Устройство для оценки статистических характеристки случайных процессов

 

О П И С А Н И Е ц,б1811

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено27,05.-74 (21) 2027774/18-24 с присоединением заявки № " (51) М. Кл.

G 06 G 7/12

G 06 Р 15/36

Гкударатввииый комитет

Совета Мииивтра СССР

IID дияаи изюбрвтвиий и открытий (23) Приоритет (43) Опубликоваио25.05.76.Бюллетень №19 (53) УДК 681 ° 333. .519.2(088.8) (45) Дата опубликования описания!15.06.76 (72) Автор изобретения

В. Н. Соболев (71) Заявитель (54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ ОБЕНКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК1 СЛУЧАЙНЫХ ПРОБЕССОВ

f М т) =

Изобретение относится к специализиро"ванным вычислительным устройствам, преМ1иазначенным для обработки статистической; ,информации.

Известно устройство для оценки статисти«ческих-характеристик случайных процессов, «содержашее блок первичной обработки, подключенный первым и вторым выходами через кор)релометр к нелинейному преобразователю, вы1 ход которого соединен с первым входом блока t0

;умножейия, второй вход которого подключен

:к блоку формирования коаффициентов разложения, входы которого соединены соответственно со вторым выходом блока первичной обработки и его первым виодом, третий 16 вход блока умножения подключен к выходу ортогонального фильтра, соединенного вхо.дом с первым выходом блока первичной обработки, выход блока умножения подключен к первому входу регистратора. 20

При. решении широкого круга задач ста типического исследования процессов и систем управления, в частности статистической идентификации, возникает необходимость в

@ценцвании характера скедастической связи 25,и степени нелинейной связи исследуемых

«йроцессов. !.

Однако в известном устройстве отсут.ствует возможность оценки степени иели-!

:нейности и характера скедастнческой cвязи

«процессов.

Бель изобретения - расширение класса решаемых задач.

Вычисление регрессивной и дисперсной ункций случайных процессов осушес.гвляетcs аналогично тому, как ато делается в известном устройстве - аппроксимацией их суммой членов раэложеняя в ряд по ортогональным функциям, а оценка степени нели)нейности связи процесс<в по следующему

: алгоритму: бщ (Т) а (, )

3 цх .-Эь...

М

«т де 6® (+ - вэапмная диспер<;ионная функ ция случайных процессов ЪИ) и,т И);

„О (g) их нормированная взаимная корреляционная функция

5" g — среднеквадратическое отклонение процесса 3 .(6: .

>15116

Характеристика скедастической связи процессов оценивается по математическому ожиданию условной дисперсии

К(П (SIII XII-I:>j) =II(S<И)-а„,< .

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для оценки статистических характеристик содержит первый и второй сумматоры и блок деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, второй - к третьему выходу блока первичной обработки, а выход — к пер-, вому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя, входы второго сумматора ! подключены соответственно к выходу блока умножения и к третьему выходу блока первичной обработки, выходы сумматоров соединены соответственно со вторым и третьим входами регистратора.

На чертеже изображена блок-схема пред- ® лагаемого устройства.

Исходные процессы, подлежащие обработке, подаются на блок 1 первичной обработки, состоящий из двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из инте- 2Ь граторов средних значений, вычислителя дисперсии, сумматора и блока деления, вью полненных на типовых элементах аналоговой вычислительной техники.

Выходы первого и второго каналов вход- 36 ного блока соединены с коррелометром 2, блоком деления 3 и сумматором 4, Выход второго канала, кроме того, соединен с первым входом блока 5 формирования коэффициентов разложения, второй вход которого 35 соединен со вторым входом блока первичной обработки, а выход первого канала входного блока — с входом ортогонального фильтра 6. Число ячеек ортогонального фильтра определяется количеством членов R орто- 49 гонального разложения регрессионной и дисперсионной функций и не превышаЮт, как правило, пяти, Работа коррелометра, как и известного устройства, основана на методе аппрокси- 45 мации корреляционной функции суммой членов разложения ее в ряд. Устройство и принцип действия коррелометра, формирователя коэффициентов разложения, ортогонального фильтра, блока деления и сумматора анало- ЬО гичны соответствующим блокам известного устройства.

Выход коррелометра соединен с нелинейным преобразователем 7, который формиру- ет сигналы, пропорциональные степеням И корреляционной функции.

В,ходы блоков 5, 6 и 7 подключены к блоку умножения 8, Блок умножения состоит из коммутационных устройств, выполненных на контактных переключающих 60

1 элементах, например герконах, блоков перемножения, сумматора и квадратора. Блоки перемножения, квадратор и коммутационные устройства состоят иэ идентичных каналов, число которых равно количеству членов ортогонального разложения К .

Выход блока 7 подключен к сумматору 9, выход которого соединен с регистратором 10, Выход блока умножения 8 подключен к регистратору, блоку деления 3 и сумматору 4, выход блока деления соединен со вторым входом сумматора 9, а выход сумматора 4 подключен к регистратору. В качестве регистратора может быть использовано, например, типовое цифропечатающее

) устройство.

Работа предлагаемого устройства аналогична работе известного устройства и происходит следующим образом, Исходные прочессы поступают на блок первичной обработки. Этот блок осуществляет текущее сглаживание процессов и их„нормализацию.

Ноьмалиэованные процессы Х Й+.7) 3 (t). поступают на входы коррелометра 2, блока деления 3, сумматора 4, блока 5 формирования коэффициентов разложения и ортогонального фильтра 6. Коррелометр в соответствии с методом аппроксимации корреляционной функции суммой членов разложения ее в ряд вычисляет нормированную взаимную корреляционную функцию процессов.

Коэффициенты ортогонального разложения вычисляются блоком 5 формирования коэффициентов разложения одновременно с вычислением нормированной корреляционной функции посредством усреднения по времени произведений напряжения реализации (t) и выходных напряжений Н„ 3

1 коэффициентам O„„разложения регрессион-. ной функции.

Сигналы с выхода коррелометра поступают на вход нелинейного преобразователя, который путем квадрирования и перемножения формирует сигналы, пропорциональные степеням корреляционной функции. Таким образом, на k его выходах наблюдаются сигналы, пропорциональные различным стен л- пеням Я„„1, ), И =- 1, 2, ..., k" кото-" м % рые после ум-ньшения MGctlITBGHbIMH QFi, ени- ями в И раз, = 1, 2, ..., K, поступают на вход блока умножени 8. На два дру- гих его входа подаются сигналы, пропорци- ональные коэффициентам йи с выхода бло-

5l ка 5, и отклики ортогонально"o фильтра 6 ча нормалиэовоннь>й сигнал с выхода блока первичной обработки, Блок умножения 8 осуществляет форми-

5116

6 рование на>тряжений, пропорциональных слагаемым разложений регрессионной и дисперсионной функций. Н. выходе блока умножения фиксируются суммарные напряжения, пропорциональные регрессионной и дисперсионной функциям случайных процессов, которые затем регистрируются регистратором 10.

Одновременно с подачей напряжения, д ропорционального 6 х (П, на регистратор. оно поступает на входы блока деления 3 и сумматора 4. Блок деления уменьшает напряжение G ч„СС) в 3 (у И) ) раз и результат подает на сумматор 9, который уменьшает его на величину .) „Л), поступающую в виде напряжения с выхода блока формирования степеней корреляционной функции на второй вход сумматора 9.

Таким образом, регистратором 10 фикси.руется оценка степени нелинейности Х (Ц, >образующаяся на выходе сумматора 9:.

На выходе сумматора 4 путем сравнения напряжений fV Ю) с выхода блока первичной обработки и 6, (Г) с выхода блока умножения формируется напряжение, пропорциональное среднему значению ске- ° дастической характеристики процессов которое фиксируется регистратором 10, Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве, в отличие от известного, двух .сумматоров и блока деления, соединенных описанным способом, позволяет производить оценку как. регрессионной и дисперсионной функций, так и степени нелинейности и характера скедастической связи пропей-сов, т,е, расширяет функ-.иональные возможности устройства.

Ф ормула изобретения

Устройство для оценки статистических хар,.ктеристик случайных процессов, содержащее блок первичной обработки, подклюрр ченный первым и вторым выходами через коррелометр к нелинейному преобразователю, выход которого соединен с перв пи входом блока умножения, второй вход ко торого подключен к блоку формирования щ коэффициентов разложения> входы которогО соединены соответственно co ".торым выходом блока первичной обработки и его первым входом, .третий вход блока умноже-. ния подключен к выходу ортогонального фильтра, соединенного входом с первым выходом блока первичной обработки, выход блока умножения подключен к первому входу регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, устройство содержит первый и втор и сумматоры и блок деления, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, второй — соединен с третьим выходом блока первичной обработки, а выходк первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом нелинейного преобразователя, входы второго сумматора подклю уены соответстненно к выходу блока умножения и к третьему вы,ходу блока первичной обработки, выходы сумматоров соединены соответственно со вторым и третьим входами регистратора.

Составитель В. Жовииский

Редактор Т. Иванова ТехредН, Андрейчук, Корректор И. Гоксич

Заказ 1159I88 Тираж 864 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д, 4/5

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