Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса

 

УСТРОЙСТВО, ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСМЕЩЕННОГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок умножения, интегратор, сумматор, первый вход которого объединен с первым входом блока вычитания и соединен Вх с выходом интегратора, .второй вход сумматора объединен с входом интегратора и подключен к выходу блока умножения, первьй вход которого соединен с. выходом блока вычисления абсолютного значения, вход которого подключен к выходу бпока вычитания, второй вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности. в него введены масштабный блок, элемент И, блок усреднения генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока усреднения, вход которого объединен с первым входом масщтабного (Л блока и подключен к выходу блока вычитания , выход элемента И соединен со вторым входом масштабного блока, выход которого подключен к входу § блока умножения. внх со о |

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1119040 эюв G 06 G 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3603871/24-24 (22) 07.06.83 (46) 15.10.84, Бюл. N - 38 (72) В.Ф.Миргород, А.А.Рассохин и В.С.Ситников (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 681.333(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

9 662910, кл. С 05 В 13/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 813473, кл. G 06 G 7/52, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

НЕСМЕЩЕННОГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок. умножения, интегратор, сумматор, первый вход которого объединен с первым входом блока вычитания и соединен с выходом интегратора, .второй вход сумматора объединен с входом интегратора и подключен к выходу блока умножения, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютного значения, вход которого подключен к выходу блока вычитания, второй вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности., в него введены масштабный блок, элемент И, блок усреднения, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока усреднения, вход которого объе- Я динен с первым входом масштабного блока и подключен к выходу блока вычитания, выход элемента И соединен со вторым входом масштабного блока, выход которого подключен к входу блока умножения.

С

Вами

t 1119

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для o(7ределения характеристик случайных сигналов, может быть использовано в информационно-измерительных систе5 мах, системах управления технологическими процессами.

Известно устройство, содержащее измеритель рассогласования,. вьмод которого через фильтр соединен с входом выпрямителя и непосредственно с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом нелинейного блока, а выход через последовательно соединенные регистр и исполнительный механизм соединен с одним из входов измерителя рассогласования, а также усилитель с насыщением, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход — с входом линейного блока(1 1.

Однако известное устройство характеризуется невысокой точностью опрецеления среднего значения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения среднего значения нестационарного процесса, содержащее блок вычитания, первый вход которого является входом устройства, блок умножения, сумма30 тор, блок вычисления абсолютной величины и интегратор, при этом выход блока вычитания подключен к входу блока вычисления абсолютной величины и к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с вы- З5 ходом блока вычисления абсолютной величины, выход блока умножения подключен к входу интегратора и к первому входу входу сумматора, второй вход которого соединен с вторым

40 входом блока вычитания и с выходом интегратора, а выход сумматора является выходом устройства (2 ).

Недостатком данного устройства является низкая точность определения

45 среднего значения нестационарного случайного процесса, так как оценка

Ia является: смещенной, причем

Х величина смещения .изменяется в зависимос ти от хара ктерис тик оценив аемо го 50 нестационарного случайного процесса.

Таким образом, наблюдается переменная ошибка определения среднего значения.

Цель изобретения — повышение точности устройства, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок вычитания, блок вычисления аб040 2 солютного значения, блок умножения, интегратор, сумматор, первый вход которого объединен с первым входом блока вычитания и с выходом интегратора, второй вход сумматора объединен с входом интегратора и подключен к выходу блока умножения, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютного значения, вход которого подключен к выходу блока вычитания, второй вход которого является входом устройства; введены масштабный блок, элемент И, блок усреднения, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока усреднения, вход которого объединен с первым входом масштабного блока и подключен к выходу блока вычитания, выход элемента И соединен с вторым входом масштабного блока, выход которого подключен к входу блока умножения.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, на фиг.2 — напряжения (на входе устройства — 2a, на выходе блока 1-2 5, на выходе блока

7-2е на выходе блока 9-2(., на блоке

8-2 д.

Устройство содержит блок 1 вычитания, блок 2 вычисления абсолютно-. го значения, блок 3 умножения, интегратор 4, сумматор 5, масштабный блок 6, блок 7 усреднения, элемент

И 8, генератор 9 импульсов.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на определении оценки среднего значения в соответствии с нелинейной рекуррентной процедурой: т„(к)= Й„(к-i)+g(n)(x()c7-A„(K-1))) к(к)-т„(и)(g(n7=g(n-1)iк7 . Sign(x(K)-т„(к-1)), (w)

k=gg-t> где Ф (Kj — измеряемая на вьгходе уст)( ройства оценка среднего значения матожидания нестационарного случайного процесса в текущий момент времени, К ) к м (К-1) — оценка среднего. значения нестационарного случайного процесса в предыдущий момент времени, К-1;

3 11190

X(K) - исследуемый нестационарный случайный процесс, Лу — шаг изменения коэффициента масштабного блока, yfn),ð"(n-1)- перестраиваемый коэффици- 5 ент передачи масштабного блока.

Исследуемый нестационарный случайный сигнал X(t) (фиг.2а), значения которого снимаются через интервал 10 времени Т,.можно записать как Х(К), где К fe /Т) — целая часть отношения; — текущее время Т интервал дискретизации. Сигнал Х(К) .поступает на первый вход блока 1 вычитания, где из него вычитается сигнал т„ (К-1), а полученный. на выходе блока 1 вычитания сигнал разности e fK)= Х (К) — т „fK-1) поступает на входы блока 2, блок 7 20 усреднения и через масштабный блок 6 с управляемым коэффициентом масштабирования на второй вход блока 3 умножения. Выходной сигнал блока 2 61 К) .подается на первый вход блока 3 ум- 25 ножения, на второй вход которого поступает сигнал y f n) 8 (K), при этом выхоцной сигнал блока 3 умножения подается на вход интегратора 4 и второй вход сумматора 5. На первый .вход сумматора 5 поступает сигнал

A fK 1), поступающий также на вто рой вход блока 1 вычитания, с выхо, да интегратора 4. С выхода сумматор ра 5 снимается сигнал гл х pK), соот-35 ветствующий оценке среднего значения.

Сигнал разности 8(К) с блока 1 вычитания поступает на блок 7 усреднения. За интервал времени Т у«, 40 (фиг.2в) на выходе блока 7 усредне- . ния образуется средняя величина смещения оценки матожидания In jK) не40 4 стационарного случайного процесса.

В момент 1 = T « появляется сигнал

U (фиг.2i) с выхода генератора импульсов, открывающий элемент И 8, и сигнал 0 через элемент И 8 поступает на управляющий вход масштабного блока 6, корректируя коэффициент масштабирования 1г так, чтобы величина U уменьшилась. В течение ряда интервалов Т„ 0 уменьшается до нуля, чем обеспечивается несмещенность оценки среднего °

Таким образом, введенная совокупность признаков позволяет уменьшить погрешность оценки среднего значения входного сигнала X(K),ò.е.повысить точ;ность устройства, чем ш достигается цель изобретения.

Оценку эффективности функционирования предлагаемого устройства можно произвести по величине .В„= —" > 82 fK) оценке дисперсии.

Так, на интервале 6-24 оценка дисперсии для базового устройства составляет D x f 18) = 2 И, 21, а для предлагаемого устройства — 2 у 418) =

Отношение В„(1 ) 1)„.(1II7, т. е. разброс значений относительно

1п„,у предлагаемого устройства в среднем в 3 раза мены . ше, чем у известного за счет значительного уменьшения смещения In „: .

Предлагаемая структурная организация устройства для определения среднего значения нестационарного случайного процесса, основанная на введении контура подстройки коэффициента масштабного блока, .позволяет значительно уменьшить смещенность оценки среднего значения входного сигнала X(n), т.е. повысить точность °

1119040 й1

f00

° ЮЯ

Х10

Л1 !

О

-f0 10

_#_

У И1ПИ гамаа 74 /37 Тирам 698 Подписное