Устройство для определения изменения свойств случайных процессов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Я) 4 G 06 15 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 ф . - ъ, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;. ) . Н АВТОРСНОМУ СВИДЕтеЛьСТВУ

У ка адреса строки и подключен к выхо— ду переполнения счетчика адреса столбца, выход триггера записи соединен с управляющим входом первого элемента И этого блока, выход первого элемента И соединен с информационным входом счетчика адреса столбца, информационный выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И этого блока, вход сброса счетчика адреса столбца объединен с входом сброса счетчика адреса строки и подключен к второму входу первого элемента

ИЛИ этого блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с нулевым (21) 3658914/24-24 (22) 31.!0.83 (46) 15.01.86. Бюл. №2 (71) Киевский ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров

1ражданской авиации им. 60-летия

СССР (72) С.Л.Белогородский, А.А.Зеленков, А.П.Зюзин, Н.Г.Зырянова, А.П.Ильин и О.Г.Мирошниченко (53) 621.3 (088.8 } (56) Авторское свидетельство СССР № 355617, кл. ч 06 F 7/38, 1972.

Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. -М.: Знергия, 1972, с.212. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содеражщее регистратор, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом устройства, а управляющий вход подключен к выходу генератора импульсов, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого объединен с информационными входами коррелятора и первого элемента И и подключен к выходу блока вычитания, выход первого элемента ИЛИ соединен с информационным входом блока памяти, выход которого соединен с информационными входами регистра сдвига и первого сумматора, вход сброса которого объединен с входами сброса регистра сдвига и второго сумматора и подключен к выходу первого счетчика, выход первого сумматора соединен с информационным входом второго элемента И и первым входом блока вычитания, второй вход которого объединен с входом первого счетчика и подключен к выходу регистра сдвига, выход первого эпемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход кото— рого подключен к выходу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом квадратора, выход которого соединен с информационным входом второго сумматора, блок управления, содержащий кнопку "Запись", триггер управления, счетчик адреса столбца, элементы И, элементы ИЛИ, счетчик адреса строки, кнопку "Работа", триггер записи, единичный вход которого подключен к кнопке "Работа, а нулевой вход объединен с первым входом первого элемента ИЛИ этого блока и подключен к кнопке "Запись счетный вход триггера записи объединен с информационным входом счетчиl 205154 входом триггера управления, счетный вход которого подкжочен к выходу переполнения счетчика адреса строки, единичный выход триггера управления соединен с вторым входом вто-рого элемента И и первым входом четвертого элемента И этого блока, нулевой выход триггера управления соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом пятого элемента И этого блока, второй вход пятого элемента И объединен с вторым входом четвертого элемента И этого блока и подключен к ичформационному выходу счетчика адреса строки, выходы второго и пятого элементов И блока соединены соответственно с входами второго элемента ИЛИ этого блока, выходы третьего и чет1 вертого элементов И блока соединены соответственно с входами третье-го элемента ИЛИ этого блока, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым адресным входом блока памя— ти, второй адресный вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ блока управления, информационный вход первого элемента И блока управления подключен к вьглоду генератора импульсов„ второй вход первого элемента ИЛИ блока управления подключен к выходу первого счетчика, управляющий вход первого элемента И подключен к нулевому выходу триггера управления блока управления, единичный выход которого соединен с управляющими входами коррелятора и второго элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в не— го введены два ключа, два блока постоянной памяти, четыре схемы сравнения, второй. счетчик, дза элемента И, блок задания констант и мультиплексор, информационные

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистической обработки экспериментальных данных при исследовании и испытаниях сложных систем, входы которого подключены соответственно к выходам коррелятора, адресный вход мультиплексора объединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти и подключен к вь1ходу второго элемента ИЛИ блока управления, выход мультиплексора соединен с первыми входами, первой и второй схем сравнения, второй вход второй схемы сравнения подключен к выходу второго блока постоянной памяти, выход второй схемы сравнения соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, второй вход третьего элемента И подключен к выходу первой схемы сравнения, второй вход которой подключен к выхоцу первого блока постоянной памяти, информационные входы первого и второго ключей обьединены и подключены к выходу второго сумматора, управляющие входы первого и второго ключей соответственно подключены к нулевому и единичному выходам триггера управления блока управления, выходы первого и второго ключей подключены соответственно к входам блока деления, выход которого соединен с первыми входами третьей и четвертой схем сравнения, второй вход четвертой схемь> сравнения подключе" к первому зьглоду блока задания констант, выход четвертой схемы сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход к"",òîðîão подключен к выходу третьей схемы сравнения, выход четвертого элемента И соединен с первым инфор-мационным входом регистратора, второй информационный вход которого подключен к выходу второго счетчика, второй вход третьей схемы сравнения подключен к второму выходу блока задания констант. а -ак>ке при решении задач автоматического управления и индентификации.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности определения и лэменения свойств случайных процессов.

12051 54

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока управления; на фиг. 3 блок-схема коррелятора.

Устройство содЕржит аналого-циф— ровой преобразователь (АЦП 1, блок 2 управления, блок 3 .памяти, генератор 4 импульсов, регистр 5 сдвига, первый сумматор 6, блок 7 вычитания, первый счетчик 8,первый элемент ИЛИ 9, первый элемент И !О, второй элемент ИЛИ 11, квадратор 12, второй сумматор 13, первый ключ 14, блок 15 деления, коррелятор 16, второй элемент И 17, второй ключ 18, мультйплексор 19,первую 20 и вторую 21 схемы сравнения, первый 22 и второй 23 блоки постоянной памяти,, третий элемент И 24, второй счет— чик 25, третью 26 и четвертую 27 схемы сравнения, блок 28 задания констант, четвертый элемент И 29 и регистратор 30. !

Блок 2 управления образуют кнопка 31 "Запись", триггер 32 управления, счетчик 33 адреса столбца, первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый 37 элементы И, первый 38 и второй 39 элементы ИЛИ, счетчик 40 адреса строки, триггер 41 записи, пятый элемент И 42, третий элемент ИЛИ 43 и кнопка 44 "Работа".

Коррелятор 16 содержит элемент И

45, регистр 46 сдвига, блоки 47 умножения и накапливающие сумматоры 48.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Все исследуемые реализации какоголибо параметра x (t) поочередно под—

1 ключаются к управляющему входу AIUI 1 на время измерения Т, начало которого задается кнопкой 31 "Запись" в блоке 2 управления. В исходном состоянии триггер 32 управления в блоке 2 находится в состоянии, при котором код счетчика 33 адреса столбца поступает на первый адресный вход блока 3 памяти через элемент И 35 и элемент ИЛИ 39, а код счетчика 40 адреса строк — на второй адресный вход блока 3 памяти через элемент И 37 и элемент ИЛИ 43. Кроме того, низкий потенциал на выходе триггера 41 записи закрывает элемент И 34 по его первому входу, а счетчики 33 и 40 сбрасываются в исходное состояние, Импульсы генератора 4 импульсов

;(1 ) и коэффициента неэргодичности.

S5

Процесс вычислейия начинается с нажатия кнопки 44 "Работа" в блоке 2 управления. В этом случае им5

10 !

50 поступают на управляющий вход АЦП и на вход элемента И 34 блока 2 управле; ния. При нажатии кнопки 31 "Запись" низкий потенциал сбрасывает триггер 41 записи и через первый вход элемента ИЛИ 39 триггер 32 в исходное состояние. При этом импульЪ сы генератора 4 импульсов начинают поступать на счетный вход счетчика 33 адреса столбца, выходной код которого в этом случае поступает на второй адресный вход блока 3 памяти через элемент И 36 и элемент .ИЛИ 43. Выходной код счетчика 40 поступает на первый адресный вход блока 3 памяти через элемент И 42 и элемент ИЛИ 39.Числовые коды, полунаемые в АЦП 1 в моменты опроса(,,1,, „,1„, вводятся в блок 3 памяти так, что заполняется первая строка, соответствующая измеренным значениям ординат первой реализации x,(t). Количество ординат И задается заранее (количество столбцов ансамбля ) и соответствует емкости счетчика 33 адреса столбца. По окончании измерения и значений реализации х,(1) импульс переполнения с выхода счетчика 33 перебрасывает триггер 41 в исходное состояние, при котором элемент И 34 закрывается. Кроме того, этот импульс перебрасывает счетчик 40 адреса строки в другое состояние, при этом открывается вторая строка блока 3 памяти. При измерении второй реализации х {t) опять нажимают кнопку 31

"Запись" и цикл работы повторяется.

По окончании измерения последней реализации ансамбля х (1) переполняется счетчик 40 и,импульс переполнения перебрасывает триггер 32 управления в другое состояние, а импульс переполнения счетчика 33 адреса стобца перебрасывает триггер 40 записи в исходное состояние. Таким образом, в блок 3 памяти заносится матрица значений размером n h (для прямоугольной матрицы рассуждения аналогичны, но несколько усложнен блок управления) исследуемого ансамбля реализаций (х;(;) . Кроме того, устройство подготовлено для вычисления корреляционной функции

S 12 пульсы генератора 4 импульсов поступают через открытый триггером 41 записи элемент И 34 на вход счетчика 33 адреса столбца. Триггер 32 управления находится в состоянии, при котором код счетчика 33 адреса столбца поступает на первый адресный вход блока 3 памяти, а код счетчика 40 адреса строки на второй адресный вход блока 3 памяти, переключая столбцы матрицы, Таким образом, на выходе бпока 3 памяти считываются значенияМ;(11) соответствующие первому столбцу матрицы, так как переключение адреса по строкам происходит с приходом каждого импульса с генератора 4 импульсов. Коды значений X;(t,) с выхода бпока 3 памяти поступают в регистр 5 сдвига и в сумматор 6.

Спустя ц тяктов в регистре 5 сдвига будут записаны значения первого столбца матрицы, а в сумматоре 6 вычислена оценка

N (t 1= —:::. х;(É,) !

Код этой оценки перепишется в приемный регистр блока 7 вычитания по его первому входу.

В следующие и тактов блока 3 па- . мяти выводится второй столбец

X;(t ), так кяк счетчик 40 адреса строки переключается импульсом переполнения счетчика 33 адреса столбца в другое состояние. При этом зна чения x; (t ) ..и игают последовательно на выход записанные ранее в регистре 5 сдвига значения X; (t,I, которые поступают на второй вход блока 7 вычитания и на вход первого счетчика 8. На выходе блока 7 вычи-. тания с кяжцым тактом образуются коды чисел х, (1.,) = x; ф, - m (t.,), которые записываются в блок 3 памяти через элемент ИЛИ 9 во второй столбец матрицы.

Через я тактов в сумматоре 6 будет вычислено значение оценки

rn (t ), которое будет переписано в блок 7 вычитания и т.д.

Кроме того, коды чисел М, (4 I с выхода блокя 7 вычитания поступают на информационный вход элемента И 10, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу триггера 32 управления блока 2, Далее о коды чисел М;(1 ) через первый вход

05154 Ф элемента ИЛИ ll поступают на вход квадратора 12 и на вход сумматора 13, По истечении и n = h тактов в сумматоре 13 будет вычислена оценка дисперсии: б =, K K й,(t)))

10 Кроме того, в блок 3 памяти перепишется центрированная матрица значений(х;(11))

Счетчик 8 предназначен для пересчета H тактов, после чего он nepez

15 полняется и на его выходе возникает импульс переполнения, который переписывает содержимое сумматора 13 через информационный вход ключа 14 в блок 15 деления. Этот импульс

20 также сбрасывает регистр 5 сдвига, сумматоры 6 и 13, триггер 32 управления блока 2 управления через элемент ИЛИ 38 по второму входу и счетчики 33 и 40 блока 2 управления ад—

25 ресом. С этого момента код счетчика 33 адреса столбца поступает через элемент И 36 и элемент ИЛИ 43 на второй адресный вход блока 3 памяти, переключая столбцы матрицы, ЗО а код счетчика 40 адреса строки через элемент И 42 и элемент ИЛИ 39

I поступает на адресный вход блока 3 памяти, переключая строки матрицы.

Таким образом, на выходе блока 3 памяти сначала считываются значения X,(t1), соответствующие первой строке матрицы, затем значения

X (4 j и т. д., так как переключение адреса по столбцам происходит от каждого импульса генератора 4.

Далее работа происходит аналогично описанному вьппе с той разницей, что в сумматоре 6 формируются оцен ки среднего по времени в каждой реализации (т.е, в каждой строке матрицы ) .

На выходе блока 7 вычитания получаются коды чисел

Е„()= х;()-р". которые переписываются в блок 3 памяти, образуя дважды центрирован1205154 ную матрицу значений, соответствую= щую процессу Е(Ц . Значения Z (4>I поступают также на информационный вход коррелятора 16. Так как триггер 32 управления в блоке 2 управления находится в состоянии, при котором высокий потенциал присутствует на одном иэ выходов, а низкий — на другом, то открыт элемент И 17 (-элемент И 10 эакрыт1.

Значения оценок f0; с выхода сумматора 6 через элемент И 17 и элемент ИЛИ 11 поступают на квадратор 12 и в сумматор 13, где формируется оценка дисперсии.

Корреляционная функция по .l7 точкам в корреляторе 16 вычисляется по стандартному алгоритму ° Значе ния Е;(1!} поступают на информационный вход элемента И 45 коррелятора 16, на управляющем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода триггера 32 управления блока 2 ° Таким образом, значения

Е;(t>) поступают одновременно на регистр 46 сдвига и блоки 47 умножения коррелятора 16. Регистр 46 сдвига осуществляет задержку значений Х;(4>), Таким образом, в !! сумматорах 48 коррелятора 16 накапливается п точек КФ. По истечении n* тактов импульс переполнения счетчика 8 переписывает оцен % ку дисперсии б с выхода сумматоjll ра 13 через ключ 18, открытый по своему управляющему входу, в блок 15 деления. Этот импульс также сбрасы— вает регистр 5 сдвига, сумматоры 6 и 13, а также триггер 32 управления и счетчики 33 и 36 блока 2 управления, В этом случае код счетчика ЗЗ поступает на первый адресный вход блока 3 памяти и на адресный вход мультиплексора 19, на информационный вход которого поступают коды ординат КФ с вьгхода коррелятора 16.

Кроме того, код счетчика 33 поступает на адресные входы первого 22 и второго. 23 блоков постоянной памяти, в первом из которых хранятся коды чисел верхней границы, а во втором — кодЫ чисел нижней границы доверительного интервала (ДИ) КФ. IIo

Мере переключения адреса в мультиплексоре 19 на его выход поступают

;коды соответствующих точек оценки КФ из коррелятора 16. Эти коды поступают на первые входы первой 20 и второй 21 схем сравнения1 на вторые входы которых поступают коды верхней и нижней ДИ КФ соответственно с выхоцов первого 22 и второго 23 блоков постоянной памяти. Если значение оценки КФ меньше значения верхней границы ДИ КФ., то на выходе первой схемы 20 сравнения появляется высокий потенциал "!". Если, значение оценки КФ больше нижней гранйцы ДИ КФ, то на выходе второй схемы 21 сравнения также возникает высокий потенциал. Выходы обеих схем сравнения подключены к входам элемента И 24. В результате сравнения значений оценки КФ с верхней и нижней границами ДИ на выходе эле—

Г мента И 24 образуется последовательность "0" и "1", которая поступает на вход счетчика 25. При этом код

1 соответствует попаданию ординаты КФ в соответствующий ДИ, код нуля — выход ординаты КФ за верхнюю или нижнюю границу ДИ. Если все И ординат КФ попадают в соответствующий ДИ, то на выходе элемента И 24 возникает последовательность "1", которая подсчитывается счетчиком 25 объема п . Переполнение счетчика отражается на регистраторе 30 и свидетельствует о том, что динамические свойства процесса (КФ)не изменились. Если переполнения счетчика не происходит, то некоторые ординаты КФ вышли за допуск, т.е. произошло изменение свойств процесса. Кроме того, на выходе блока 15 деления образуется код числа!

О!

25

35

40 2 2"

50 которыи поступает на первые входы третьей 26 и четвертой 27 схем сравнения, на вторые входы которых с выхода блока 28 задания констант поступают коды чисел соответственно нижней и верхней границ ДИ. Если оценка 1 находится внутри ДИ, то

I1 I1 на выходе элемента И 2 9 возникает 1 ч то свидетельствует о неизменности комплек с а внешних условий и о т ражается на регистраторе 3 0 в необходимой форме.

Таким образом, в отличие известного устройства, позволяющего опреде54

Фиг 1

0m

V (r гитик ма имаии/ñôî u &ад!

ыи ипвющий раи

&и /мваФ

ВНИИПИ

Тираж 709

Заказ 8536/51

Подписное

ЧЪг. У

9 12051 пять точечные оценки случайного сигнала, на основе которых судят об изменении вероятностных свойств наблюдаемого сигнала, предлагаемое устройство путем разложения наблюдаемого 5 неэргодического сигнала на независимые аддитивные составляющие (случайный процесс и случайную величи ну1 и определения с необходимой доверительной вероятностью вероятностных. свойств каждой из них позволяет определить характер изменения вероятностных свойств составляющего его случайного процесса, Это повьппает точность и достоверность определения изменения свойств случайных процессов. филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4