Цифровой определитель дисперсии

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскии

Социалистически

Республик

< 767772 (б! ) Дополнительное к авт. свил-sy (22) Заявлено 16.05.78 (2l ) 2617103j18 — 24 (51)М. КлG 06 F !5/36 с присоединением заявки J% (23) Приоритет

Гасударственный квинтет

СССР ка делам извбретений и вткрытий

Опубликовано 30.09.80 Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 30.09.80 (53) УДК68) 3 (088.8) ъ

М. Я. Минц, В. Н. Чинков, А. В. Дорошенко и А. А. Горлач ./ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДИСПЕРСИИ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для измерения характеристик случайных сигналов и в системах автоматического контроля и управления.

Известно устройство для определения дисперсии случайного процесса )1). Устройство содержит приемный регистр, логический блок, блок управления и два сумматора, соединенные между собой вентилями. Входы одного из сумматоров с помощью вентилей подключены к приемному регистру, логическому блоку и блоку управления соответственно.

Это устройство имеет широкую область применения„так как позволяет определять дисперсию одновременно с приходом каждого элемента выборки. Недостатком устройства является существенная методическая погрешность.

Наиболее близок; к изобретению по техническому решению цифровой определитель дисперсии, содержащий преобразователь аналог — код, первый выход которого подключен ко входу блока оценки математического ожидания, 2 выход которого соединен со входом компара-, тора, квадратор и умножитель (2).

Указанный определитель дисперсии имеет невысокую точность и быстродействие.

ЦелЬ изобретения — повышение точности и быстродействия.

С этой целью в цифровой определитель дисперсии введены реверсивный счетчик, суммирующий счетчик, блок элементов И, ключ, делитель частоты, элемент запрета, генератор импуль-. сов и блок переключения режимов. При этом выход компаратора через квадратор подключен к первому входу умножителя, второй вход которого объединен с первым входом делителя частоты и соединен с первым выходом блока переключения режимов, вход которого подключен ко второму выходу преобразователя аналог-код. Второй выход блока переключения режимов соединен с первым входом ключа, второй вход которого объединен с первыми входами суммирующего счетчика, блока элементов И и подключен к первому выходу реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходом умножителя. Второй вход

3 767772 4 реверсивного счетчика объединен с первым значения исследуемого с входом элемента запрета, со вторым входом борки) Х1 поступают делителя частоты и подключен к выходу клю- тематического ожидания. ча, третий вход которого соединен с выходом матического ожидания о генератора импульсов. Выход делителя частоты среднее А с поступле

5 подключен ко второму входу элемента запре- та выборки. С блока оц та, выход которого соединен со вторым вхо- ожидания каждое значен дом суммирующего счетчика, выходом под- Д1 поступает в компа ключенного ко второму входу блока. элемен- нивается с предыдущим тов И. Выход блока элементов И соединен с 10 ность средних значений третъим входом реверсивного счетчика, выход . начиная с И вЂ” 2, пост которого является выходом цифрового опрейе- и умножитель 5 с коэф лителя дисперсии. И на первый вход (вх

Блок — схема определителя дисперсии пред-.: „"ивного счетчика 6, В ре ставлена на чертеже. будет записан пополните иад2

Цифровой определитель дисперсии содержит, Ь А,. преобразователь 1 аналог-код, блок 2 оценки Так, для двух элемен математического ожидания, компаратор 3, . в компараторе 3 образу

А "-,— =- ав квадратор 4, умножитель 5, реверсивный счет- ЬАя"- я Х.1= 2,на в чик 6, блок 7 переключения режимов, ключ 8, 2О А А, а на выходе умн лЛ2 генератор 9 импульсов, делитель 10 частоты, 2 b А, которое рав элемент 11 запрета, суммирующий счетчик 12 элементов выборки, Это и блок 13 элементов И.. первому входу (входу

Сущность изобретения заключается в том,: ный счетчик 6, в котор что дисперсия определяется следующим выраже- 25 в дополнительном коде. нием: .. По второму выхойу .1 2- . лог-код в блок 7 перек знают сигналы об оконч

Выразим текущее среднее А,у через предыдущее Р

: . выба ки Х . По этим с И 1 второго элемента выбор значение И-1 ключения режимов фор

А = А + и А 11, ния, который по перво подставим его в выражение (1) на первый управляющий открывается, и импульс . д = „2 . (g ° - „ — пают на второй. вход (в

1= 1 сивного счетчика 6, а т ъ

И-1 11 „г1-1 1 -1 1з

1=1

Прийимая во внимание, что

N - („-Р ь-<) = и 1=1 окончательно получим

>n.-<

Я;

Q =э — — +г) й4 ° (2)

Ь П1 n- \ ° ь

Соотношение (2) и положено в основу работы предлагаемого цифрового определителя дисперсии.

В исходном положении счетчики 6, 12 находятся в нулевом состоянии, ключ 8 закрыт сигналом блока 7 переключений режимов, коэффициенты передачи умножителя 5 и делителя 10 частоты установлены равными двум.

С поступлением кажцого элемента выборки, начиная с третьего, они увеличиваются на единицу.

Исследуемый случайный процесс Х(6) подается на преобразователь 1 аналог-код. По первому выходу преобразователя 1 мгновенные игнала (элементы выв блок 2 оценки маВ блоке оценки матепределяется текущее нием каждого. элемененки математического ие текущего среднего ратор 3, где оно сравсредним Ки-4, 1 аз И= н- И-1, упает через квадратор 4 фициентом умножения, од вычитания) реверзультате в счетчике 6 льный код числа тов выборки (— 2) ется разность

ыходе квадратора 4— ожителя 5 — число но дисперсии X)< двух число поступает по вычитания) в реверсивом оно записывается преобразователя 1 аналючения режимов постуании каждого элемента игналам, начиная со ки Х.>, блок перемирует сигнал управлему выходу поступает вход ключа 8, Ключ 8

ы"с генератора 9 постуход сложения) реверакже на входы делителя 10 частоты и элемента 11 запрета. Элемент запрета срабатывает в моменты появления выходных сигналов делителя 10 частоты и в эти моменты не пропускает импульса на вход сум40 мирующего счетчика 12. Остальные импульсы, не кратные г1, проходят через элемент 11 запрета и записываются в суммирующем счетчике 12. Так, при определении Dy на второй вход реверсивного .счетчика 6 поступит число

4S импульсов D2, а на суммирующии счетчик

12 с выхода элемента 11 запрета — число импульсов Э - К этому моменту реверсивный

Я. . счетчик 6 обнуляется и на его выходе появляется сигнал, который поступает на второй управляющий вход электронного ключа 8, закрывая его, на.управляющий вход блока 13 элементов И цля переноса дополнительного кода (З - --«г- ) из суммирующего счетчика 12 в реверсивный счетчик 6 и на шину сброса суммирующего счетчика 12 для установки его в нулевое состояние.

Блок 7 переключения режимов формирует по второму выходу сигнал, который поступает

5 767772 на управляющие входы умножителя 5 и де-: лителя 10 частоты, увеличивая на единицу их коэффициент передачи, т,е. делая их равными 3. Тогда с приходом очередного элемента выборки в блоке 2 оценки математического ожидания определяется текущее среднее

Дъ, в компараторе 3 образуется разность

ААъ" Ag A2 и в реверсивный счетчик 6 будет введен дополнительный код числа 3 AA$..

В результате в счетчике 6 будет записан дополнительный код дисперсии 2 9.

Э = D - — +Ъд.А

Ъ 2 2

В дальнейшем работа устройства повторяется с приходом каждого элемента выборки А; .

В результате в реверсивном счетчике 6 образуется код текущей дисперсии, удовлетворяющий соотношению (2). Он может быть выведен либо на регистрирующее устройство, либо подан ца исполнительный орган системы управления.

Таким образом, изобретение позволяет опреI делять текущую дисперсию с приходом каждого элемента выборки. Оно является практичес- . ки безынерционным (его инерционность определяется только очень малым временем срабатывания элементов схемы), а поэтому более быстродействующим и не имеет методической погрешности, обусловленной переходными процессами в цепях установления равновесного состояния. Его достоинством является также возможность использования для анализа нестационарных процессов, Формула изобретения

Цифровой определитель дисперсии, содержащий преобразователь аналог-код, первый вы1 ход которого подключен ко входу блока оцен6 ки математического ожидания, выход которого соединен со входом компаратора, квадратор и умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены реверсивный счетчик, суммирующий счетчик, блок элементов И, ключ, делитель частоты, элемент. запрета, гене-, ратор импульсов и блок переключения режимов, при этом выход компаратора через квадратор подключен к первому входу умножителя, второй вход которого объединен с первым входом делителя частоты и соединен с первым выходом блока переключения режимов, вход которого подключен ко второму выходу преобразователя аналог-.код, второй выход блока переключения режимов соединен с первым входом ключа, второй вход которого объединен с первыми входами суммирующего счетчика, блока элементов И и подключен к пер- вому выходу реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходом умножителя, второй вход реверсивного счетчика объе- динен с первым входом элемента запрета, со вторым входом делителя частоты и подключен . к выходу ключа, третий вход которого соеди- . нен с выходом генератора импульсов, выход делителя частоты подключен ко второму входу элемента запрета, выход которого соедйен со вторым входом суммирующего счетчика, выход которого подключен ко второму входу блока элементов И, выход которого соединен с третьим входом реверсивного счетчика, выход которого является выходом цифрового определителя дисперсии.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Я 362304„ кл. G 06 F 15/36, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 424159, кл. G 06 F 15/36, 1974 (прототип).

А