Устройство для определения дисперсии разл1ахов и периодов случайного процесса

 

СПИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Саветскиз

Сациалистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”. 1, Кл, Ст 06f 15,,36

Заявлено 23.111.1970 (Л" 1414582/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.V.1973. Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 27Л И1.1973

Комитет па делам изобретений и открытий при Совете йлинистрав

СССР

УДЫ, 681.3;519.2 (088.8) Авторы изобретения М. В. Чхеидзе, Б. H. Седых, Г. Г. Ладария и Ш. М. Сирадзе

Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ РАЗМАХОВ

И ПЕРИОДОВ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к области вычислительной техники, к специализированным машинам для обработки информации о случайных процессах.

Известные устройства экспресс-анализа характеристик слу айных процессов требуют предварительного накопления информации и обработки с целью введения в ЦВЧ для последующего вычисления требуемых характеристик и потому нс могут быть использованы, когда требуется вести вычисление в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является определение дисперсии размахов и периодов случайного процесса в реальном масштабе времени. Это достигается тем, что в устройстве выходы

«больше» и «меньше» блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем «И», вторые входы которых через первый переключатель соединены с выходом генератора счетных импульсов, выход первой схемы

«И» подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь код-аналог соединен со входом блока сравнения, выход второй схемы «И» подключен к вычитающему входу реверсив10го счетчика и ко входам «запись» счетчиков суммы размахов и размахов, выходы «больше» и «меньше» блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным входами первого три гера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «запись» счетчика количе5 ства размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого подключен к первому входу третьей схемы «И», второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом ге10 нератора счетных импульсов, а выход — со входом «запись» счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой через первую

15 линию задержки соединен со входом «сброс» счетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу «считыванпе счетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схе20 мы «ИЛИ», выход которой через вторую линию задержки соединен с первым входом четвертой схемы «И», ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход четвертой схемы «И» соединен со входом сум25 матора квадратов периодов, нулевой выход второго триггера подключен к первому входу пятой схемы «И», второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного импульса, а выход — со

30 входом «запись» счетчика нечетного периода, 383058

Хт, Х,Т; в-: (т) =1

N N (2) 2 Рг (>) К 2 г Рг дф (p)

Ф нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание» счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы «ИЛИ» и через третью линию задержки — со входом

«сброс» счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера .подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание» счетчика размахов, через четвертую линию задержки со входом «сброс» счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом шестой схемы И, ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход шестой схемы И соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы

«ИЛИ», выход которой подключен ко входу первого квадратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы периодов, а также выходы сумматоров квадраторов размахов и квадраторов периодов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор — ко второму входу блока считывания.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит блок сравнения 1, преобразователь 2 код-аналог, генератор счетных импульсов 8, блок деления

4, блок вычитания 5, сумматоры б и 7, квадраторы 8 и 9, реверсивный счетчик 10, двоичные счетчики 11 — 16, управляющие триггеры

17 и 18, дифференцирующие цепочки 19 — 22, логические элементы «И» 23 — 28, линии задержки 29 — 38, блок переключателей 34, логические элементы «ИЛИ» 85 и 86.

Устройство осуществляет вычисление оценок дисперсии размахов случайных процессов согласно следующей формуле: где Р— текущее значение .размахов, и

N= — — число размахов, 2 и — число экстремумов в исследуемом интервале.

Вычисление оценки дисперсии периодов случайного процесса осуществляется согласно формуле:

65 где T; — текущее значение периода, М вЂ” число периодов в исследуемом интервале.

Рассмотрим работу устройства. На один вход блока сравнения 1 подается входное напряжение U,.„ìîäåëèðóþùåå исследуемый случайный процесс, а на второй вход подается напряжение U»»„„поступающее с выхода преобразователя 2, который соединен с выходом реверсивного счетчика 10.

Выход «больше» блока сравнения 1, высокий сигнаал на котором определяет ситуацию

U„) UBEIxr соединен со входом элемента «И»

28, а также с нулевым входом триггера 17.

В свою очередь выход «меньше» блока сравнения, высокий сигнал на котором определяет ситуацию U„„(U„„„.,-, соединен совходом элемента 24, а также с единичным входом триггера 17. Вторые входы элементов 28 и 24 соединены с выходом генератора 3, который соединен также с соответствующими входами элементов 25 и 26, а также со входом счетчика 14, через который в последний осуществляется запись информации.

Выход элемента 28 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 10, а выход элемента 24 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 10, а также со входами счетчиков ll и 15, через которые в последние осуществляется запись информации.

Единичный выход триггера 17 через дифференцирующу ю цепочку 19 соединен со счетным входом триггера 18, а также со входом счетчика 16, через который в последний осуществляется запись информации. B свою очередь, нулевой выход триггера 17 через соответствующую дифференцирующую цепочку соединен непосредственно со входом счетчика !

1, через который осуществляется передача содержимого последнего посредством сборки элемента «ИЛИ» 36 в квадратор 8, а также через элементы задержки 29 и 82 соответственно соединен со входом сброса на нуль счетчика 11 и со входом вентильной сборки элемента «И» 27, через которую осуществляется передача содержимого квадратора 8 в сумматор б.

Нулевой выход триггера 18 соединен непосредственно со вторым входом логического элемента «И» 26, а через дифференцирующую цепочку 21 соединен непосредственно со входом счетчика 14, через который осуществляется передача содержимого счетчика 12 посредством сборки элемента «ИЛИ» 86 в квадратор 8, а также соединен с элементом 80, выход которого соединен со входом установки нуль счетчика 14 и со входом элемента «ИЛИ» 85, выход которого соединен через элемент 88 со входом вентильной сборки элемента «И» 28, через которую содержимое квадратора 8 передается в сумматор 7.

383058

Единичный выход триггера 18, в свою очеро,?, соединен непосредственно со вторым входом элемента 25, а также через соотгетствующую дифференцирующую цепочку соединен со входом счетчика 18, через который осуществляется передача содержимого счетчика 18 посредством сборки элемента

«ИЛИ» 36 в квадратор 8, и со входами элементов 35 и 81, причем последний соеди??е со входом установки г, нуль счетчика 13.

Выходы счетчиков 14, 15, 16 и сумматорог, б и 7 через соответствующие пусковые кнопки, установленные на панели управления, соединены с соответствующими входами блока деления 4, один выход которого соединен со входом блока вычитания 5, а другой выход соединен со входом квадратора 9, выход которого в свою очередь соединен со вторым входом блока 5. На выходе блока 5 образуется результат вычисления. го

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом работы все схемы устройства, содержащие триггерные элементь? памяти, находятся в сброшен?o.,? состоянии. На соответствующий вход блока сравнения подаетсп U„, а на панели упра=.ëåния включается соответствующая кнопка.

В начале работы U»),U»«. При этом появляется высокий сигнал на выходе «больше» блока 1, отпирается элемент 28, в результате З0 импульсные сигналы с выхода генератора 8 начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 10, и в последнем начинает накапливаться информация, сравниваемая со входным напряжением U, .

Импульсные сигналы с выхода генератора 3 во время всего процесса работы поступают также на вход счетчика 14, в котором накапливается величина, T, эквивалентная сум- 40

i-1 ме периодов.

Нулевое состояние триггера 18 обеспечивает открытое состояние элемента 26 и запертое состояние элемента 25. При этом в счетчике 45

18 накапливается величина, эквивалентная значению текущего периода.

При переходе величины U, ÷åðåç текущий максимум входного напряжения (т. е. выход на участок спада напряжения) эта ситуация 50 фиксируется появлением высокого сигнала уже на выходе «меньше» блока 1, при это, триггер 17 устанавливается в единичное состояние, элемент 28 запирается, а элемент 24 отпир а ется. 55

В результате дифференцирующая цепочка

19 на единичном выходе триггера 17 выраоатывает импульсный сигнал, который записывается в счетчик 16, а также перебрась?вает триггер 18 в единичное состояние. 60

Таким образом, счетчиком 16 осуществляется счет количества максимумов, которое можно практически принять эквивалентным количеству размахов (под размахом понимается разность между смежными максиму- 65 мом и минимумом), а также количеству периодов. Следователь??о, в счетчике 16 накапливается вел?? -?????а, эквивалентная количеству размахов и периодов на данный моме:?т раооты устройства.

Вместе с тем переброс триггера 18 в единичное состояние глечет за собой запиранпе элемента 26, а элемент 25 прп этом отпирается. В результате величина, эквивалентная значению очередного периода, начинает накапливаться в счет:ике 12. Од??оврех?енно дифференцирующая цепочка, подключенная к единичному B??xoneó триггера 18, вырабатывает импульсный сигнал, который поступает на вход счетчика 13 и передает его содержимое через «ИЛИ» 86 кьадратор 8, а также поступает па гходы элементов 31 и 85. Через время срабатывания элемента 81, рассчитанное на время передачи содержимого счетчика 13, сигнал с выхода элемента 81 сбрасывает счетчик 13 в нулевое состояние. Вместе с тем, сигнал с выхода элемента 85 поступает на вход элемента задержки 88, который рассчитан на время возведения в квадрат содержимого квадратора 8, после чего сигнал с выхода элемента 88 поступает на вход элемента

24 и передает результат нз квадратора 8 на сумматор 7, где образуется сумма квадратов

2 значений периодов — g У ..

i=1

Вместе с тем, поскольку высокий сигнал с выхода «меньше» блока 1 отпирает элемент

24, импульсные сигналы с выхода генератора

3 начинают поступать на вычитаю?ций вход счетчика 10, одновременно они псступают на входы счетчиков 11 и 15. Прохождение сигналов через элемент 24 происходит с момента перехода величины U,,- через очередное значение максимума (крпвой напряжения),до перехода через смежное значение минимума, после чего высокий сигнал снимается с выхода «меньше» блока 1 и устанавливается ??a выходе «больше». Тогда количество очередпого прохожден??я последовательности сигналов через элемент 24 можно считать эквивалентным величине соответствующего размаха, которая записывается в счетчиках 11 и 15.

При этом, в счетчике 15 накапливается знаМ чение суммы величины размахов Рь à сОi=I держимое счетчика 11, эквивалентное значению очередного размаха, передается через сборку элемента «ИЛИ» 36 в кгадратор 8 импульсным сигналом, который вырабатьгваетсл дифференцирующей цепочкой, подключенной к нулевому выходу триггера 17, поп очередном появлении высокого сигнала на Bb?xo å блока 1. Тот же импульсный сигнал поступает на входы элементов задержки 29 и 82. Через некоторое время, необходимое для выполнения передачи содержимого счетчика 11 в квадратор 8, сигнал с выхода элеме??та 29 сбрасывает счетчик 11 в пулевое состояние. Л сигнал с выхода элемента 82, которы".: рпссчи-.

383058 и

Pr.

i=1 р, i=1

1V тан на время возведения в квадрат величины, поступившей в квадратор 8, передает результат из квадратора 8 через вентильную сборку элемента 27 в сумматор б.

В схему блока деления 4 пересылается соN держимое счетчиков 16 — N, 15 —;, Р; и суммаi=1

iV тора 6 — Р, . В блоке деления выполняются

i=1 операции: после чего первая величина с выхода блока деления 4 поступает в блок вычитания 5, а вторая величина другого выхода поступает в квадратор 9, где возводится в квадрат, после чего, в свою очередь, поступает в блок б.

После этого в блоке 5 вычисляется искомый результат оценки дисперсии размахов согласно (1).

Аналогично предлагаемое устройство выполняет вычисление оценки дисперсии периодов, уже согласно (2), только при этом в блоке 4 осуществляется засылка содержимого счетчиков 14, 16 и сумматора 7.

Предмет изобретения

Устройство для определения дисперсии размахов и периодов случайного процесса, содержащее преобразователь код-аналог, генератор счетных импульсов, блок сравнения, блок деления, сумматоры, квадраторы, логические схемы «И» и «ИЛИ», рсгсрсивпь и счетчик, линии задержки, управляющие триггеры, блок вычитания, двоичные счетчики, дифференцирующие цепочки и переключатели, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения устройства, в нем выходы «больше» и

«меньше» блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем «И», вторые входы которых через первый переключатель соединены с выходом генератора счетных импульсов, выход первой схемы «И» подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через преооразователь код-аналог соединен со входом блока сравнения, выход второй схемы «И» подключен к вычитаюшему входу реверсивного счетчика и ко входа vI «запись» счетчиков суммы размахов и размахов, выходы «больше» и

«меньше» блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным входами первого триггера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой сое5

З5

60 динен со входом «запись» счетчика количества размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого подключен к первому входу третьей схемы «И», второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход — со входом «запись» счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифферепцирующей цепочки, выход которой через первую линию задержки соединен со входом

«сброс» счетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу «считывание» счетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схемы «ИЛИ», выход которой через вторую линию задержки соединен с первым входом четвертой схемы «И», ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход четвертой схемы «И» соединен со входом сумматора квадратов периодов, нулевой выход второго триггера подключен,к первому входу пятой схемы «И», второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного импульса, а выход — со входом «запись» счетчика нечетного периода, нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание» счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы

«ИЛИ» и через третью линию задержки —. со входом «сброс» счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание» счетчика размахов, через четвертую линию задержки со входом «сброс» счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом шестой схемы «И», ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход шестой схемы «И» соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы «ИЛИ», выход которой подключен ко входу первого квадратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы периодов, а также выходы сумматоров квадраторов размахов и квадратов периодов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор — ко второму входу блока считывания.

383058

Составитель С. Громова

Техред E. Борисова

Редактор С. Авдеева

Корректор М. Гарцевич

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2338/6 Изд. Ко 617 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5