Адаптивное устройство для вычисления среднего

 

ОП НЙ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

«»769551

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное z авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.10.78 (21) 2672631/18-24 (51)М.Кл з606 Г15 36 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Госудерствеииый комитет

СССР по делам изобретеиии и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 681.3 (088.8) (45) Дата опубликования описания 28.10.8О (72) Авторы изойр етен ия

Е. В. Бодянский, А. А. Галузо, С. А. Гончаренко, О. К. Илюнин, А. Н. Кондратьев и М. Я. Снурников (71) З.аявитель (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

СРЕДНЕГО

Изобретение относится z области специализи рованных тси фровых вычислителыных устройств,:.предназначенных для вычисления статистических характеристик случай ных процессов.

Известно устройспво для вычисления среднего значения jl) на основе которого лежит алгоритм стохастической аппроксимации Роббинса — Монро (модификация Фабиана). Устройство содержит соединенный с входом устройства а палого-цифровой преобразователь (АЦП) и реверсивный счетчик, выходы которых подключены к .соответспвующим входа м схемы сравнения кодов, выходами соединенной через тр итер с управляющими входами .реверсивного счетч ика .и генератор импульсов, подключенный к пер вому и второму счетчикам, выход первого счетчика подключен к управляющему входу схемы сравнения кодов и через элеМент задержки к управляющему входу

АЦП, элемент ИЛИ.и элемент И.

Наиболее близкем по технической сущности к .изобретению является устройство для:.вычисления среднего (21, содержащее блок разности, выход которого подключен к первому входу блока управления, выход которого соединен с:первым входом сумматора, второй вход иоторото объединен с первым входом блока разности и подключен к выходу блока па мяти. Вход блока памяти .соединен с;выходом сумматора, второй вход блока разности является первым входом устройства, .вторьгм входом устрой: ства является вход счетчика замеров.

Невысокое быстродействие обусловлено тем, что:в процессе вычисления среднего в устройстве неоднократно реализуется операцня деления, характеризуемая длитель1С ным временем выполнения и относительно невысокой точностью !из-за ограниченности разрядной сетки цифровых устройств.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных воэможностей устройства за счет анализа;нестационарных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления среднего вве дены логарифмический лреобразователь, 20 компаратор, блок вычисления показателя степени, блок вычисления коэффициента ус.реднения. Выход счетчика замеров через логарифмический преобразователь подключен к первому входу компаратора, второй

25 вход которого объединен со входом блока вычислекия коэффициента усреднения и соединен с выходом блока вычисления показателя степени, вход которого подключен к .выходу комп аратора. Второй вход

Зо блока управления соединен с выходом бло769551

2" (п(2" (2) и) —,2

4 IIIig I

65,ка вычисления коэффициента усреднения.

Структурная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит блок 1 разности, блок 2 управления, сумматор 3, блок 4 памяти, счетчик,замеров 5, логaiplHôMH÷åoêHé п реобразаватель б, IzoMInaIpaтор 7, блок 8 вычисления показателя ereIneHH и блок 9 вычисления коэффициента усреднения.

На:первый вход блока 1 разности подается код параметра, а его выход подключен к первому входу блока 2 упра влен ия.

Выход блока 2 управления подключен к первому входу сумматора 3. Выход сумматора 3, с кбторого снимается вычисленное среднее, подключен ко входу блока памяти 4, выход которого подключен к первому входу блока разности 1 и ко второму входу сумматора 3. На вход счетчика замеро в 5 подается код замера, определяющий номер итерации. Выход счетчика замеров 5 через логарифмический преобразователь б, подключен к лерваму;входу компарато ра:7. Информация с 1выхода ком паратора 7 подается на .вход блока вычисления показателя степени 8, выход;которого под.ключен ко второму входу иомпа ратора 7:и через блок 9 вычисления коэффициента усреднения ко второму входу блока 2 управл ения.

Предлагаемое устройство реализует,рекуррентный алгоритм вычисления среднего вида

А — А„, + 2 — п(Хл — Ал-I) ю (1) где А„— оценка среди его после п го за. мера;

Х вЂ” значение усредненной величины в п-ом замер е, причем выполняется условие

Для вычисления значенкя У„можно воспользов атыся условием причем знамене У„увеличивается:на единйцу ирй выпОлнении условия (3).

В предлагаемом устройстве,реализуется процедура вычисления аида

У, +1, если log,c — 2+log, ) У„1

У„=

У, у, если log,è — 2+log, <У,, (4) Блатодаря пщпользойанию алгоритма (1) устройствю йе производят операцию деления, требующую больших затрат времени и приводящуюкзначительной погрешности вычислений. В аредлагаемам устройстве вместо операции делений реализуется операция сдвига, что прнводит к,повышению быстрадействия н по выш ению точности работы. Это дает IBîçìoæíîñòü обрабатывать быстротекущие п роцеосы . IH расшир ить функционалыные возможности предлагаемого устройства.

Устройство работает следукыцим образом.

В исходном состояини в блоках 4И на

10 выходе сумматора 3 и в счетчике замеров

5 записаны, нули.

После подачи первого замера У1 на выходе блока 1 разности появляется величина

%5

Х . В счетч ик замеров 5 записывается единица, а логарифмический преобразователь вычисляет величину log>i — 2+1о@3=0,7472.

Компаратор 7 производит сравнение величин — 0,7472 и нуля, записанного в блоке 8

20 вычисления показателя степени. Компаратор

7, сравнивая эти величины и реализуя формулу (4), перезаписывают в блок 8 вычисления показателя степени показатель NI — — О, а блок 8 вычисленая показателя степени 8

25 подает значение NI íà вход блока 9. Блок

9 вычисления коэффициента усреднения вычисляет величину 2 =1 и подает ее на второй вход блока 2 управления, который формально реализует операцию сдвига.

Эта величина подается на первый вход сум,матора 3, где акладываетея с,нулем, записанным в блоке 4 па мяти. После этого на выходе сумматора 3 появляется величина

XI,:которая зап|исываепся в IGJIolK 4 памяти.

На этом заканчвваепся верная итерация.

На,второй итерации в блоке 1 IpaaIHocm вычисляется разность Х2 — Хы В счетчик за— меров 5 записывается код замера 2, логарифмический преобраэаватель б вычисляет величину log22 — 2+log>3=0,2528, а компа.ратор 7 сравнивает ее с NI — — О, записанным в блоке 8 вычисления показателя степени.

После проверки условия (4) (0,25280) в блоке;вычисления показателя степени 8 вы45 чу ляется У2=У +(1=1, iHmopoe подается на блок 9. Блок 9 вычисления коэффициента усреднения вычисляет величину 2 —, которая в блоке 2 уцравления сдвигает код разности Х2 — Х1 на один разряд влево. Be50 личина 2 (Х2 — XI) окладываетоя в сумматоре 3 с содержимым блока 4 памяти, после чето на выходе сумматора 3 появляется среднее двух замеров А2=Х +

+2 — (Х вЂ” ХI) =0;5 (Х +Х2), которое записывается в блоке памяти 4. На этом заканчивается вторая интерация.

На третьей итерация в блоке 1 разности вычасляется раз.ность — (А2 — Хз) = Xa — 0,5 (Х, +-Хр) .

В счетчик замеров 5 записывается код замера 3, логарифмический преобразователь б вычисляет величину 4щ3 — 2+

+1од23= 0,5056, а компаратор 7 сраввивает ее с У =1, записанным в блие вычисления

769551 показателя степени 8. ПОсле проверки условия (4) компаратором 7 (0,5056(1), в блоке вычисления по,ка:зателя степени перезаписывается величкна N3 — — N — — 1, которая подаетоя на блок 9 вычисления коэффициента усреднения. Блок 9 сохраняет величину 2, которая в блаке 2 управления сдввгается .на один разряд влево. Величина

2 — (Хз — 0,5 (Х,+Х,)) складывается в сум,маторе 8 с содержимым блока 2 памяти, после чего на выходе (сумматора 8 появляется среднее трех замеров Аз=А +2 — X

)((Хз — 0,5 (Xt+Xg)j = 0,5ХЭ+0,25Х+0,25Х, которое записывается в блок памяти 4. На этом заканчивается третья итерация.

Последующие итерации осуществляются аналогично.

Таким образом, уетройство обрабатывая информацию, п ридает последним больше веса, чем предыдущим, что особенно важно прои обработке наблюдений,нестационарных процессав.

Устройство может быть выполнено на уиифицированных элементах .и обладает конструктивной простотой, так как в лроцессе счета,в нем осуществляются простейшие операции типа сложения, сдвига и фу нкцнонального преобразования п ростого вида. По сравнению с известньгми устройство обладает повышенным быстродействием, что позволяет оьрабатывать большие массивы информации за короткое время.

Изобретение может быть использовано при разработке специализироваяных вычислительных усгройств, а его использование позволит получить эконамический эффект.

Формула изобретения

Адаптивное устройство для вычисления среднего, .содержащее блок. разности, выход которого подключен z первому входу блоisa управления, |выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого объединен с первым входом блока разности,и подключен к выходу блока па10 мяти, вход блока памяти соединен с выходом сумматора, втарой вход блока разности является первым входом устройства, а,вторым входом успрюйсвва является вход счетчика за|меров, отл и ч а ю шее с я тем, что,,с целью повышеиия быстродействия, в него введены логарифмический преобразователь, кампаратор, блок вьгчисления показателя степени,,блох вычи слеиия коэффициента ус:реднения, при этом выход .счетчика замеров

20 через логарифмический преобразователь подключен к первому вхаду компаратора, второй вход которого объединен со входом блока вычисления коэффициента усреднения и соединен с выходом блока,вычисле25 ния паказателя степени, вход которого подключен к выходу кампа ратора, второй вход блока управления соединен с выходо м бло.ка вычисления коэффициента усреднения.

30 Источники информации, пр ин ятые во анимание при экспертизе:

1. Авторское сиидетельство № 485455

Кл. G 06 F 15136.

2. Авторское свидетельство № 466512.

Кл. G 06 F 15/36, 1975 (прототип).

769551

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиповская

Редактор Л. Утехина

Заказ 1288/1296 Изд. Мз 485 Тираж 772 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»