Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислител ной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов, может быть использовано в информационно-измерительных системах, системах управления технологиче кими процессами. Известно устройство, содержащее измеритель рассогласования, рыход которого через фильтр соединен с вхо дом выпрямителя и непосредственно - с первым входом блока умножения, вто рой вход которого соединен с выходом нелинейного блока, а выход через последовательно соединенные регистр н исполнительный механизм соединен с одним из входов измерителя рассогласования, а также усилитель с насыщением, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входо линейного блока 1 3. Однако известное устройство харак теризуется невысокой точностью определения среднего значения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство дпя определения среднего значения нестационарного процесса, содержащее блок вычитания, первый вход -которого является входом устройства, блок умножения, сумматор, блок вычисления абсолютной вели чины и интегратор, при этом выход блока вычитания подключен к входу бл ка вычисления абсолютной величины и к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютной величины, выход блока умножения подключен к входу интегратора и к первому входу входу сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом блока вьиитания и с выходом интегратора, а выход сумматора является выходом устройства 2. Недостатком данного устройства яв ляется низкая точность определения среднего значения нестационарного случайного процесса, так как оценка АХ является: смещенной, причем величина смещения изменяется в зависимое ти от характерис тик оцениваемого нестационарного случайного процесса. Таким образом, наблюдается переменна ошибка определения среднего значения Цель изобретения - повьшение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок умножения, интегратор, сумматор, первый вход которого объединен с первым входом блока вычитания и с выходом интегратора, второй вход сумматора объединен с входом интегратора и подключен к выходу блока умножения, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютного значения, вход которого подключен к выходу блока вычитания, второй вход которого является входом устройства, введены масштабный блок, .элемент-И, блок усреднеия, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока усреднения, вход которого объединен с первым входом масштабного блока и подключен к выходу блока вычитания, выход элемента И соединен с вторым входом масштабного блока, выход которого подключен к входу блока умножения. На фиг.1 изображена блок-схема устройстваJ на фиг.2 - напряжения (на входе устройства - 2 а , на выходе блока 1-2 S , на выходе блока 7-28, на выходе блока 9-2г, на блоке . Устройство содержит блок 1 вычитания, блок 2 вычисления абсолютного значения, блок 3 умножения, интегратор 4, сумматор 5, масштабньй блок 6, блок 7 усреднения, элемент И 8, генератор 9 импульсов. Принцип действия предлагаемого устройства основан на определении оценки среднего значения в соответствии с нелинейной рекуррентной процедурой:m,,.h(,KH j|x K -m/Mj| п (),( где измеряемая на выходе устройства оценка среднего значения матожидания нестационарного случайного процесса в текущий момент времени, К ) (K-iJ - оценка среднего, значения нестационарного случайного процесса в предыдущий момент времени 31 - иссл-едуемый нестационарный случайный процесс, 4 у - шаг изменения коэффициента масштабного блока, jfn,j n-ij- перестраиваемый коэффици ент передачи.масштабного блока. Исследуемый нестационарньй случай ный сигнал X(t) (фиг.2), значения которого снимаются через интервал времени Т , можно записать , где Xit/TJ - целая часть отношения; t - текущее времяj Т интервал дискретизации. Сигнал ХСК .поступает на первый вход блока 1 вычитания, где из Herjp вычитается сигнал т C J полученный. на выходе блока 1 вычитания сигнал разности - поступает на входы блока 2, блок 7 усреднения и через масштабный блок 6 с управляемым коэффициентом масштаби рования на второй вход блока 3 умножения. Выходной сигнал блока 2 в(К подается на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал у л при этом выходной сигнал блока 3 умножеyiviz прдается на вход интегратора 4 и второй вход сумматора 5. На первый вход сумматора 5 поступает сигнал , поступающий также на втоI рой вход блока 1 вычитания, с выхо. да интегратора 4. С выхода сумматора 5 снимается сигнал пл к , соот ветствующий оценке среднего значения . Сигнал разности с блока 1 вычитания поступает на блок 7 усреднения. За интервал времени (фиг.2в) на выходе блока 7 усреднения образуется средняя величина смещения оценки матожидания f не04стационарного случайного процесса. В момент t появляется сигнал Ug (.фиг.2г) с выхода генератора импульсов, открывающий элемент И 8, и сигнал р через элемент И 8 поступает на управляющий вход масштабного блока 6, корректируя коэффициент масштабирования так, чтобы величина U уменьшилась. В течение ряда интервалов уменьшается до нуля, чем обеспечивается несмещенность оценки среднего. Таким образом, введенная совокупность признаков позволяет уменьшить погрешность оценки среднего значения входного сигнала , т. е. повысить точносЛ устройства, чем ft достигается цель изобретения. Оценку эффективности функциони.рования предлагаемого устройства можно П2ОИЗвести по величине CK оценке дисперсии. Так, иа интервале 6-24 оценка дисперсии для зового устройства составляет D х flS 2 М , 21, а для предлагаемого устройства -DxjClS3 71,02. Отношение С18 /1)., т.е. разброс значений относительно ш У предлагаемого устройст- ва в среднем в 3 раза мень-г ше, чем у известного за счет значительного уменьшения смещения А .,; . л I Предлагаемая структурная организация устройства для определения среднего значения нестационарного случайного процесса, основанная на введении контура подстройки коэффициента масштабного блока, позволяет значительно уменьшить смещенность оценки среднего значения входного сигнала , т.е. повысить точность.

УСТРОЙСТВО, ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСМЕЩЕННОГО СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок умножения, интегратор, сумматор, первый вход которого объединен с первым входом блока вычитания и соединен Вх с выходом интегратора, .второй вход сумматора объединен с входом интегратора и подключен к выходу блока умножения, первьй вход которого соединен с. выходом блока вычисления абсолютного значения, вход которого подключен к выходу бпока вычитания, второй вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности. в него введены масштабный блок, элемент И, блок усреднения генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока усреднения, вход которого объединен с первым входом масщтабного (Л блока и подключен к выходу блока вычитания, выход элемента И соединен со вторым входом масштабного блока, выход которого подключен к входу § блока умножения. внх со о |