные блок вычитания, блок вычисления модуля и фильтр нижних частот, причем выходы фильтров нижних частот всех каналов соединены соответственно со входами регистратора, выход которого является выходом устройства, первые входы блоков вычитания всех каналов объединены и подключены ко 9 входу первого каскада tb -каскадной линии задержки, выходы каскадов которой соединены соответственно со вторыми входами блоков вычитания каналов. Ч со Од Ч Nd

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.,SU 1 9372 (51)4 G 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689651/24-24 (22) 09.01.84 (46) 15.09.85. Бюл. У 34 (72) Э.В.Кузьмин (71) Алтайский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности (53) 621.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 337784, кл. С 06 F 15/336, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 840924, кл. G 06 F 15/36, 1981. (54)(57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЬ-СТРУКТУРНОЙ

ФУНКЦИИ, содержащее pl --каскадную линию задержки, вход первого каскада которой является входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистратор, а в каждый канал — последовательно соединенные блок вычитания, блок вычисления модуля и фильтр нижних частот,. причем выходы фильтров нижних частот всех каналов соединены соответственно со входами регистратора, выход которого является выходом устройства, первые входы блоков вычитания всех каналов объединены и подключены ко входу первого каскада Ф -каскадной линии задержки, выходы каскадов которой соединены соответственно со вторыми входами блоков вычитания каналов.

1179372

40 (2) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для статистического анализа случайных процессов, в том числе и нестацио- 5 нарных, путем вычисления модульструктурной функции.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет расширения класса решае- 10 мых задач.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства на фиг.25 — графики модуль-структурной функции соответственно "чисто" слу- 15 чайного процесса (" Белый шум") (О с И =0 и G =1, синусоиды х(ф) =

2б4

x rn sin — смешанного аддитивТ ного процесса вида Й (+)= 1j (1)+ х(1) и нестационарного случайного адди1ивного процесса вида Z (t)

=ij(4)+U(4), где линейная функция (линейный тренд) 0 (1)=а1+в, где з свою очередь, а и Ь вЂ” постоян- 25 ные величины.

Устройство содержит М-каскадную линию 1 задержки, блоки 2„-2,„ вычитания, блоки 3 1-3 m вычисления модуля, фильтры 4,-4„„ и регистратор 5.

В основу анализа случайных процессов в устройстве положена модульструктурная функция, определяемая выражением

1 п 1+)!э

1 1 для дискретизованных и квантованных значений случайного процесса

Тр-о

4 l= .„) Iz(t)-z(tie)(at, о для непрерывной реализации случайного процесса, где

Е, — дискретизованное и квантованное значение случайного процесса в 1 -й момент времени, Х, + — соответствующее значение, сдвинутое на ) тактов, 50 и — число анализируемых точек, (Ц - реализация случайного процесса, ("1- соответствующее значение реализации, но сдвинутое на вре- 55 мя время сдвига случайного про- . цесса; ь11 — конечное время сдвига случайного процесса, p — время реализации случайного процесса.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства подается сигнал 2 (4) (напряжение, ток), пропорциональный реализации случайного процесса, который поступает одновременно на один из входов блоков (2,-2 ) вычитания и первый каскад

rn -каскадной линии 1 задержки, в которой происходит сдвиг сигнала на и л время о, где — время квантования сигнала, равное или меньшее времени корреляции. С выходов каскадов линии 1 задержки сигналы поступают на другие входы блоков (2 2 ) вычитания. Причем задержка

В сигнала, поступающего в -ый канал, с выхода k --ro каскада m -каскадной линии 1 задержки равна k j Z (e+ а Д .

Сигналы с выходов блоков 2„-2„„ вычитания поступают соответственно на входы блоков 31-3 вычисления модуля, с выходов которых преобразованный сигнал g =i xi поступают соответственно на входы фильтров 4<—

4 низкой частоты, на выходе каждого иэ которых получаются сигналы, пропорциональные текущему значению модуль-структурной функции „(д1

Характерной особенностью анализа случайных процессов при помощи модуль-структурной функции является то, что наряду с качественной оценкой (например, стационарный случайный процесс типа "Белый шум", фиг.2; чисто гармонический процесс — синусоида, фиг.3. аддитивный процесс— синусоида + стационарный случайный процесс, фиг.4; нестационарный по математическому ожиданию процесс, фиг.5) можно полу 1ить некоторые количественные оценки.

Так,по значению первой точки модуль-структурной функции (фиг.2,4 и 5) определяют дисперсию или среднее квадратическое отклонение (СКО) стационарной случайной составляющей по формуле

1 (3) !

Л3 где d — СКО случайной составляющей с параметрами: М=О р =0 и (э„=1, з 1 значение первой точки модуль — струк турной функции.

По максимальному значению модульструктурной функции (фиг.3 и 4) определяют амплитудное значение хщ синусоидальной составляющей

Х = ""1ПЬ . (4) L

По углу наклона L касательной к части модуль-структурной функции, текущее среднее значение которой отклоняется от горизонтальной прямой (фиг.5), определяют параметр временного тренда

U(t)= 4+ f3 (5) г де lJ(4) — линейная (детерминированная) функция ; оси P — постоянные параметры функции.

По отношению СКО исходного процесса

< э к среднему значению модуль-струк турной функции 1 определяют ста- ционарный или нестационарный исход ный процесс, при

dq

elan = — й0,9 - процесс стационарный

z — процесс нестацио— 0,9

p4 нарный и т.д.

В отличие от коррелометров и спектрометров предлагаемое устройство позволяет исследовать не только стационарные, но также и нестацио179372 4 нарные случайные процессы. По графическому виду модуль-структурной функции (фиг.2-5) можно судить о характере случайного процесса. Если в случайном процессе присутствует гармоническая составляющая, то по модуль-структурной функции можно определить период основной (первой) гармоники и высших гармонических со10 ставляющих.

В случае нестационарности случайного процесса по математическому-.ожиданию модуль-структурной функции (фиг.5) можно определить

15 величину, например, линейного тренда.

Б отличие от известного устройства для вычисления структурной функции предлагаемое устройство позво20 ляет производить и количественную оценку случайных процессов . Так по значению первой точки 1 (при о 0) (фиг.2,4 и 5) модуль-структурной функции в любом смешанном процессе

25 (в котором присутствует "чисто" случайная составляющая) можно оценить дисперсию (СКО) этой случайной составляющей (формула 3). При наличии в случайном процессе скрытых периодичностей по максимальному значению модуль-структурной функции L по формуле (4) можно вычислить амплитудное значение первой гаомонии (Ðèã. Я

Рие. 3

t 1 79372

Составитель А.Иванова

Техред З.Палий Корректор Л.Пилипенко

Редактор И.Ковальчук

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

Заказ 5678/52 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4 5