Устройство для вычисления дисперсии случайного процесса

 

О П И С Л Н И Е 343273

И ЗОБ РЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сониалистическик

Республик

Зав исихГое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 23.Х1.1970 (№ 1493572/18-24) М. Кл. 6 06g 7/52 с присоед и неписм заявки ¹â€”

Иотапвт по деаав3 изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубл11ковано 22.VI, 1972. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 22.XI.1972

УДК 681.333:519.2 (088.8) Авторы изобретения

В. И. Теверовский и А. А. Ивлев

ВЗЗЕОО3фЕНАИ фф:фф. ф Яф ",,. Rв fq

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ

СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Предлагаемое устройство от носится к области вычислительной техники и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной, например, для статистической обработки результатов измерений.

i1звсстно устройство для определения д Гспсрспи и среднего квадратического отклонения случайного процесса, выборки которого представлены унитарным кодом, содержащее счетчик, прямыс и инверсные выходы разрядов Которого соединены через вентили со входами разрядов накаплива1ощего сумматора, счетчик циклов, вход которого подключен к шине сороса, а выход соединен со входом триггера.

Известное устройство позволяет вычислягь диспсрс1но цснтрпроваппого случайного процесса.

Прсдл Гн ас мое устройство позволяет вычислять дисперс1но и среднее квадратичное

01клоиспис также и Гlроцсссов с ненулевым средним значением.

Отлп1ителы1ой особс11иость1о Г1рсдлагасмого устройства является то, что olio содержит дополнительно счетчик, вход первого разряда которого coca!!I!cI! с выходом устройства задержки, а установочные входы — с выходом счетчика циклов, при этом выхо II.I разрядов дополнительного счетчика через вентили обратного кода соединены со входами разрядов пакаплпвакицсго сумматора со сдгпгом па один разряд влево, причем вход усгройсгва задержки через собирательную схему соединен с I:ü!xoäoì делителя частоты импульсов, вход которого подкгночсп кo входной шине устройства. На чертеже показана функцпоII2 I III!51 CXCXl Il IlpC3,. !III I3C>!Ol O 3 сгройства.

Устройство состоит пз накаплпва1оцГего сумматора 1, ко входам разрядов которого подкл1очепы выходы вентилей 2 прямого кода

l0 и обратного кода Г, прпчем потенциальные входы вентилей прямого кода подключены к прямым выходам разрядов счетч11ков 4, а входы вентилей обратного кода — к инверсным выходам разрядов дополнительного счетчиь) ка 5. СоедГ1нспие выходов счстч;1»а 4 и 5 сс

I3xoIIIxø сумматора 1 осуществлено со сдвигом»а один разряд влево.

Импульсные входы вентилей 2 пр",ìîãî кода соединены со Г3. одом счетчика 1, входом со >и20,3 II Tc лиllol I схем и I c6op»II ) 6. выход IioTopoÉ

11сдкл1о1е:I »о входу одгпого разряда сумматора 1, и выходом вентиля, к импульсному

«.,оду которого подключена входи;1я шина.

Импульсные входы вентилей 3 ооратного

20 кода соединены со входом первого разряда счетчика 5, вторым входом собиратслы1ой схемы 6 и выходом устройства задержки 8, вход которого подключен к выходу собирательной с. емы 9. Ко входам этой схемы 1о.I-!

0 клк1чсиы выходы вентиля 10, счетчика циклоз

343273,s — 1 (2,,-+1) Я2

); -<) 1/ !1 „ Ic lи fE IH 12 13cTQTbl импульсов. Вход счетчика циклов ll через вентиль 1 > соединен с шиной «Сброс», à выход его подключен I

7:и 18, а второй — со входом вентиля 10.

)х и>!21у.!ьс!!О му !!ходу !!ент!!г!>! 10 подключен выход старшего разряда сумматора 1., строистио работает следующим ооразом.

Ь исход»ом состоя»ии все разряды счет:!икон 4» 5. Сум)матера 1, дел!«тели чз:тоты 1 счетч,»<а циклов 11 н триггер 14 па. <одятся в состоянии «0». При этом вентили 7 и 18 открыты, а вентиль 10 заперт высоким потенциалом, снимаемым с триггера 14. Ьыоорки исследуемого случайного процесса поступают по входной шипе устройства в виде счетных

<<пачек>>, числО иыпу ibcoB в 1

6 — па вход "первого разряда сумматора 1.

Каждый такой !!мпульс вь!зывает увеличение содержимого сумматора па 2n+1, где n— число, записанное в.с !етч:»<е 4 перед поступлением данного импульса. Это происходит Iloтому, что, поступая на вентили 2, импульс переносит в сумматор содержимое счетчика 4, удвоенное за счет сдвига при соединении на разряд влево и, кроме того, проходя на вход первого разряда сумматора, добавляет единицуу.

Таким образом, к концу «пачки» со сгop )Hbl счетчика 4 в сумматор 1 вносится число

m;i — 1

Х (2n+1) =т- ; . и -): где т. — чнсло нмпульсог, в данной 113

После окончания «пачкн» по шипе «Сброс» следует импульс. который, пройдя через открытый вентиль 1 >, сбрасывает в нуль счетчик

4 и записывает еднаицу в счетчик циклов 11.

Одновременно с постуйлением импульсов на вход счетчика 4 они поступают на делитель

12, частоты импульсов, имеющий коэффициент деления, рааный ф Ж, где Ф вЂ” общее число выборок процесса, по которым производится усреднение. Выходные импульсы делителя частоты 12 через соо)рку 9 и устройство задержки 8 тгоступают на вход счетчика 5, импульсные входы вентилей 8 обратного кода и через сборку 6 — на первый разряд сумматора 1. Каждый импульс, прошедший на выход устройств!! задержки 8, переносит в сумматор удвоенное содержимое счетчика 5 в обрагиом коде, т. е. 2!<„,)„. где к — число, записанное в счетчике 5 до момента поступления на него очередного импульса, и увеличивает содержи31ое счетч!и!ка 5:!11 едннипу. НО так ка« 2/<))rj)1). эквивалентна (2к+1). „„, т. е. дополнительному !<)Оду числа 2i<+ l, то каждый импульс уменьшает Содержимое сумматора 1 на величину 2!<+1. Посчс прохождения S импульсов

r>

l0

1.)

>О )д

:"О

А0

5))

60 !

))) содер>!

Поскольку после каждой «пачки» содержимое счетчика 4 сбрасывается, то со стороны этого счетчика после прохождения последней, Л -й «пачки» в сумматор оказывается внесен!! Ы М 1 ИС Л О

m;

r- 1

В то же время, благодаря тому, что счетчик

5 пе сбрасы)вается в течение всего периода работы устройства, с его стороны в сумматор вносится отрицательное число, равное S2. Но так как коэффициент деления делителя 12 выг)n бран)равным() _#_, то S=Z... и. следоваМ тельно, после прохождения последней пачки содержимое сумгматора равно: )) ) Х

Х т- ; - -(Х т; )". .-.1 i-. --1

Первое слагаемое этого выражения есть увеличенная в Лг раз оценка второго начального момента исследуемого процесса

Я !!2= — —,, f02)

А - i-..-:1 а второе — увеличенный в N раз квадрат математического ожидания процесса

)т Л)

)11 - -.-- У т) (Zmi )

i 1 Ai ):=.

Следовательно, это выражение есгь увеличенная в V раз оценка дисперси!и процесса. л 1 Ф

0=--, Х т2; -,, (Х т; ) - .

) I Ф= .-1

После окончания Л -й пач1<и по шине

«Сброс» проходит У-й импульс сброса, который переполняет счетчик циклов f!. Импульс !

1ереполнения счетчика циклов поступает на триггер 14, на установочные входы счетчика 5 и через сборку 9 на вход устроч!Ства задержии 8. Этот импульс устанавливает триггер 14 в состоятгие «1», а счетчик 5 — в «0». При этом запираются вентили 7 и 1> и открывается ьентиль 10. Задержанный усгройством 8 им<пульс поступает на входы вентилей 8) счетчика 5 и через сборку 6 — — на вход первого разряда сумматора 1. Так как в счетчике 5 перед этим былн запгисаны нули, то через вен!>!!л!1, 3обратпого кода и сборку 6 в сумматор вносится код

11) ... ) I, !»!21!!10ЩРИ!ся дополнителы!ь!м кодом еди!!.Иць! и, следовательно, его содержи мое уменьшается»а единицу, а в счетчике 5 с небольшой задержкой, определяемой переходными процессами, оказьгвается записанной ,чиниц

1 11 последний переполняется, импульс пере»олнспия через вентиль 10 и сборку 9 посту343273 пает на устройство задержки 8. Задержанный импульс вновь поступас" ва счетчик 5, вентили

8 и 1-й разряд сумматора 1, и Tàê как до этого в счетчике 5 была единица, в сумматор вносится дополнительный код числа 8, его содержимое уменьшается на 8, а в с:;сгчи е 5 записывается число 2. Сумматор вновь переполняется, что вызывает появление нового импульса на входе устройства задержки 8.

При этом из содержимого сумматора вычитается последовательность нечетных чисел

1, 3, 5, 7 и так далее. Процесс продолжается до тех пор, пока при очередном суммиро3вании число, вычитаемое из содержимого сумматора

1,,не окажется большим этого содержимого.

При этом импульс переполнения на выходе сумматора не появляется, и процесс вычитан3гя прекращается.

Очевидно, это произойдет тогда, когда будет выполнено соотношение ! О (2;+1)=P Я, ! — И где Af — содержимое сумматора до начала процесса вычитания.

Очевидно, при этом оказывается, что полн >е число тактов:вычитания l=L ($ It) 1. где

E (Х) — целая часть числа Х. Так как 31=ND, где 0 — дисперсия процесса, то

1= (д (0=n l -V, где r> — искомое среднее квадратическое отклонение процесса. Число 1 оказывается записанным в счетчике 5 и, кроме того, по выходной шине пройдет;импульсная пачка, состоящаз пз 1 импульсов.

Значение о может быть получено путем делепил числа импульсов в этой пачке на 1 N c помощью любого делителя частоты импульсов, .> по дключенного 3к выходу устройства.

Индикация результата можетосуществляться подключением к выходной шине любого счетчика, имеющего соответствующее индикаторное устройство. При эгом следует отме)и тить, что число элементов выборки Л должно быть равно квадрату целого числа, например

Я=64; 100; 256; 1024 и так далее.

Предмет изобретения

Устройство для вычисления дисперсии случайного процесса, содержащее счетчик, выходы разрядов которого соединены через вентили прямого кода с разрядными входами накапливающего сумматора, счетчик циклов, устройство задержки, собирательную схему и делитель частоты, отличающееся тем, что, с целью обеспечения вычисления дисперсии и среднего квадратичного отклонения п роцесса

«>5 с ненулевым средним значением, оно содержит дополнительный счетчик, вход первого разряда которого соединен с выходом устройства задержки, а установочные входы — с выходом счетчика циклов, выходы разрядных

:30 триггеров дополнительного счетчика через вентили обратного кода соединены с разрядными входами накапливающего сумматора со сдвигом на один старший разряд, вход устройства задержки через собирательную схему

:35 соединен с выходом делителя частоты импульсов. вход которого подкл оФен ко входной ш3ьпс устройства.

343273

Составитель В. Жовинский

Редактор Б. Нанкина Тсхред Л. Богданова Корректоры Л. Царькова и T. Медведева

3аказ 4014 Изд. № 905 Тираж 40G 110д1ни нос

ИНИИПИ Комптега по делаем пзобрстевий и огкрывпй при Совете М:ьппстро-, СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Обл. тпп. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли