Устройство для определения математического ожидания Советский патент 1985 года по МПК G06G7/52 

t Изобретение относится к вычислительной технике ,и может быть использовано в информационно-измерительной технике,- в-частности для определения математического ожидани стационарных случайных процессов. Известно устройство, содержащее блок памяти и два сумматора, осуществляющие сглаживание случайной погрешности, наложенной на квадратичную функцию у . Недостатками этого устройства яв ляются низкая точность и большое время определения,математического ожидания. Наиболее близким к предлагаемому является устройство.для определения математиг еского ожидания,- содер жащее аналого-цифровой преобразователь, подключенный выкодом через ключ отсчетов к входу суммат.ора отсчетов, и тактовый генератор, соеди ненный с входом запуска аналого-циф рового преобразователя и через ключ тактовых импульсов со счетчиком времени, выход которого подключен к входу триггера пуска, соединенного выходом с вторыми -входами ключей отсчетов и тактовьк импульсов. Известное устройство осредняет п отсчетов аналого-цифрового преобразователя, равноотстояпщх один от другого. Выбрав п 100, 1000 и т.д. и перенеся запятую в сумматоре отсч тов соответственно на 2,3 и более декад получают, на его выходе математическое ожидание входного сигнала . Недостатками известного устройст ва являются малая точность и большо время измерения, вызванные тем, что не учитывается корреляционная связь между соседними ..отсчетами аналогоцифрового преобразователя и осреднение ведется не по времени измерения, а по .числу отсчетов. Цель изобретения .- повышение точ ;чости определения характеристик Слу айных. процессов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения математического ожидания, содер жащее аналого-цифровой преобразователь, первый и второй ключи, гене ратор тактовых иг тульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход кото рого подключен к выходу первого клю ча, информационный вход которого объединен с входом запуска аналого82цифрового преобразователя-.и соединен с вькодом генератора, тактовых импульсов, управляняций вход, первого ключа объединен с управляющим входом второго ключа и подключен к выходу первого триггера, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройств, введены второй триггер, блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель, умножитель, пороговьй элемент, вьжод первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в О первого триггера, вход установки в 1 котсфого является входом пуска устройства, первый вход второго сумматора объединен с первым входом первого сумматора и подключен к выходу элейента И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с вьрсодом элемента ИШ, первый вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, информахдаонньй выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и первым входом умножителя, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в 1 второго .триггера и управляющим входом счетчика и соединен с выходом элемента -задержки, информационны.вход блока памяти объединен, с вторым входом вычитателя и подключен к выходу второго ключа, прямой выход первого триггера соединен с входом установки в -О второг о триггера, прямой выход которого .подключен к второму входу элемента И, второй вход первого сумматора . соединен с вькодом третьегосумматора, первый и второй входы которого подключены.соответственно к выходу умножителя и выходу делителя, вход которого объединеи с входом порогового элемента«и соединен с выходом вычитателя, выход пороговогр элемента соединен с вторым входом элемента ШШ. На чертеже изображена блок-схема vcтpoйcтвa. Устройство содержит аналого-цнфровой преобразователь 1, ключ 2, блок 3. ,1 3 памяти, вычитатель 4, делитель 3,. сумматор 6, умножитель 7, сумматор 8 генератор 9 тактовых- импульсов, ключ 10,счетчик 11, триггер 12, триггер 13, элемент ШЩ 14, пороговйй элемент- 15 элемент 16 .задерж- ки, элемент й-17. и сумматор 18. Устройство работаетх следукшрн образом. В исходном состоянии триггер 12 и сумматоры 8 и 18 сброшены в , триггер 13 в едишчвом состояни, а в счетчике 11 записано число, на меньшее м 1ксимального. Ключи 2 и 10 , а элемент И 17 откры Генератор 9 периодически запускает аналого-ци овой преобразователь 1, который щ еобраэует 11епр( сигвал x(t) в дискретные отсчеты Х|. С поступлением импульса, пуска триггер 12 .переводится S е/ 1ничное сострянйе.и перебрасывает триггер 13 в нулевое, состояние. К11{о ш 2 и 10 открываются«а элемент И 17 закрывается, Itepsf яё тактовый Н1ф|ульс за пускает авалого-ЦКфровой арёобразователь 1 н дополняет счетчик f f до - максимального. ; мпульс с одного из выходов заполйейпоге счетчика 11 проходит элемент ЙПН t4 и элемент 16 задержки, записывает в блок 3 памяти первый отсчет х, сбрасывает счетш1к 11 на О и переводит триггер 13 в единичное состояние, откры&ая элемент И i 7. Второй тактовый импульс записывае в счетчик II Г второй раз запускае аналого-цифровой преобразователь 11 и на выходе ключа 2 появляется второ отсчет Х-.При этом возможны следующие два случая. При Xg, отличном от Хр на выкоде вычитателя 4 образуется разность х которая в пороговом элементе 15 обра зует импульс. Этот импульс-проходит через элемент И 17 и поступает на управлякщие входы сумматоров 8 и 18, а через элемент 16 задержки - на управляющие вхоцы блока 3 памяти и счетщ1ка 11. В результате этого в сум маторе 8 записывается среднее значе ние сигнала между первым и вторым 18 - 1. в отсчетами, в сую аторе блоке 3 памяти - Xj, а счетчик сбрасьшается на О. При X Ху на выходе вычитателя 4 О, импульс отличанидегося отсчета не образуется, и значения блока 3 8 ПШ4ЯТИ, счетчика 11 и сумматоров 8 и 18 не изменяются. Такчм образом, при повторяющемся,отсчете изменяется только значение.счетчика 11 на единицу. G приходом третьего тактового импульса снова возможны те же два случая. При получении повторяющегося отсчета в счетчике Н прибавляется единица. При полученю отличакщегося отсчета на входах.сумматоров 18 и 8 образуются соответственно время . |между р,ву№1 отличающимися отсчетами и среднее значение сигнала за. это время. Эти значения .суммируются с уже имемвришся-в cз в aтopax 18 и 8, и т.д. Счётчик 11 имеет конечную емкость Поэтому при максимальном заполнении счетчика 11 инпульс с его выхода проходит элемент ИШ 14, производит описанные операции и сбрасывает на О счетчик 11 для следующего заполнения. При равенст.ве значения сумматора 18 160, 1000 и т.д. импульс с его выхода .возфацает триггер 12 в нулевое. состояние и после перемещения запятой в сумматоре 8 влево соответственно, на 2,3 и т.д. .декадь на его выходе получается-математическое ожи дание m сигнала x(t). Технический эффект предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом т-комйлексом измерителей характеристик случайных процессов Хб-4/а заклинается в повышении точности определения характеристик случайных процессов и уменьшении длительности эксперимента. Так, при снтределесшн математического ожидания винеровского процесса дисперсия, погрешности при той же длительности эксперимента .уменьшается в 4 раза1, а при неизменной точности определения математического ожидания в 4 раза сокращается длительность эксперимента. Этот эффект достигается благодаря тому, что второй сумматор суммирует значения измеряемого сигнала, осредненйые с учетом коррелированности отсчетов преобразователя За время между двумя существенными отсчетами. Кроме того, осреднение ведется не по числу отсчетов, а по времени эксперимента, которое ксируется третьим сумматором.

УСТРОЙСТВО ,Щ1Я ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ, содержащее аналого-хщфровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого ключа, информадаонный вход которого объединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя и соединен с выходом генератора тактрвых импульсов, управ-ляющий вход первого ключа объединен с управляняцим входом второго ключа и подключен к выходу .первого триггера, , выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй триггер, блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, злемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель, умножитель, пороговый элемент, выход первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в О первого триггера, вход установки в 1 которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумма тора объединен с первым входом первого сумматораи подключен к выходу элемента И,, первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом, элемента-ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, информационный выход которого соединен с вторым входом второго Сумматора и i (Л первым вх.рдом умножителя, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в 1 второго триггера-и управляющим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, информагрюн ный вход блока памяти объединен с со о вторым входом вычитателя и подключен к выходу второго ключа, прямой выход, первого триггера соединен с входом установки Б О второго, тригге00 ОС ра, прямой выход которого подключен к второму входу элем&-1та И, второй вход перйого сумматора соединен с выходом третьего сумматора, первый и второй входы которого подключены . соответственно к выходу умножителя и выходу делителя, вход которого объединен с входом порогового элемента и соед1:нен с выходом вычитателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ