Адаптивное устройство для вычисления среднего значения случайного процесса Советский патент 1985 года по МПК G06F17/18 

11

Изобретение относится к вычисли- тельным устройствам для цифровой обработки случайных процессов и может использоваться, в системах информационного обеспечения динамических объектов, а также в системах контроля технического состояния объектов.

Цель изобретения - повышение точности вычисления математического ожидания случайного процесса.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - структурная схема узла управления для m 4, вариант.

Схема устройства (фиг.1) содержит п-разрядовый сдвиговый регистр 1, состоящий из m последовательно соединенных ячеек 2 памяти, сумматороввычитателей 3, , узел 4 управления, fn групп элементов И 5|, узлы 6 деления, элемент ИЛИ 7, информационные входы 8 устройства, синхронизирующий вход 9 устройства, выход устройства 10.

Структурная схема узла управления; для m 4 содержит п -разрядные вы ft, при x(i)Цj.v)лt , в остальных случаях, 4 пpиx(iьtV(j-);,x()x(j-kHilз (2)

0:, в остальных случаях,

li, при%((ju.4.x(j-3Vuil,xi(j-iHtl x(j-3)ut, (3)

о,в остальных .случаях, (4) Ч, при%иь1)х(-зи

1, пpиx(j-з)(r2yлt,x(jм))

0, в остальных случаях (5)

Приведенные формулы позволяют осуществлять оптимальную обработку случайного процесса по критерию мак- симального.правдоподобия.

Адаптивное устройство для вычисления среднего значения случайного процесса работает следунщим образом.

Мгновенные значения случайного процесса ), где 1,2,3,..., в виде параллельного двоичного кода поступают на вход сдвигового регистра 1 (вход 8) с периодом it . Первое число х( it ) записывается в первую ячейку 2, памяти регистра и одновременно в у накапливающих сумматороввычитателей 3 и запоминается в них. Перед поступлением очередного числа X (2 it) на вход 9 синхронизации устройства подается импульс, ко торый осуществляет сдвиг числа, записанного в 2 , в ячейку 2,. , а так1704642

читатели 11-18, 4 элемента И 19-22, один элемент ИЛИ информационные входы узла управления R, информационные выходы узла управления П,

5 Схема предлагаемого устройства реализует следуюпще алгоритмы обработки случайного процесса.

,; ,с..ч-,...

(.(n)ьt

.,

5 .(1)

где R - случайный коэффициент, принимающий значение О или 1,, Г К 1,

1С1

ZlJli-kUi скользящее среднее с объе. (с«О -I.:MOM выборки.

I Величина R для .т.4 в установив25 шемся режиме усреднения рассчитывается узлом управления по формулам

же подачу этого числа на вычитакнций вход 34 . Число x(2Ai) записьшается в 2 регистра 1, а также суммируется с числом x(ut), записанным ранее в сумматорах-вычитателях 3 . Таким образом, в 3 оказывается записанным число

j 5,C2utV U)-((

в остальных сумматорах- вычйтателях- .. .

Si(2At) (btUv(7.At

После подачи второго синхронизирующего импульса и третьего числа x(3Ai) в 3 записано

S,(tbx(2Al)-x(2ut)tx(3ut));

° 5г(Зк1) хИ4к(2б1)-х(л1)

ДЗк1) хИ4к(2б1)-х(л x(J(itbx(2&t)4x(4U); в остальных S.x(iVx(2At) + xt3it), После заполнения всех ячеек 2 памяти в произвольный момент t «J it в сумматорах-вычитателях записаны следующие числа 5,().x() . S,(ibibix {j-/iM il j 5,()Дx(i-/i,ьtli Sm(i4i)r,v(i-p.. Суммы S Cjit) поступают на первые входы элементов 5 , на вторые входы которых поступают управляюпще сигна лы Rj с -го выхода узла управления. Узеут управления при m 4 (фиг.2) работает следующим образом. Числа с входов 2 поступают на вы читатели 11-18.Если в вычитателе окажется, что уменьшаемое меньше вычитаемого, то формируется сигнал займа для старшего разряда. Таким об разом, после сравнения чисел на выходах некоторых вычитатеЛей формируются сигналы займа, .которые поступают на входы элементов И 19-22. Для каждого набора анализируемых чисел на все входы определенного элемента 19-22 поступают сигналы займа, в результате чего на выходе этого элемента формируется управляющий сигнал который поступает на 4 -ю группу эле ментов 5. 44 Пример 1. Если x(j4t)-x( i(()&t то на рыходе вычитателя 13 формируется сигнал займа, который в качестве А-го управляющего сигнала поступает на 5. Пример 2. Если 4((i-i)bil,x(ibt)4( то формируются сигналы займов на выходах вычитателя И, 16 и 17, кочурые поступают на входы элемента 20, с выхода которого снимается сигнал, который в качестве, 2-го .управляющего сигнала поступает на 5в. . Сумма Si ( ut) , для которой ,с выхода 5 , поступает на входы узла 6| деления. Значение коэффициента -то узла деления равно значению « . Узлы деления, коэффициент деления которых кратен степени числа 2 , где ,1,2,,.., устроены как трансляторы кода со сдвигом младших разрядов на величину, равную к. Остальные уэлы деления могут быть выполнены по известным схемам. Число,равное выбранному скользящему среднему, поступает на соответствующие входы элемента ИЛИ 7, назначение которого - объединение выходов узлов деления. Число, равное усредненному значению случайного процесса, снимается в виде параллельного двоичного кода с выходов 10.

Кг

К

АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый сумматор-вычитатель, группу.из четырех регистров, выход каждого иэ которых, кроме последнего, подключен к информационному входу последующего регистра, вьпсод первого регистра группы соединен с вы 1итающим входом первого сумматора-вычитателя, суммирующий вход которого объединен с информационным входом первого регистра группы и является информационным входом устройства, от л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три сумматора-вычитателя, две группы элементов И, блоки деления, элемент ИЛИ и вычитатели, суммирукяцие входы сумматоров-вычитателей, кроме первого , объединены и являются информационным входом устройства, вычитающие входы сумматоров-вычитателей кроме первого, соединены с выходами одноименных регистров группы, входы синхронизации регистров группы объединены и являются входом синхронизации устройства, выход каждого сумматора-вычитателя соединен с первым входом одноименного элемента И первой группы, выход каждого элемента И первой группы через одноименньй блок деления подключен к соответствующему входу элемента РШИ, выход KOTQporo является выходом устройства, выход первого регистра группы соединен с первыми входами первого, второго, третьего, четвёртого пятого и шестого вычитателей, выход второго регистра группы подключен к вторым входам третьего и четвертого и к первым входам седьмого и восьмого вычитателей, выход третьего регистра группы соединен с вторыми входами второго и пятого вычитателей, выход с S четвертого регистра группы подключен к вторым входам первого, шестого, (П седьмого и восьмого вычитателей, выход первого вычитателя соединен с с первыми входами элементов И второй группы, выход второго вычитателя подключен, к втррьм входам первого и второго элементов И второй группы, выход третьего вычитателя соединен с третьим входом первогоэлемента И второй группы, выход четвертого вычитателя подключен к третьему входу второго элемента И 44 второй группы, выход пятого вычита о теля соединен.с вторыми входами .4iihi третьего и четвертого элементов И второй группы, выход седьмого вычитателя подключен к третьему входу третьего элемента И второй группы, выход восьмого вычитателя соединен с третьим входом четвертого элемента И второй группы, выход каждого элемента И второй группы подключён к второму входу одноименного элемента И первой группы, третий вход четвертого элемента И первой группы соединен с выходом шестого вычитателя.

19

20

/4

174Пз/7//7f

. 2

21

22

15

Г

12

;j

Г

п