Устройство для вычисления нормированных статистических моментов случайных процессов Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

11 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при исследовании и классификации случайных процессов, в том числе нестационарных. Известно устройство для вычисления нормированных статистических моментов, содержащее центрирующий фильтр, выход которого подключен к первому входу первого блока умножения, выходом соединенного с первым входом блока определения моментов и входом квадратора. Выход квадратора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединей с источником опорного напряжения. Выход интегратора соединен с вторым входом первого блока yrvfпожения и первым входом второго бло ка умножения, выход которого подклю чен к входу интегратора. Выход сумматора подключен к входу нелинейного функционального преобразовате ля, выход которого соединен с вторьм входом второго блока умножения и входом блока усреднения, выход которого через пороговый блок подключен к TpeTbeNry входу сумматора Однако в устройстве имеют место существенные искажения сигна.па при его вьщелении из нестационарного . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для вьгаисления нормированных статис тических моментов случайных процессов, содержащее центрирующий фильтр выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которо го через последовательно соединенные квадратор, блок усреднения и Koj-шутатор соединен с вход см блока деления, выход которого подключен к входу интегратора, выход интегратора соедниен свторым входом блока умножения, выход которого под ключен к первому входу блока определения моментов 2j. Недостатком известного устройства является узкий динамический диапазон HopNmpyeMoro случайного процесса. Цель изобретения - расширение динамического диапазона нормируемого случайного процесса. Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычислеНИН нормированных статистических моментов случайных процессов, содержащее центрирующий фильтр, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с входом квадратора и первым входом блока определения моментов, второй вход которого объединен с входом блока усреднения и подключен к выходу квадратора, выход блока усреднения соединен с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которого является входом опорного напряжения, управлиощий вход коммутатора объединен с вторым входом блока умножения и подключен к выходу интегратора, вход центрирующего фильтра является входом анализируемого процесса устройства, содержит дополнительно блок переключения постоянной времени интегрирования, при этом выход коммутатора подключен к первому входу блока переключения постоянной времени интегрирования, второй вход которого соединен с выходом блока усреднения, вход интегратора подключен к выходу блока переключения постоянной времени интегрирования, третий вход которого соединен с входом опорного напрялсения. Кроме того, блок переключения постоянной времени интегрирования содержит (k - 1) ключей, (2k - 1) токозадающих резисторов и (k - 1) элементов сравнения, при этом k резисторов соединены последовательно, (k - 1) из которых подключены параллельно (k - 1) ключам, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами элементов сравнения, первый вывод первого токозадающего резистора является перBbLM входом блока, второй вывод k-ro токозадающего резистора является выходом блока, первые входы элементов сравнения объединены и являются вторым входом блока, вторые входы элементов сравнения через соответствующие токозадающие резисторы подключены к третьему входу блока. На фиг,, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока переключения постоянной времени интегрирования. Устройство содерлазт центрир тощий фильтр 1, блок 2. определения мо311

ентов, интегратор 3, блок умно ения, квадратор 5, блок 6 усреднения, коммтатор 7, блок 8 переклюения постоянной времени интегрирования .

Блок 8 переключенияпостоянной ремени интегрирования содержит k окозадающих резисторов 9, ( k- 1) лючей 10, (k- 1) элементов 11 сравения и токозадающих резисторов 12.

Устройство работает следующим образом.

, поступающий на вход устройства, пропускается через центрирующий фильтр, обеспечивающий центрирование случайного процесса, и перемножается в блоке 4 умножения с нормирующим коэффициентом усиления, вырабатываемым на выходе интегратора 3. Нормированный сигнал и его квадрированное значение, получаемое на выходе квадратора 5, поступают в блок 2 определения моментов , где вычисляются необходимые статистические моменты случайного процесса. Одновременно с этим сигнал с выхода квадратора 5 усредняется в блоке 6. Полученньш сигнал Z поступает на первый вход коммутатора 7, на второй вход которого поступает сигнал ZQ от источника опорного напряжения. Эти сигналы сравниваются по величине в схеме сравнения коммутатора 7, на выходе которой формируется низкий или высокий потенциал в зависимости от того, какой из сравниваеъых сигналов больше. Этот сигнал обеспечивает управление KOMiiyTanHOHHbM элементом комутатора 7 так ,что на его выход приходит прямой сигнал с выхода интегратора 3, когда , и инверсный сигнал, образованный после инвертирования в инверторе коммутатора 7, если Z г ZQ. С выхода коммутатора 7 сигнал поступает на первый вход блока 8 переключения постоянной времени интегрирования, в то время как на второй и третий входы блока 8 поступают соответственно сигнал Z с выхода блока 6 усреднения и сигнал Z от источника опорного напряжения. В элементах 11 сравнения блока 8 производится сравнение величины сигнала Z с частью опорного напряжения Zg, , величина которой зависит от номинала резисто-.

674

ра 12 и определяет порог срабатыва-. ния для каждого из элементов 11 сравнения . Элементы 11 сравнения, для , которых сигнал Z , срабатывают.

Появляющиеся на их выходах сигналы переключают (размыкают) нормально замкнутые ключи 10, которые до срабатывания элемента сравнения

шунтируют соответствующие резисторы 9. При этом общая величина сопротивления между первьм входом и выходом блока 8, определяющая величину постоянной времени интегрирования, тем выше, чем больше

срабатывает элементов 11 сравнения, т.е. чем больше дисперсия сигнала Z и наоборот. Закон изменения постоянной времени интегрирования в

зависи «ости от изменения интенсив- ности сигнала Z, определяюищй вид переходного процесса дисперсии сигнала на выходе устройства, зависит от выбора пороговых опорных напряжений ZQ, (ноьа-шалов резисторов 12) и номиналов резисторов 9. Для обеспечения пннетюто переходного процесса значения напряжений и резисторов 9 необходимо задавать

так, стобы при любом текущем значенга- дисперсии сигнала Z текущее суммарное сопротивление резисторов 9 определялось величиной

Z 1

К-1-J

где RO - значение k -го некоммутируемого резистора 9, m - дискретность изменения постоянной.времени интегрирования j

Е - целая часть. Такта образом, проходя через блок 8, сигнал с выхода интегратора 3 интегрируется с постоянной времени, величина которой автс 1атцчески устанавливается в соответствии с текущей интенсивностью сигнала на выходе устройства, обеспечивая необходимую динамику переходного процесса нормирующего коэффициента усиления.

Техническое преим тцество изобретения достигается за счет обеспечения автоматического изменения постоянной времени интегрирования в зависимости от величины текущей

дисперсии сигнала на выходе устройства, определяемой путем сравнения с порогами, знах2ения которых

устанавливаются так, чтобы обеспечивалась необходимая динамика переходного процесса.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ НОРМИРОВАННЫХ СТАТИСТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащее центрирующий фильтр, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с входом квадратора и первым входом блока определения моментов, второй вход которого объединен с входом блока усреднения и подключен к выходу квадратора, выход блока усреднения соединен с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которо,го является- входом опорного напряжения, управляющий вход коммутатора объединен с вторьм входом блока умножения-и подключен к выходу интегратора, вход центрирующего фильтра является входом анализируемого процесса устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона нормируемого случайного процесса, оно содержит блок переключения постоянной времени интегрирования, при этом выход комьгутатора подключен к первому входу блока переключения постоянной времени интегрирования, второй вход которого соединен с выходом блока усреднения, вход интегратора подключен к выходу блока переключения постоянной времени интегрирования, третий вход которого соединен с входом опорного напряжения. 2. Устройство по п. 1, о т л и.чающееся тем, что блок переключения постоянной времени интегрирования содержит (k - 1) ключей, сл (2k - 1) токозадающих резисторов и, (k- 1) элементов сравнения, при этом k токозадающих резисторов соединены последовательно, (k - 1) из которых подключены параллельно () ключам, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами N9 О элементов сравнения, первый вывод первого токозадающего резистора я&ляется первым входом блока, вто:л рой вьшод k -го токозадающего ре35 зистора является выходом блока, первые входы элементов сравнения объединены и являются вторым вхо-. дом блока, вторые входы элементов сравнения через соответствующие токозадающиё резисторы подключены к третьему входу блока.

Фt/2.7

Фи,2