Статистический анализатор

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для исследования случайных процессов . .Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности определения интервалов постоянства и линейного изменения среднего значения. С этой целью в анализатор введены усилители, интеграторы , коммутатор, пороговый элемент, блок выделения экстремума, сумматор, элементы ИЛИ. Анализатор позволяет вычислять среднее значение как при стационарном так и при нестационарном процессе с линейно изменяющимся средним значением. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„. SU „„126143

А1 (50 4 G 06 F !5/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3908520/24-24 (22) 10.06.85 (46) 30.10.86. Бюл. Ф 40 (72) И.С.Богданов, А.M.Æåëóäêåâè÷, М.Е.Желудкевич, А.А.Иванов и А.А.Махмутов (53) 681 . 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 920742, кл. G 06 F 15/36, 1982. (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для исследования случайных процессов. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности определения интер-— валов постоянства и линейного изменения среднего значения. С этой целью в анализатор введены усилители, интеграторы, коммутатор, пороговый элемент, блок выделения экстремума, сумматор, элементы ИЛИ. Анализатор позволяет вычислять среднее значение как при стационарном так и при нестационарном процессе с линейно изменяющимся средним значением. 1 ил.

1267434

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной

I техники и может быть использовано для обработки случайных процессов.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет нозможности определения интервалов постоянства и линейного изменения среднего значения.

На чертеже изображен статистический анализатор.

Анализатор содержит интеграторы 1-3, усилители 4-10, сумматоры

11-13, коммутаторы 14-15, блок 16 определения дисперсии, пороговые элементы 17-18, ключ 19, первый элемент

ИЛИ 20, блок 21 выделения экстремума вход 22 анализатора, выходы анализатора: дисперсии 23, входного сигнала при стационарном процессе 24, нулевого коэффициента при стационарном процессе 25, входного сигнала, нулевого коэффициента, первого коэффициента при процессе с линейно изменяющимся средним 26, 27, 28 соответственно, входного сигнала, нулевого коэффициента, первого коэффициента при процессе с нелинейно изменяющимся средним 29, 30 и 31 соответственно, среднего значения 32, блок 33 определения модуля, второй

34 и третий 35 элементы ИЛИ.

Устройство определяет интервалы постоянства и линейного изменения среднего значения исследуемого процесса и нычисляет оценку среднего на данных интервалах.

В качестве модели исслецуемого процесса Х(t) применяется модель случайного процесса представляющего собой аддитивную смесь полезной составляющей x(t) и случайной помехи

n(t), т.е.

x (C) = x(t) + n(t); к

x(t) - ос;р;(с,-), =0 где t!); (t, < ) — ортонормированные . нестандартные номиналы Лежандра; — интервал аппроксимации.

При известной величине погрешности измерений (дисперсии) оценку ошибки в определении среднего значения исследуемого процесса на интервале аппроксимации можно представить следующим образом:

{2) где 1" — коэффициент, определяющий точность представления в за5 висимости от принятой донерительной вероятности.

Следовательно, для определения интервала аппроксимации среднего значения (полезной составляющей сигнала) полиномом к-й степени необходимо, чтобы значение коэффициента r ортогонального разложения (k+1)-го порядка не превышало порогового значения, задаваемого соотношение (2).

15 Если условие монотонности убывания коэффициентов ортогонального разложения не выполняется,т.е. производные процесса меняет знак,то условия (2) недостаточно для определения соответствующего интервала аппроксимации.

Неоднозначность ошибки аппроксимации вызывается тем, что устанавливаемый порог превышает максимальное значение ) Ф,(t)1 на данном ин25 тервале. Чтобы избежать такой неопределенности, кроме условия,2), необходимо контролировать появление экстремального значения Ic< (t)) для данного интервала аппроксимации.

30 Анализатор функционирует следующим образом.

Исследуемый процесс x(t) поступа. ет одновременно на вход интегратора 1, вход масштабирующего усилителя

5 и первый вход коммутатора 14. На выходе интегратора 1 и масштабирующего усилителя 5 сигналы соответствуют выражениям

4() )„,„н(с)= 1 lr!")4";; и„„!с)= k() о

Сигнал с выхода масштабирующего усилителя 5 поступает одновременно на вход интегратора ?,на выходе которого он определяется выражением

)

U (t) = — — f х (с) д выем )

1 и который поступает на второй вход коммутатора 14. По отсутствии сигнала на

50 управляющем входе коммутатора 14 сигналы с его входов проходят на первый и второй выходыуказанного блока.

Сигнал с выхода масштабирующего усилителя 5 поступает одновременно на вход интегратора 2, на выходе которого он определяется выражением.

О„,„(e) - (). () )о

1267434

10 (t) =- x ) ьь)л1

1с, t > 3 6.

"ixi ) d < ь ()) )1

13 6 t) = — (-ьы" « j 2

-- Jt<(t) d ), +

t о о

1 г1> + °

55 и поступает на вход масштабирующего усилителя 6, а также на вход масштабирующего усилителя 8, на выходе которого сигнал характеризуется выражением

Этот сигнал после интегрирования его интегратором 3 поступает на вход масштабирующего усилителя 9, на выходе которого сигнал будет определяться выражением

6

U (t) = — — g x,i) di

Бык о и поступит на третий вход сумматора

12, на первый вход которого и первый вход сумматора ll сигнал поступает с выхода интегратора 1, а на вторые входы этих сумматоров сигнал поступит с выхода масштабирующего усилителя 6, его значение определяется выражением

U (t) = --- j ь x(i) di

Выл ) о

С выхода сумматора 11 сигнал поступит на вход масштабирующего усилителя 7, на выходе сигнала которого он определяется выражением

1 2 () = — -(--

Ьь)л, 1

t«() d7), о а на выходе модуля сигнала выделяется модуль выражения..С выхода сумматора 12 сигнал поступает на вход масштабирующего усилителя ЕО, на выходе которого выделится сигнал, определенный выражением и который поступает на вход блока 21 выделения экстремума и на первый вход порогового элемента 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 16 определения дисперсии. Сигнал на выходе порогового элемента 18 появится лишь в том случае, если

Этот сигнал поступает на первый вход элемента ИЛИ 20, на второй вход

45 которого поступает сигнал с выхода блока 21 выделения экстремума. Пороговый блок 17 осуществляет сравнение сигнала, поступающего на его первый вход с выхода масштабирующего усилителя 7 с сигналом, поступающим на второй вход порогового блока 17 с выхода блока 16 определения дисперсии.

На выходе порогового элемента 17 сигнал появится лишь в том случае, если

В соответствии с этим сигналом, поступающим на управляющий вход коммутатора 14, осуществляется переключение входов блока 14 соответственно на третий и четвертый выходы его, которые связаны с первым и вторым информационными входами коммутатора 15.

Одновременно сигналом с выхода порогового элемента 17, поступающим на управляющий вход ключа 19, осуществляется связь второго выхода масштабирующего усилителя 7 через ключ 19 с третьим информационным входом коммутатора 15. При этом сигнал с первого входа коммутатора 15 может поступить на первый или шестой выходы его, а с второго или третьего — соответственно на второй и третий или четвертый и пятый выходы этого блока.

При отсутствии сигнала с выхода элемента ИЛИ 20 на управляющем входе коммутатора 15 сигналы с входов по- ступают соответственно на первые три выхода коммутатора 15. При появлении сигнала на вьжоде элемента

ИЛИ 20 произойдет переключение входов коммутатора 15 на другую тройку его выходов и одновременно произойдет возвращение в исходные состояние всех интеграторов 1-3 масштабирующих блоков 4-10, сумматоров 11-13, пороговых элементов 17-18, блока 16 определения дисперсии, в исходное состояние, т.е. начинается исследование нового участка реализации процесса,поступающего на вход анализатора.

Формула изобретения

Статистический анализатор, содержащий блок определения дисперсий, первый коммутатор, с первого по четвертый усилители, первый и второй интеграторы, первый сумматор, первый пороговый элемент, причем вход первого интегратора соединен с входом

)2674

$ первого усилителя, с первым информационным входом первого коммутатора и является информационным входом анализатора, выход первого интегратора соединен с первым входом первого сумматора и через второй усилитель — с вторым информационным входом первого коммутатора, выход первого усилителя через второй интегратор и третий усилитель соединен 10 с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом четвертого усилителя, выход которого соединен с первым входом первого лов рогового элемента, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход блока определения дисперсии соединен с вторым входом первого порогового элемента, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет возможности определения интервалов постоянства и линейного изменения среднего значения, в устройство вве- р дены с пятого по седьмой усилители, третий интегратор, второй и третий сумматоры, второй пороговый элеменf второй коммутатор, блок выделения экстремума, ключ, три элемента ИЛИ и блок определения модуля, причем первый вход второго сумматора соединен с выходом первого интегратора, выход третьего усилителя соединен с

ВтОрым ВхОдОм ВтОрОго сумматора Выход первого усилителя через последовательно соединенные пятый усилитель, третий интегратор, шестой усилитель соединен с третьим входом второго сумматора, выход которого через 40 седьмой усилитель соединен с первым входом второго порогового элемента и входом блока выделения экстремума, второй вход второго порогового элемента соединен с выходом блока определения дисперсии, выход второго порогового элемента соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока выделения экстремума, а выход —, 34 с управляющим входом второго коммутатора, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом ключа, выход четвертого усилителя через блок определения модуля соединен с информационным входом ключа, выход блока определения дисперсии является выходом значения дисперсии анализатора, первый и второй выходы первого коммутатора соединены соответственно с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и являются выходами значения входного сигнала нулевого коэффициента соответственно при стационарном процессе анализатора, третий и четвертый выходы первого коммутатора соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго коммутатора, третий вход которого соединен с выходом ключа, первый выход второго коммутатора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и является выходом значения входного сигнала анализатора при процессе с линейно изменяющимся средним с второго по пятый выходы второго коммутатора соединены соответственно с первого по четвертый входами третьего сумматора и являются выходами значения нулевого коэффициента и первого коэффициента при процессе с линейно изменяющимся средним и выходами нулевого коэффициента и первого коэффициента при процессе с нелинейно изменяющимся средним анализатора соответственно, шестой выход второго коммутатора соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и является выходом значения входного сигнала при процессе с нелинейно изменяющимся средним анализатора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является выходом среднего значения анализатора, выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены соответственно с входом значения входного сигнала и входом среднего значения блока определения дисперсии.

1267434

Й

29

26

27

2t

32

31

2У

Составитель В.Орлов

Редактор Н.Слободяник Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 5777/48 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная,4