Устройство для определения характеристик случайных процессов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<и 926686 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(53)M. Кл. (22)Заявлено 09.08 78 (21) 26538 1/18-24

С 06 C 7/52 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Виударстаеный квинтет

СССР

Опубликовано 07. 05. 82. Бюллетень 44 17

Дата опубликования описания 07. 05. 82 ио делзи изобретений н открытий (53) УДК á81. 333 (088.8) (72) Авторы изобретения

М.А. Розенблат, А. А. Ромащев и l0. И. Арефьев

Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК.

СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

1.

Изобретение относится к измери» тельной технике, автоматике и вычис-L лительной технике и может быть использовано в аппаратуре для опреде-. ления характеристик случайных процессов, устройствах выделения полезного сигнала на фоне помех, приборах для обработки медико-биологиче-. ской информации, системах первичной обработки данных и т.д.

Известно устройство для оперативного определения характеристик случайных процессов - текущих оценок ма" тематического ожидания (среднего) и дисперсии, содержащее центрируещий фильтр и измеритель дисперсии (1 .

Указанное устройство не имеет . защиты от помех, налагающихся на входной исследуемый процесс, что приводит к существенным погрешностям измерения искомых оценок, причем особенно сильно помехи искажают оценку дисперсии или среднеквадратического отклонения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения ха" рактеристик случа;"ейных процессов, содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами измерителя среднеквадратического отклонения и управляемого двухпорогового элемента (2 .

Однако зто устройство способно подавлять импульсные помехи лишь в том случае, если помехи имеет ну левое среднее, а длительность действия каждой импульсной помехи и средняя интенсивность (частота) помех -не превышает заранее заданных пределов. Таким образом, класс входнц: . процессов, "загрязненных" помехами, сильно ограничен.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства для определения характеристик случайных процессов за счет значительного уменьшения или полного устранения влия3 92 ния импульсных помех типа выбросов с произвольными интенсивностью и законами распределения амплитуд и длительностей.

Это дает воэможность получать несмещенные оценки среднего значения и среднеквадратического отклонения основного ("незагрязненного") процесса на фоне практически любых импульсных помех.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения характеристик процессов, содержащее центрирующий фильтр, вход которого,является входом устройства, а выход соединен с первыми входа- . ми измерителя среднеквадратического отклонения и управляемого двухпорогового элемента, введены переключатель и источник постоянного напряжения, выход которого соединен с первым входом переключателя. второй вход которого подключен к выходу измерителя среднеквадратического отклонения, второй вход которого объединен с вторым входом центрирующего фильтра и подключен к выходу двухпорогового управляемого элемента второй вход которого соединен с выходом переключателя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения характеристик случайных процессов (фиг. 1) содержит центрирующий . фильтр {Цф) 1, измеритель среднеквадратического отклонения (.СКО) 2, управляемый двухпороговый элемент (УДЭ)3, переключатель 4 и источник 5 постоянного напряжения (ИПН).

Выход 6 Цф 1 центрированного знае чения х входного процесса х соединен с первым (информационным) вхпдом 7 измерителя СКО 2 и первым (инфо мационным) входом 8 УДЭ 3, выход которого соединен с вторыми (управляющими) входами 9 ЦФ 1 и !О измерителя СКО 2.Второй (управляющий) вход 11 УДЭ 3 соединен с выходом.12 переключателя 4, первый вход 13 которого подключен к ИПН 5, а второй вход 14 - к выходу измерителя СКО 2.

ЦФ 1 и измеритель СКО 2 построены на основе усреднителей с памятью. Усреднитель с памятью имеет

$0

4

/х/6,<6,„(1)

I то на выходе УДЭ 3 удерживается логическая единица и ЦФ 1 и измеритель

СК0 2 работают в режиме анализа. При появлении выброса во входном процессе условие (1) нарушается, на выходе УДЭ 3 появляется нулевой сигнал и усреднители, входящие в состав

6686 4 дополнительный двоичный управляющий вход, в зависимости от состояния которого усреднитель может работать либо в режиме усредненЙ я, ли6о в режиме памяти. Единичное значение сигнала на управляющем входе соответствует режиму усреднения, а нулевое — режиму ламяти. Вход 9 ЦФ 1 и вход 10 измерителя CKO 2 (фиг. 1)

10 являются управляющими входами соответствующих усреднителей, входящих в состав Цф и измерителя СКО.

При переходе из режима усреднения в режим памяти на выходе усредните1$ ля запоминается то значение выходного параметра (среднего),которое имело место в момент прихода сигнала "Запоминание". После поступления сигнала "Усреднение" начинается обыч20 ная работа усреднителя при начальном условии, соответствующем величине, запомненной на усреднителе.

УДЭ 3 имеет информационный вход 8, управляющий вход 11 и двоичный выход, который принимает единичное значение в том случае, если /U /<,ÊU и нулевое, если /0 )> Ки«, где И напряжение на информационном входе

8 УДЭ 3; uä - управляющее напряжение на входе 11; К - константа.

Устройство для определения характеристик случайных процессов работает следующим образом.

Переключатель 4, служащий для раз3$ деления времени Т грубого (начального) определения оценок среднего

М- % значения г1„и СКО4, входного процесса х и времени Тд основного анализа, в начале работы устройства замыкает контакты 12 и 13 и остается в этом состоянии в течение времени Тар . При этом на управляющий вход 11 УДЭ 3 поступает максимальное значение3 рх от ИПН 5, а на информа4$ ционный вход 8 - центрированный случайный процесс с выхода 6 Цф 1. Если значение модуля центрированного входо ного процесса х . удовлетворяет условию

/х/ K6„, (2) 5 92

ЦФ и измерителя СКО 2, переводятся в режим памяти на время действия помехи. По окончании действия помехи усреднители переходят в режим усреднения.

Когда время Т грубого определения оценок ю„ и3 » завершается, переключатель 4 замыкает контакты 12 и 14, на управляющий вход 11 УДЭ 3 начинает поступать текущая оценка

СКО 6>, и в течение времени Т основного анализа устройство работает согласно решающему правилу. т.е. устройство адаптируется к конкретной реализации процесса х . Иожнр показать, что для оптимальной работы устройства следует выбирать к 3.

Динамика работы устройства иллюстрируется на фиг. 2, где на графике а показан входной процесс с импульсными помехами (A, A<, А ), на графиках б и в - соответственно текущие оценки fllx (t) и 6 „ (t). Во время действия помех (интервалы а, k t, gt> ) устройство находится в режиме запоминания.

Технико-экономический эффект достигается за счет существенного повышения помехозащишенности, т.е. за счет получения несмещенных оценок среднего значения и СКО случайного процесса на фоне импульсных помех.

Формула изобретения

Устройство для определения характеристик случайных процессов, 6686 6 содержащее центрирующий фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первыми входами измерителя среднеквадратического отклонения и управляемого двухпорогового элемента, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него вве" дены переключатель и источник посто>0 янного напряжения, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого подключен к выходу измерителя среднеквадратического отклонения, второй вход которого объединен с вторым входом центрирующего фильтра и подключен к выходу двухпорогового управляемого элемента, второй вход которого соединен с выходом переклю2î чателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бердяков Г И. и др. Статистическое моделирование динамических систем средствами АВТ. И., Машиностроение", 1976, с. 85.

2. Жовинский В. H. Измерение среднеквадратического отклонения случайного сигнала в присутствии

Ф импульсной техники. Труды 1Х Всесоюзного симпозиума по методам представ

M ления и аппаратурному анализу случайных процессов и полей, секция !l..

Л., 1976, ВНИИЭП.

926686

x(t) т " Я

dt s t е е Ю е ею в °

Подписное

Заказ 2985/43 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель В. Новинский

Редактор С. Тараненко Техред А. Ач Корректор О. Билак