Патент ссср 410415

 

ч.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

4IO4I5

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 06@ 7/52

Заявлено 08,11.1972 (№ 1745408/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05,11974. Бюллетень ¹ 1

Дата опубликования описания 22Х.1974

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

УДК 681.333:519.2(088,8) Автор изобретения

В. Н. Соболев

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ДИСПЕРСИОННОЙ

ФУНКЦИИ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к устройствам для определения статистических характеристик процессов, в частности дисперсионных функций.

Известно устройство для оценки дисперсионной функции.

В этом устройстве исходные процессы центрируются относительно вычисляемых в процессе регистрации их математических ожиданий, преобразуются амплитудными селекторами в импульсы, длительность которых пропорциональна времени пребывания сигналов в пределах соответствующих коридоров амплитудных селекторов, и поступают через схемы

«И» на вход матрицы интеграторов, где в процессе работы устройства накапливается количество импульсов, пропорциональное частоте события. Эти частоты, имеющие вид корреляционной таблицы, используются для вычисления по известным алгоритмам статистических характеристик, в частности дисперсионных функций.

Необходимость многократного считывания реализаций процессов и связанные с этим большая трудоемкость вычислений и малое быстродействие являются существенными недостатками известного устройства. Кроме того, известное устройство имеет сложную схему из-за наличия блоков запаздывания.

Целью изобретения является разработка быстродействующего устройства для оценки дисперсионной функции, в котором уменьшено число необходимых «просмотров» реализаций процессов по сравнению с числом отсчетов дисперсионной функции в интервале ее существенных значений.

Предложенное устройство осуществляет аппроксимацию дисперсионной функции суммой членов разложения ее в ряд по ортого10 нальным функциям. Преимущества метода аппроксимации заключаются в большем быстродействии по сравнению с методом непосредственного вычисления статистических характеристик и в том, что отпадает необходимость использовать такие сложные устройства tare блоки запаздывания. Все операции, связанные с определением по исходным реализациям процессов дисперсионной функции, могут быть выполнены на стандартных блоках аналоговых вычислительных установок, а получаемая при этом информация о дисперсионной функции имеет форму, удобную для использования ее при аналитических расчетах.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно содержит коррелометр, формирователь коэффициентов разложения и дополнительный блок перемножения (множительное устройство), включенные таким образом, что в темпе поступления инфор30 мации вычисляются нормированная взаимная

41041 корреляционная функция процессов и ее степени от второй до с-.ellenll, равной удвоенному числу членов Ортогс;1альиoro р<1зложения дисперсиош:ой функции, а также коэффициенты ортогонального разложения регрессионной 5 функции.

На фиг. 1 показана блок-cxeila предложенного устройства; на фиг. 2 — блок-схема одного канала входного устронства; на фиг. 3— блок-схема формирователя коэффициентов 10 разложения; на фиг. 4 — блок-схема ортогонального фильтра; на фиг. 5 — блок-схема дополнительного блока перемножения (множительного устройства).

Устройство для оценки дисперсионной 15 функции процессов содержит: 1 — блок входной информации, 2 — коррелометр, 3 — формирователь коэффициентов разложения, 4, 5 — блоки перемножения, 6 — квадратор, 7 сумматор, 8 — интегратор, 9 — вычислитель 20 дисперсии, 10 — сумматор, 11 — делитель, 12 — фильтр, 13 — 16. — схе сы умножения, 17 — 20 — усредняю1цие устройства, 21 — 24— ячейки фильтра, 25, 26 — квадраторы, 27,28— блоки перемножения. 25

Исходные процессы, подлежащие обработке, подаются в блок входной информации (фиг. 1), содержащий два ид:-нтичпых канала, каждый из которых состоит (фиг. 2) из интегратора сред11их значений 8, вычислителя 30 дисперсии 9, сумматора 10 и делителя 11, выполненных на типовых элементах аналоговой вычислительной техники.

Выходы первого и второго каналов входного устройства соединены с коррелометром 2, 35 а выход второго канала, кроме того, соединен с первым входом формирователя коэффициентов разложения 3, второй вход которого соединен со вторым входом входного устройства, Формирователь коэфф.1циентов разложения 40 (фиг. 3) состсит пз ортогонального фильтра

12, схем умпожеш1я 13 — 16 и усредняющих устройств 17 — 20. Число ячеек 2! — 24 (фиг. 4) ортогонального фильтра, схем уllnîæåíèÿ и усредняющих устройств определяется количест- 45

BOilI IJIeHOB k Ортсгона.1ьного pa3;10 KBFIIIH дисперсионной функции и пс превышает, как правило, пяти, Коррелометр 2 осущесгвляет аппроксимацию корреляционной функции суммой членов 50 разложения ее в ряд. Выход коррелометра

nOjIK BIO 10H II0 UX0 ;. I10n0 III HT(1b1I0n0 блOI

4, которое состоит (фиг. 5) из двух квадраторов 25, 26 и блоков поpo;1110>xelIIIII 27, 28, чис- 55 ло которых равно k ==-.". Квадраторы и блоки перемножения представляют собой типовые аналоговые устройства, причем последние осуществляют нелинейное преобразование сигналов на их входах. *

Выход формирователя 3 коэффициептов разложения подключен к 1;вадратору 6, выполненному аналогично квадраторам 25, 26 множительного устройства.

Множительное устройство своим выходом 65

4 подключено к первому входу блока перемножения 5, а выход квадратора 6 подключен к его второму входу. Блок перемножения 5 состоит из идентичных каналов, число которых равно числу членов ортогонального разложения дисперсионной функции k.

Принцип действия и исполнение каждого канала блока перемножения 5 те же, что и блоков перемножения 27, 28 множительного устройства.

Работает предложенное устройство следующим образом.

Исходные процессы х (S) и у® поступают на входы интеграторов средних значений 8, вычислителей дисперсии 9 и сумматоров 10 обоих каналов блока входной информации 1.

Интеграторы средних значений осуществляют текущее сглаживание методом скользящей средней, Текущие значения математических ожиданий, определяемых интеграторами средних значений, поступают на один из входов сумматоров 10, на второй вход которых подаются процессы x(s) и у®. Сумматоры осуществляют текущее сглаживание процессов относительно вычисленных математических ожиданий. Вычислителидисперсии9 одновременно с этим определяют среднеквадратические отклонения с и с, процессов,которыеодновременно с процессами с выхода сумматоров 10 поступают на входы делителя 11, после чего нормализуемые процессы поступают на входы коррглометра 2 и формирователя коэффициентов разложения 3.

Коррелометр в соответствии с методом аппроксимации корреляционной функции суммой членов разложения ее в ряд вычисляет нормированную взаимную корреляционную функцию процессов р„,().

Коэффициенты ортогонального разложения регрессионной функции вычисляются одновременно с вычислением р,, () формирователем коэффициентов разложения посредством усреднения по времени усредняющими устройствами 17 — 20 произведений напряжения реализации g(t) и выходных напряжений ортогонального фильтра, ко входу которого приложено напряжение с выхода делителя блока входной информации. Перемножение напряжения реализации g(/) и выходных напряжений ортогонального фильтра осуществляется схемами умножений 13 — 16. По окончании усреднения на выходах каждо"î из k усредняющих устройств фиксируется напряжение, пропорциональное коэффициенту ортогонального разложения регрессионной функции, которое после возведения в квадрат квадратором 6 поступает на вход блока перемножения.

Сигналы, пропорциональные р„,. (), с выхода коррелометра поступают на вход множительного устройства 4. Множительное устройство путем квадратирования в квадраторах 26, 25 формирует сигналы, пропорциональные py., () и р1„(), а путем пере2 4 множения в блоках перемножения 27, 28—

2п сигналы р „(), а=3,4 ..., К которые после уменьшения масштабными делителями в и! раз поступают на второй вход блока перемножения 5.

Каждый из А каналов блока перемножения

5 осуществляет перемножение напряжений, пропорциональных

1 2 2п

an Vvx ()

nl действующим на его входах.

Результирующие сигналы с выхода каждого из канало в поступают на сумматор 7, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный дисперсионной функции.

Предмет изобретения

Устройство для оценки дисперсионной функции процессов, содержащее блок входной информации и квадратор, подключенный к первому входу блока перемножения, выход которого соединен с сумматором, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит коррелометр, формирователь коэффициентов разложения и дополнительный блок перемножения, выход которого подключен ко второму входу блока перемножения, а вход соединен с выходом коррелометра, первый вход которого соединен с первым выходом блока входной информации, второй вход — со вторым выходом блока входной информации и с первым входом формирователя коэф фициентов разложения, BTорой вход которого подключен ко входу блока входной информации, а выход соединен с квадратором.

Фиг.1

41041о

Фиг. Ф

Составитель Э. Сечина

Техред E. Борисова

Корректор А. Дзесова

Редактор Т, Орловская

Заказ !072/14 Изд. № 337 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2