Устройство для определения момента изменения свойств случайных величин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВУ
<н881767
Ф % (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 240979 (21) 2837040/18-24 (з1) м. к.з с присоединением заявки Но
G 06 F 15/36
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.11,81. Бюллетень ffS 42
Ю)Ю (681 3 (088. 8) Дата опубликования описания 151181 (72) Авторы изобретения
Ф
О.С. Богомолов, A.H. Колобов и A.Â. Шестопалов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА, ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН
Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для анализа статистических свойств случайных процессов.
Известно устройство для определения момента изменения свойств нормального шума с экспоненциальной корреляционной функцией, параметры которой могут принимать две определенные пары значений, содержащее блок задержки, блок определения разности, квадраторы, сумматор, схему сравнения, усредняющую цепь j1) .
Недостатком устройства является ограниченность области применения, обусловленная нормальностью распределения и знанием параметров корреляционной функции. На практике часто такими сведениями экспериментатор не располагает.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор случайных процессов, содержащий сумматор, два ключа, экотраполятор, вычислитель текущей дисперсии, блок памяти, блок деления, блок управления, амплитудный селектор, блок регистрации, анализатор длительности сигнала. Анализатор позволяет производить выявление участков ненормальности работы аппаратуры или изменения режимов ее работы 2) .
Однако устройство требует предварительной настройки, связанной с установлением порогов и уровней значимости, величина которых зависит от регулируемого параметра Т.
10 Цель изобретения — повышение быстродействия за счет автоматизации процесса настройки.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения момента изменения свойств случайных ве". личин, содержащее блок регистрации, сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, введены первый и второй регистры, интерполятор и блок определения экстремума, первый выход которого подключен к первому входу блока регистрации, информационным входам. первого и второго регистра и второму входу ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ре.гистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока реги30 страции и входом интерполятора,вы881767 ход которого подключен к входу блока определения экстремума, второй ныход которого соединен с третьим нходом ключа.
При оперативном контроле работосгособности системы, контроле нормальности протекания производственного или природного процесса возникает задача оценки момента изменения характеристик этих процессов. Как правило, это рейение надо принимать по результатам измерений, являющихся случайными величинами или случайными процессами. Таким образом, задача заключается в оценке факта и момента изменения статистических характеристик случайных величин, таких, например, как математическое ожидание или дисперсия. Причем для повышения оперативности саму оценку математичес-. кого ожидания или дисперсии можно и не производить. Важно оценить лишь момент изменения этих величин.
Работа устройства основана на существовании максимума у величины
У являющейся оглаженными значенияI л ми случайной величины S, которая определяется следующим образом
К
5 =7, с иs(lx<
J — текущий номер обрабатываемого скользящего интервала, j = 1/1/N-К + 1, N — общий объем выборки, поступающий на вход устройства.
Пример 1. Пусть имеется всего 8 реализаций случайной величины х1,х,х х4юх х 6 х7р 8
Примем К = 4. Тогда процесс нахождения 5 равен
Х1Х1Х 4 5 6 7 8
3=1
Х4 Х Х1Х1;
Х 1 ХЗХ4ХВ
Х5 х4.X6X,5 =1<@5 aX i)+1(iX4)-lXql);
=3
° ЛЪХ4ХРХ6
Х6Х5Х4Х6
j 4 Х4Х Х6Х х у х xбх 5х4
Х5 Х6Х Х ex,х6х5
Пример 2. Пусть имеется 16 реализ аций случайной величины, причем вторые 8 получаются удвоением первых 8.
2 0 2 1 1
1! — 4 0 4 2 2 4 2 °
ВыбиРаем К = 6. Тогда Б принимает следующие значения
3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 освободившееся справа место. Если экстремум обнаружен, то сигнал с ,второго выхода блока 6 определения экстремума поступает на второй вход блока 7 регистрации, на вторые выходы регистров 2 и 3, которые в этом
d0
S ° 6 4 2 2 10 8 10 14 12 8 4 т.е ° при J. 8 имеется максимум.
В устройстве, чтобы исключить случайные колебания случайной величины 5, ее значения сглаживаются и о максимуме принимается решение по
f5 сглаженным значен м.
Таким образом, если происходит изменение, например, среднего значения средней величины или дисперсии, то при движении скользящего интервала, щ содержащего К чисел, вправо сумма разностей чисел, расположенных друг относительно друга н прямом и обратном порядке, достигает максимума, как только K/2 значений чисел принимает значения. случайной величины с новым математическим ожиданием или дисперсией.
На чертеже приведена схема устройстна.
Устройство содержит ключ 1, регистры 2 и Зр сумматор 4, интерполятор 5, блок 6 опредеЛения экстремума, блок
7 регистрации.
Устройство работает следующим образом.
35 Первые К значений центрированной случайной величины поступают через первый вход ключа 1 на регистры 2 и
3, где запоминается их значение. В сумматоре 4 производится вычисление
4р суммы разностей синхронно считываемых чисел н. прямом (c регистра 2) и в обратном порядке (c регистра 3).
С выхода сумматора 4 полученное значение поступает на первый вход блока
4 7 регистрации, где фиксируется эта величина, и на вход интерполятора 5, в котором производится сглаживание этих величин с помощью одного из операторон, например скользящегo среднего. Сглаженные значения с выхода интерполятора 5 поступают на вход блока 6 определения экстремума (максимума). Если максимум не обнаружен, то с первого выхода блока 6 подается сигнал на второй вход ключа 1, по ко55 торому ключ 1 пропускает от 1 до
m (m < k) чисел на нходы регистров 2 и 3, в которых производится сдвиг кода нлево на 1 или m чисел, и запоминание поступившей новой порции на
881767
Составитель 3. Сечина
Редактор Н. Ромжа Техред И.Гайду Корректор М. Коста
Заказ 9976/75 Тираж 748 Подписное
ВНИИПИ Государственного -комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 случае обнуляются, и на третий вход ключа 1, который по этому сигналу пропускает очередную порцию K чисел .на регистры 2 и 3.
Предлагаемое устройство позволяет определить момент изменения характеристик случайной величины. При этом отпадает необходимость определения и выставления пороговых значений,что ! значительно упрощает процесс наладки устройства. Кроме того, устройство не требует переналадки при изменении режима работы устройства. формула изобретения
Устройство для определения момента изменения. свойств случайных величин, содержащее блок регистрации,сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, о т л ичающее с я тем, что, с öåëüþ повышения быстродействия, оно содер-. жит первый и второй регистры, интерполятор и блок определения экстремума, первый выход которого подключен к первому входу блока регистрации, информационным входам первого и второго регистров и второму входу ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации и входом интерполятора, выход которого подключен к входу блока определения экстремума, второй выход которого соединен с третьим входом ключа.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 324633, кл. G 06 G 7/52, 1970.
2. Авторское свидетельство сссР по заявке Р 2708718/18-24, кл. G 06 G 7/52, 1978 (прототип).
