Статистический анализатор

 

Изобретение относится к измерительной и электронно-вычислительной технике, в частности к средствам цифровой обработки сигналов, и может быть использовано в микропроцессорных системах оперативного анализа точности функционирования сложных автоматизированных объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения доверительного интервала для заданных вероятностных параметров. Задача, решаемая изобретением, заключается в измерении контролируемого параметра на интервале наблюдения с целью определения допустимой области, в которой с заданной доверительной вероятностью находится не менее доли Р совокупности реализаций заданной длительности Т. Анализатор содержит регистры 1 - 3, аналого-цифровой преобразователь 4, элементы 5, 10 задержки, триггеры 6, 9, элемент И 7, счетчики 8, 15, блоки 11, 12 сравнения, накапливающие сумматоры 13, 17, элемент ИЛИ 14, блоки 18, 24 деления, блок 19 формирования нормированной границы доверительного интервала, блок 20 умножения, сумматор 22, вычитатели 16, 23, индикатор 25. 1 ил.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„э0„„1617449 (51)5 G 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К. А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4618793/24 (22) 09. 12.88 (46) 30.12.90.Бюл. ¹ 48 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия СССР (72) А.А.Зеленков и О.Г.Мирошниченко (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1092521, кл. G 06 F 15/36, 1982 прототип. (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к измерительной и электронно-вычислительной технике, в частности к средствам цифровой обработки сигналов,и может быть использовано в микропроцессорных системах оперативного анализа точности функционирования сложных автоматизированных объектов. Цель изобретения— расширение функциональных во зможно2 стей за счет определения доверительного интервала для заданных вероятностных параметров. Задача, решаемая изобретением,заключается в изменении контролируемого параметра на интервале наблюдения с целью определения допустимой области, в которой с заданной доверительной вероятностью находится не менее доли P совокупности реализацией заданной длительности Т.

Анализатор содержит регистры 1-3, аналого-цифровой преобразователь 4, элементы 5,10 задержки, триггеры 6, 9. элемент И 7, счетчики 8,15, блоки

11>12 сравнения, накапливающие сумматоры 13,17, элемент ИЛИ 14, блоки 18, 24 деления, блок 19 формирования нормированной границы доверительного интервала, блок 20 умно кения, сумматор

22, вычитатели 16, 23, индикатор 25.

1 ил.

1617449

Изобретение относится к измерительной и электронно-вычислительной технике и может быть использовано в устройствах оперативной обработки

5 входных данных, а также в устройствах, определяющих статистическую точность функционирования сложных динамических объектов.

Цель изобретения — расширение

10 функциональных возможностей за счет определения доверительного интервала для заданных вероятностных параметров.

Принцип работы анализатора заключается в следующем.

В каждой реализации случайного процесса, начало которых соответствует определенному терминальному сече— нию (например, точка касания самоЛета в процессе посадки), определяются максимальные 1,ц,и минимальные

) макс

Х значения и размах 1{ = Х„ »« l Мйн 1

Х ° .Кроме того в каждой реализа"

j мин

1 ции выделяются и независимых измерений (c шагом, соответствующим интервалу корреляции процесса), что соответствует одинаковой длительности Т.

Если количество реализаций процесса равно К, то определяется средний 3< размах для всех реализаций

К вЂ” К W„)

1=1

Среднее значение по ансамблю реа35 лизаций определяется как

П х = — — ", х. пК

1=1 j =i

Очевидно, что если Х м «и Хмин находятся внутри какой-либо области, то и вся реализация находится внутри трубки с такими же значениями границ.

Значения эти х допус тимых границ, в которых с доверительной вероятностью 45 находится не менее чем доля р реализаций исследуемого процесса на интервале (0,T), определяются из условия

X+CD рт J f(X)dx ь p)

X-сыч где f(X) — закон распределения исследуемого процесса, 55 р „(, ) — вероятность условия { 1, Коэффициенты С-нормированной границы доверительного интервалар onределяются достаточно громоздко и поэтому более удобно из затабулировать в зависимости ат значений К, п и . Поэтому для заданных значений

n, (и р рассчитанные предварительно коэффициенты С = f(К) записываются в перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ПИЗУ), так чта возможна смена микросхем ППЗУ в зависимости ат требуемых значений р, (и п с целью гибксго управления экспериментом.

На чертеже приведена блок-схема анализатора.

Анализатор содержит регистры

1 — 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, элемент 5 задержки, триггер 6, элемент И 7, счетчик 8 объема выборки, триггер 9, элемент

10 задержки, блоки сравнения 11 и

12, накапливающий сумматор 13, элемент ИЛИ 14, счетчик 15, вычитатель

16, накапливающий сумматор 17, блок

18 деления, блок 19 формирования нормированной границы доверительного интервала, блок 20 умножения, информационный вход 21, сумматор 22. вычитатель 23, блок деления 24, индикатор 25.

Анализатор работает следующим образом.

Перед началом работы регистра 1, 2 и 3 сброшены в нулевое состояние.

Исследуемые реализации какого-либо параметра Х () поочередно поступают на вход АЦП 4, j = 1,К. Время измерения для одной реализации устанавливается, например, Т вв (тпхп)ТО, де Tp - период дискретизации, выбираемый, как правило, в соответствии с теоремой Котельникова, mTO — ин— тервал корреляции исследуемого параметра, n — число независимых измерений в одной реализации. На выходе

АЦП 4 образуются коды в моменты опроса с шагам Т . На выходе оканчао ния преобразования АЦП возникают импульсы, которые запускают элемент 5 задержки, формирующий прямоугольный импульс. По переднему, фронту этого импульса на первом выходе элемента

5 возникает короткий импульс, устау навливаюций триггер 6 в единичное положение и сбрасывающий регистр 1 в исходное состояние. Триггер 6 высоким потенциалом открывает элемент

И 7, в результате чего код измеренного значения записывается в регистр

5 16

1 задним фронтом импульса с второго выхода элемента 5 задержки. Кроме то-, го, этим же импульсом увеличивается на единице содержимое счетчика 8 объема выборки и перебрасывается триггер 9. Триггер 9 положительным фронтом запускает второй элемент

10 задержки, так.что импульс с его вы:сода записывает код первого изме— рения с выхода регистра 1 в регистры 2 и 3. Триггер 9 и элемент 10 задержки со своими связями служат для записи кеда первого измерения в .каждой реализации в регистры 2 и

3> чтобы задать первый шаг сравнения, в блоках 11 и 12 сравнения ° В дальнейыем в процессе измерения данной реализации эти элементы на работу влияния не оказывают.

Код числа, зафиксированного ре1 гистром 1, поступает на первые входы блоков 11 и 12 сравнения, на входы регистров 2 и 3 и на вход сумматора 13. На вторые входы блоков 11 и

12 поступают коды с выходов регист— ров 2 и 3.

Блоки 11 и 12 сравнения сравнивают коды измерений.

Блок 11 сравнивает код числа

Х1(ТО), поступившего с выхода регистра 1, с кодом числа, поступающего с выхода регистра 2. Если код Х (Т ) больше или равен коду числа с выхода регистра 2, на выходе блока 11 возникает управляющий импульс, который переписывает код с выхода регистра 1 в регистр 2. Таким образом, регистр

2 служит для хранения кода наибольшего значения измерения в данной реализации Х (t). Кроме того, импульс с выхода блока 11 через элемент

ИЛИ 14 перебрасывает триггер 6 в исходное состояние, при котором элемент И 7 закрывается. Элемент

И 7 изолирует вход регистра 1 от выхода АЦП 4 на время, когда на выходе АЦП существует переходный процесс установления кода.

На выходе блока 12 управляющий импульс возникает в случае, если код

Х (Т ) меньше или равен коду числа о с выхода регистра 3. Этот импульс . переписывает код с выхода регистра 1 в регистр 3. Таким образом, регистр 3 служит для хранения кода наименьшего значения измерения данной реализации..

С приходом каждого тактового импульса через время Т процесс повто1

w = —,ои

К -, ) 40 На выходе блока 19 образуется код множителя С, соответствующий данному значению количества реализаций К.

Тогда на выходе блока 20 умножения получается код числа СИ. Эти коды

45 поступают на входы сумматора 22 и вычитателя 23, на другие входы которых поступает с выхода блока 24 деления код арифметического среднего Х, определенного по всем К реализаци50 ям:

1 ° Н K

Kn Х

j l j t !

Код второй руется объема числа (и К), поступающий на вход блока 24 деления, формина третьем выходе счетчика 8 выборки.

17449 о ряется, т.е. сбрасывается регистр содержиМое счетчика 8 увеличивается на единицу, записывается новое число в pE .ãèoòð 1 и сравнивается с кодами чисел в регистрах 2,и 3. Через каждые m T> тактов на втором выходе счетчика 8 формируется импульс, управляющий работой накапливающего сумматора 13, т,е. суммируются коды чисел с выхода регистра 1 через время ш Т . По истечении и измерений на первом выходе счетчика 8 формируется импульс, перебрасывающий триггер 9 в цсходное состояние. Кроме того, содержимое счетчика 15 увеличивается на единицу (подсчет количества реализаций). К этому моменту времени в регистре 2 содержится максимальное

20 значение, а в регистр» 3 минимальЛое значение исследуемой реализации, Эти коды поступают на входы вычитателя 16. В результате на выходе вычитателя 16 образуется ксд размаха

25 И = Х: — Х,ц„данной реализации. макс

Накапливающий сумматор 17 под управлением импульсов с первого выхода счетчика 8 накапливает величины M размахов от каждой реализации. Код суммы размахов с выхода сумматора l7 поступает на вход блока 18 деления, на первый в>од которого поступает код код счетчика 15 (код числа реализаций), На выходе блока 18 деления по" лучается код среднего размаха

1617449

На выходе сумматора 22 образуется код верхней границы интервала

Х + СЯ, а на выходе вычитателя 23— код нижней границы Х-CW. В результате на индикаторе 25 отображаются значения, границ допусковой трубки, внутри которой с доверительной вероятностью находятся не менее> чем р 100Х реализаций исследуемого параметра на интервале (0,(шип)Т ), Формулаи зо бр ет ения

Статистический анализатор, содержащий три регистра, два блока сравнения, сумматор, два вычитателя, I1E. рвый блок деления, элемент ИЛИ, блок формирования нормированной границы доверительного интервала, индикатор, 20 счетчик, первый триггер, первый элемент задержки, счетчик объема выборки, аналого-цифровой преобразователь и элемент И, причем информационный вход аналого-цифрового преобразовате- 25 ля является информационным входом анализатора, информационный выход аналого-цифрового преобразователя соединен с гервым входом элемента И,, а выход окончания преобразовайия — с gp входом первого элемента задержки, первый выход которого подключен к входу сброса первого регистра и входу установки в "1" первого триггера, выход которого соединен с вторым вхо- З5 дом элемента И, выход которого соеди. нен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с ,первыми входами первого и второго блоков сравнения, выход "Больше

40 или равно" первого блока сравнения и выход "Меньше или равно" второго блока сравнения соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, второй вход первого блока сравнения сое- 45 динен с выходом второго регистра, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом третьего регистра, второй выход первого элемента задержки соединен со счетным входом счетчика объема выборки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воз ожностей путем определения доверительного интервала для заданных вероятностных параметров, в него дополнительно введены второй блок делания, второй триггер, второй элемент задержки, первый и второй накапливающие сумматоры и блок умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора и с входом вычитаемого пер" ного вычитателя, выход которого сое-динен с входом нижней границы довери" тельного интервала индикатора, вход верхней границы доверительного интервала которого соединен с выходом сумматора, второй вход которого соединен с входом уменьшаемого перного вычитателя и выходом первого блока деления, вход делителя которого соединен с информационным выходом счетчика объема выборки, выход признака достижения значения m (m — нормиро— ванная длительность интервала корреляции процесса, натуральное число) счетчика объема выборки соединен с тактовым входом первого накапливающе" го сумматора, выход которого соединен с входом делимого первого блока деления, а информационный вход — с выходом первого регистра и информа" ционным входом второго регистра, вход разрешения записи. которого соединен с выходом "Больше или равно" первого блока сравнения, выход второго регистра соединен с входом уменьшаемого второго вычитателя, вход нычитаемого которого соединен с выходом третьего регистра, информационный вход которо го соединен с выходом первого регистра, вход разрешения записи третьего регистра соединен с выходом

"Меньше или равно" второго блока сравнения, выход элемента ИЛИ соединен с входом установки н "0" первого триггера, выход второго вычитателя соединен с информационным входом вто" рого накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с выходом признака достижения значения mxn (п — натуральное число независимых измерений в одной реализации) счетчика объема выборки, с входом установки в "0" второго триггера и со счетным входом счетчика, информационный выход которого соединен с вхо- дом задания количества реализаций блока формирования нормированной границы доверительного интервала и входом делителя второго блока деления, вход делимого которого соединен с выходом второго накапливающего сумматора, а выход — с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования нормиронанной границы донери9 1617449 . 10 тельного интервала, входы разрешения ки в "1" которого соединен с выходом записи второго и третьего регистров первого элемента задержки, вход засоединены с выходом второго элемента пуска аналого-цифрового преобразова" задержки, вход которого соединен с вЫ- теля является тактовым входом аналиходом второго триггера, вход установ- затора.

Составитель В.Орлов

Редактор Л.Пчолинская Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Заказ 4 119 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101