Устройство для нормирования случайного процесса Советский патент 1983 года по МПК G06G7/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНОГО

ПРОЦЕССА

1 Изобретение относится к специапизированным средствам анапоговой вычислительной техники, предназначеннь1м для измерения статистических характеристик случайного процесса. Известно устройство для нормировани случайного процесса, содержащее источник опорного напряжения, линейный преобразователь с управляемым коэффшше том усиления, фильтр низких частот н блок умножения til. Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления и ввакой точности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является yci ройство для нор ирования случайного процесса, содержащее линейный преобразователь с управляемым коэффициентом усиления, управляющий вхрд которого подключен к блоку регулировки, вх.9Д кор. торого соединен с выходом фильтра нижних-частот, подключенного к выходу блока умножения, два сумматора, выходы , котоуых соответственно подключены к входам блока умножения, а первые их входы соединены с выходом линейного преобразователя, инвертор и источник опорного напряжения, выход которого подключен к вторсллу входу первого сумматора и входу инвертора, выход котором. го подключен к второму входу второго сумматора С 21. Недостатком этого устройства является то, что оно сложно в изготовлении, так как в своем составе содержит блок умножения, который имеет сложную, структуру, и два сумматора, которые должны иметь идентичные характеристики, а невыполнение этого гребовашш ведет к снижению точности устройства. Кроме того, это устройство имеет низкую точность из-за вносимой погрешности блоком умножения, которая вызвана его усилителей. Цель изобретения - повышение точнооти И -упрощение устройства. Поставленная цепь достигается тем, что устройство для нортлирования случай нсиго процесса, содержащее фильтр нижни частот, выход которого через блок регулировки коэффициента усиления подклю чен к первому входу лийейного преобразователя, второй вход которого является входом устройства, выход линейного преобразователя является выходом устройства, источник опорного напряжения и инвертор, содержит квадратор, первый и второй коммутаторы, генератор тактовых импульсов, при этом источника опорного напряжения подключен к пер вому информационному входу, первого ком мутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом линейного преобразователя, выход .генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, первый информационный вход второго коммутатора соединен с первым . выходом квадратора, вход которого подключен к выходу первого коммутатора, выход квадратора соединен через инвертор с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к входу фильтра нижних часто На чертеже приведена структурная схема устройства для нормирования случайного процесса. Устройство для нормированияслучайного процесса содержит линейный преобразователь 1 с регулируемым коэффициентом усиления, источник 2 опорного напряжения, первый коммутатор 3, квадратор 4, инвертор 5, второй коммутатор 6, фильтр 7 нижних частот, блок 8 регулировки коэффициента усиления и генератор 9 тактовых импульсов. Устройство работает следующим образом. Пусть на входе устройства и выходе линейного преобразователя 1 с регулируемым коэффициентом усиления, осуществляющего нормирование входного сигнала, имеет место центрированный случайный процесс (4), а на его выхо де нормированный сигнал §(t)K(t)(i), (i; где ) - коэффициент усиления линейного преобразователя 1, являющийся линейной функ цией от выходного напряжения Up блока 8 регулировки. Рассмотрим формирование сигиала Up fia выходе блока 8 регулировки. При атом коммутаторы 3 и 6 находятся в положении, изображенном на чертеже, и на вход фильтра 7 нижних частот поступает сигнал положительной полярности .V(i)S. где К - коэффициент передачи квадратора 4. : Если коммутаторы 3 и 6 находятся в состоянии, противоположном изображенному на чертеже, на вход фильтра 7 нижних частот поступает сигнал отршштельной полярности , где UQP - величина опорного напряжения источника 2. Генератор 9 тактовых импульсов, частота которого выбирается по теореме Котелышкова и должна быть значительно выше максимальной частоты сигнала §(-t), управляя коммутаторами 3 и б, позволяет получить на входе фильтра 7 НИЖНИХ частот переменный сигнал U , имеющий форму меандра, амплитуда положительных импульсов которого равна а отрицательных - U2. Переменный сигнал Uj, пройдя через фильтр 7 нкжних частот, образует на его выходе сигнал Up, пропорциональный оценке математического ожидания сш нала и J , под воздействием которого блок 8 регулировки изменяет коэффициент усиления Kp(t) линейного прео разователя 1 до тех пор, пока сигнал Up, подводимый на его вход с выхода фильтра нижних частот, не станет равным нулю, т.е. до выполнения равенства (U,).,(t) с учетом (1) и (2) получим :V {4oW«°W- o j0. Учитывая, что ,x(t получим (t,6j-o2Jj ,, Из выражения (З) находим Kn(t)Подставив выражение (4) в (1), попуи Из выражения (5) ввдно, что на вых(линейного преобразователя 1 имеется нормированный по среднеквадратичному отклонению случайный процесс v (t). Произведем сравнительную оценку точ ности предлагаемого устройства для норм роваиня случайного процесса с протот. пом без учета вносимых погрешностей блоком 8 регулировки, фильтра 7 ншкнгос частот и инв тором 5 в выходной снгва Up. Для прототипа с учетом вносимых погрешностей на выходе имеется сигнал х(;4Л1, где Л1 - погрешность, вносимая бпоктл умножения. Для предлагаемого устройства (с учетом вносимых погрешностей) на выходе имеется сигнал ир-К(к(ЧЙ.) (4)й2-и„ „ 0, где Л 2 - погрешность, вносимая кваАратором. Из приведенного анализа видно, что погрешность сигнала на выходе предлагаемого устройства не зависит от вносимой погрешности нелинейным элементстл, а в-прототипе зависит и в основном опре деляется его точностью. Кргале того, квадратор проще по конструкции, чем бло умножения. 1 123 Форм у л а изобретения Устройство для нормирования случайного процесса, содержащее фильтр нижних частот, выход которого черев блок регулировки коэффициента усилевия подключен к первому входу линейного преобразователя, второй вхо;( которого является входом устройства, выход линейного преобразователя является выхо дом устройства, источник опорного напряжения и инвертор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, оно содеркит квадратор, першлй и второй коммутаторы и генератор тактовых импульсов, при этом &ЫХОД источника опорного напряжения подключен к первсыу (Информационному входу nejffioro коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом линейного преобразователя, выход генератора тактовых импутшсов . подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, первый информационный вход второго кх {мутаторв соединен с первым выходом квадратора, вход которого подключен к выходу первого коммутатора, выход кващзатора соединен через инвертор с вторым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот. Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1.Витеиберг И.М. Программирование аналоговых вычислительных машив. М., Машиностроение, 1972, с. 266. 2.Авторское свидетельство СССР № 485462, кл. G 06 Gi 7/ОО, 1975 (прототип).

y(i)