Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов. Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет того, что определяется коэффициент , который уменьшает колебательность оценки математического ожидания при малых значениях .11 невязки , что достигается введением порогового блока, ключа и элемента памяти . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.„SU„„122325 (Ю 4 G 06 G 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ г .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ U,":

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ QfP ц.,,-, 3 ! (21) 3807048/24-24 (22) 30.10.84 (46) 07.04.86. Бюл. У 13 . (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.1I.Малахов, В.Ф.Миргород и В.С.Ситников (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .!1! 798869, кл. G 06 G 7/52, 1979.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1119040, кл. G 06 С 7/52, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСМЕЩЕННОГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов. Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет того, что определяется коэффициент, который уменьшает "колебательность" оценки математического ожидания при малых значениях "невязки, что достигается введением поро-!! гового блока, ключа и элемента памяти. 2 ил.

1223258

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов и может быть использовано в информационно-измерительных системах, системах уравления технологическими процессами.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема 10 устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит блок 1 вычитания,блок 2 вычисления абсолютного значения, блок 3 умножения, интегратор

4, сумматор 5, масштабный блок 6, блок 7 усреднения, элемент И 8, генератор 9 импульсов, пороговый блок

10, ключ 11 и элемент 12 памяти.

Разностные уравнения, которыми описывается устройство, имеют вид

20 к= н-ь (о, 1614Р

)(ю )=

О! измеряемая gp на выходе устройства оценка среднего значения нес35

40, g

Ь (k — 1) менты времени; исследуемый нестационарный случай-: ный процесс; шаг изменения коэффициента масштабного блока; вительности

ы (8)

W (9)- функция штрафа.

Исследуемый нестационарный случайный сигнал х (t), фиг. 2с ), значения которого снимаются через интервал времени Т,можно записать как х (к3 t1 где k = †) — целая часть отноше т) ния, t — текущее время, Т вЂ” интервал дискретизации. Сигнал х (к) поступает на первый вход блока 1 вычитания, где из него вычитается сигнал л

mX (k — 1) ., а полученный на выходе блока 1 сигнал разности 8(k) х (k) — m x gk — 1) поступает на входы блока 2, блока 7 усреднения (выполненный, например, как последовательно соединенные нуль-орган и интегратор), и через масштабный блок 6 (с управляемым коэффициентом масштабирования) на второй вход блока 3 умножения. Выходной сигнал блока 2

/ 6 (k3 / подается на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал g (n) 8 С k), при этом выходной сигнал блока 3 умножения подается на вход интегратора;

4 и второй вход сумматора 5. На первый вход сумматора 5 поступает сиги нал m x (k — 1),поступающий также на второй вход блока 1 вычитания, с выхода интегратора 4.С выхода суммал тора 5 снимается сигнал m x (k),соответствующий оценке среднего значения.

Сигнал разности g (k) с блока

1 вычитания поступает на блок 7 усреднения, где за интервал времени, Т„, (фиг. 2$) формируется средняя величина смещения среднего значения

mv tk) нестационарного случайного процесса. В момент t = „ р, появляется сигнал U„ (фиг. 2 ) с выхода генератора импульсов, открывающий элемент И8, и сигнал U> через элемент И8 и замкнутый ключ 11 поступает на элемент 12 памяти, где запоминается на время Т,„р . Сигнал U, проходя на управляющий вход масштабного блока 6, корректирует коэффициент масштабирования 1 так,что . величина Б уменьшается. В течение ряда интервалов U уменьшается до нуля, чем обеспечивается несмещенность оценки среднего. При малых значениях величины Q(k3 коэффициент

g 5 п3 становится неустойчивым к малым приращениям, а это приводит к л увеличению разброса m х (kg возле среднего значения. Для исключения этого установлен пороговый блок 10, 1 отсекающий /, 6 (k) )(р, где p — величина порога, уменьшая их влияние л на g j n) что стабилизирует m x (k) уменьшая разброс относительно среднего значения.

Разностные уравнения вида (1) получены локальной оптимизацией уравнения

Л л и „ iK3= „lK-1)+y(X (K)-ь „(к- )) относительно функционала

Q(K) =I8(w3(+, (— у C 3)— с параметром регуляризации . Составляющая играет роль регуляризирующего функционала. Значение параметра, при котором Ь (макс, а следовательно, Ц 1с) мин имеет вид у (К) =у (К-1)+)(О)С(6 (К-1)(Для улучшения сходимости алгоритма подстройки значение невязки O fk J усредняется на некотором интервале

n = k Т, а применение знакового эквивалента невязки реализует алгоритм (фиг.1)

Т

g (>-J y(> +<„)(Д) о +sigh(x(K)-tox(K-11), = 1, где . W (8 ) — функция штрафа, имеющая например, вид. о, 19! СР u3, i 9 1 > P; 6 ф

223258 4

Формула изобретения

Устройство для определения несмеI щенного среднего значения нестационарного случайного процесса, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок умно:жения, интегратор, сумматор, блок усреднения, генератор импульсов, элемент И, масштабный блок, первый вход блока вычитания является входом устройства, второй вход блока вычитания объединен с первым входом сумматора и соединен с выходом интегратора, вход которого объединен с вторым входом сумматора и .подключен к выходу блока умножения, первый вход которого соединен с выходом масштабного блока, информационный вход которого объединен с входом блока усреднения, входом блока вычисления абсолютного значения и подключен к выходу блока вычитания, выход блока вычисления абсолютного значения соединен о вторым входом блока умножения, выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента И, выход сумматора является выходом устройства, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены пороговый блок, ключ, элемент

30 памяти, выход которого подключен к входу задания коэффициента масштабирования масштабного блока, вход элемента. памяти соединен с выходом ключа, управляющий вход которого подклю35 чен к выходу порогового блока, вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютного значения, информационный вход ключа подключен к выходу элемента И, первый вход

40 которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход элемен, та И подключен к выходу блока усреднения.

1223258

Фис t

Составитель И.Мухин

Редактор О.Головач Техред Н .Боикалокорректор Г.Решетник

Заказ 1716/53 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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