Устройство для определения изменения свойств случайных процессов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 

входом триггера управления, счетны вход которого подключен к выходу переполнения счетчика адреса строки, единичный выход триггера управления соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И этого блока, нулевой выход триггера управления соединен с вторым входом третьего элемента И и первым входом пятого элемента И этого блока, второй вход пятого элемента И объединен с вторым входом четвертого элемента И этого блока и подключен к информационному выходу счетчика адреса стрки, выходы второго и пятого элементов И блока соединены соответственно с входами второго элемента ИЛ этого блока, выходы третьего и четвертого элементов И блока соединены соответственно с входами третье го элемента ИЛИ этого блока, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым адресным входом блока памяти, второй адресн лй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ блока управления, информационный вход первого элемента И блока управления подключен к генератора импульсов,, второй вход первого элемента ИЛИ блока управления подключен к выходу первого счетчика, управляющий вход первого элемента И подключен к нулевому выходу триггера управления блока управления, единичный выход которого соединен с управляющими входами коррелятора и второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два ключа, два блока постоянной памяти, четыре схемы сравнения, второй, счетчик, два элемента И, блок задания констант и мультиплексор, информационные

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистической обработки экспериментальных данных при исследовании и испытаниях сложных системg

05154

входы которого подключены соответственно к выходам коррелятора, адресный вход мультиплексора объединен с адресньгми входами первого и второго блоков постоянной памяти и подключен к выходу второго элемента ИЛИ блока управления, выход мультиплексора соединен с первыми входами, -первой и второй схем сравнения, второй вход второй схемы сравнения подключен к выходу второго блока постоянной памяти, выход второй схемы сравнения соединен с,первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго счетчика, второй вход третьего элемента И подключен к вьгходу первой схемы сравнения, второй вход которой , подключен к выходу первого блока постоянной памяти, информационные входы первого и второго ключей объединены и подк.тдачены к выходу второго сумматора, управляющие входы первого и второго ключей соответственно подключены к нулевому и единичному выходам триггера управления блока управления, выходы первого и второго ключей подключены соответственно к входам блока деления выход которого соединен с первыми входами третьей и четвертой схем сравнения, , второй вход четвертой схемы сравнения подключен к первому вьшоду блока задания констант, выход четвертой схемы сравн:ения соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьей схемы сравнения, выход четвертого элемента И соединен с первым инфор- мационным входом регистратора, второй- информационный вход которого подключен к вьгходу второго счет.чи- ка, второй ВХОД третьей схемы сравнения подключен к второму выходу блока задания констант.

а также при решении задач автоматического управления и индентдфикации. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения и изменения свойств случайных процессов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока управления; на фиг. 3 - блок-схема коррелятора.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 управления, блок 3 .памяти, генератор 4 импульсов, регистр 5 сдвига, первый сумматор 6, блок 7 вычитания,первый счетчик 8,первый элемент ИЛИ 9, первый элемент И 10 второй элемент ИЛИ 11, квадратор 12, второй сумматор 13, первый ключ 14, блок 15 деления, коррелятор 16, второй элемент И 17, второй ключ 18, мультиплексор 1 9,первую 20 и вторую 2 схемы сравнения,первый 22 и второй 23 блоки постоянной памяти,, третий элемент И 24, второй счетчик 25, третью 26 и четвертую 27 схемы сравнения, блок 28 задания констант, четвертый элемент И 29 и регистратор 30.

Блок 2 управления образуют кнопка 31 Запись, триггер 32 управления, счетчик 33 адреса столбца, первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый 37 элементы И, первый 38 и второй 39 элементы ИЛИ, счетчик 40 адреса строки, триггер 41 записи, пятый элемент И 42, третий элемент ИЛИ 43 и кнопка 44 Работа.

Коррелято.р 16 содержит элемент И 45, регистр 46 сдвига, блоки 47 умножения и накапливающие сумматоры 48

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Все исследуемые реализации какого либо параметра (t поочередно подключаются к управляющему входу АЦЛ 1 на время измерения Т , начало которого задается кнопкой 31 Запись в блоке 2 управления. В исходном состоянии триггер 32 управления в блоке 2 находится в состоянии, при котором код счетчика 33 адреса столбца поступает на первый адресный вход блока 3 памяти через элемент И 35 и элемент ИЛИ 39, а код счетчика 40 адреса строк - на второй адресный вход блока 3 памяти через элемент И 37 и элемент ИЛИ 43. Кроме того, низкий потен1р1ал на выходе триггера 41 записи .закрывает элемент И 34 по его первому входу, а счетчики 33 и 40 сбрасываются в исходное состояние. Импульсы генератора 4 импульсов

05154

поступают на управляюЕ1 й вход АЦП и на вход элемента И 34 блока 2 управлел ния. При нажатии кнопки 31 Запись низкий потенциал сбрасывает триг- 5 гер 41 записи и через первый вход элемента ИЛИ 39 триггер 32 в исходное состояние. При этом импульчсы генератора 4 импульсов начинают

поступать на счетный вход счетчи- 10 ка 33 адреса столбца, вькодной код которого в этом случае поступает i на второй адресный вход блока 3 памяти через элемент И 36 и эле- мент-ЙЛИ 43. Вькодной код счетчи- )5 ка 40 поступает на первый адресный вход блока 3 памяти через эле- мент И 42 и элемент ИЛИ 39.Числовые |КОды, получаемые в АЦП 1 в моменты

опросаi,,t,... , tn 7 ° s блок 3 20 памяти так, что заполняется первая строка, соответствующая измеренным значениям ординат первой реализации X, t). Количество ординат И задается заранее (количество столбцов 25 ансамбля) и соответствует емкости счетчика 33 адреса столбца. По окончании измерения ti значений реализации хД1) импульс переполнения с выхода счетчика 33 перебрасывает 2„ триггер 41 в исходное состояние, при котором элемент И 34 закрывается. Кроме того, этот импульс перебрасывает счетчик 40 адреса строки в другое состояние, при этом открывается вторая строка блока 3 памяти. При измерении второй реализации х { t) опять нажимают кнопку 31 Запись и цикл работы повторяется. По окончании измерения последней реализации ансамбля n( t) переполняется счетчик 40 и. импульс переполнения переб.расывает триггер 32 управления в другое состояние, а импульс переполнения счетчика 33 адреса стоб- ца перебрасывает триггер 40 записи в исходное состояние. Таким образом, в блок 3 памяти заносится матрица значений размером п- h (для прямоугольной матрицы рассуждения аналогичны, но несколько усложнен

35

40

45

50

55

блок управления) Исследуемого ансамбля реализации fx;(ij . Кроме того, устройство подготовлено для вычисления корреляционной функции ;(К Р}и коэффициента не эргодичности .

Процесс вычисления начинается с нажатия кнопГки 44 Работа в блоке 2 управления. В этом случае им5

пульсы генератора 4 импульсов поступают через открытый триггером 41 записи элемент И 34 на вход счетчика 33 адреса столбца. Триггер 32 управления находится в состоянии, при котором код счетчика 33 адреса столбца поступает на первый адресный вход блока 3 памяти, а код счетчика 40 адреса строки - на второй адресный вход блока 3 па мяти, переключая столбцы матрицы. Таким образом, на выходе блока3 памяти считываются значения ;(;(ij , соответствующие первому столбцу матрицы, так как переключение адре- са по строкам происходит с приходом каждого импульса.с генератора 4 импульсов. Коды значений X;(t,) с выхода блока 3 памяти поступают в регистр 5 сдвига и в сумматор 6.

Спустя п тактов в регистре 5 сдвга будут записаны значения первого столбца матрицы, а в сумматоре 6 вычислена оценка

hi ((i,.

П iz,

Код этой оценки перепишется в приемный регистр блока 7 вычитания по его первому входу.

В следующ ге п тактов блока 3 па- мяти выводится второй столбец i (г 1 тзк как счетчик 40 адреса строки переключается импульсом переполнения счетчика 33 адреса столб- ца в другое состояние. При этом зна- (чения X;(iz слиигают последовательно па выход записанные ранее в регистре 5 сдвига значения х; (i,) , которые поступают на второй вход бло- ка 7 вычитания и на вход первого счетчика 8. На выходе блока 7 вычитания с каждым тактом образуются коды чисел хД1,) х; (i,,) , которые записываются в блок 3 памяти через элемент ИЛИ 9 во второй столбец матрицы.

Через п тактов в сумматоре 6 бу- де.т вычислено значение оценки , которое будет переписано в блок 7 вычитания и т.д.

Кроме того, коды чисег .х (Ij) с выхода блока 7 вычитания поступают на информационный вход элементам 10 управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу триггера 32 управления блока 2. Далее коды чисел Xi(tj) через первый вход

54

элемента ИЛИ 11 поступают на вход квадратора 12 и на вход сумматора 13. По истечении П П-П тактов в сумматоре 13 будет вычислена оценка дисперсии;

---ZI

. 1; « ;Hi)

0 5 0

5

0

Кроме того, в блок 3 памяти перепишется центрированная матрица значений (tj)5

Счетчик 8 предназначен для пересчета И тактов, после чего он переполняется и на его выходе возникает импульс переполнения, который переписывает содержимое сумматора 13 через информационный вход ключа 14 в блок 15 деления. Этот импульс также сбрасывает регистр 5 сдвига, сумматоры 6 и 13, триггер 32 управления блока 2 управления через элемент ИЛИ 38 по второму входу и счетчики 33 и 40 блока 2 управления адресом. С этого момента код счетчика 33 адреса столбца поступает через элемент И 36 и элемент ИЛИ 43 на второй адресный вход блока 3 памяти, переключая столбцы матрицы, а код счетчика 40 адреса строки через элемент И 42 и элемент ИЛИ 39 поступает на адресный вход блока 3 памяти, переключая строки матрицы. Таким образом, на выходе блока 3 памяти сначала считьгоаются значения x,(tj , соответствующие первой строке матрицы, затем значения ) И т. д., так как переключение адреса по столбцам происходит от каждого импульса генератора 4. Далее работа происходит аналогично описанному вьппе с той разницей, |Что в сумматоре 6 формируются оцен- ки

)

среднего по времени в каждой реализации (т.е. в каждой строке матрицы ).

На выходе блока 7 вычитания получаются коды чисел

«

)-,u,

которые переписьтаются в блок 3 памяти, образуя дважды центрирован ную матрицу значений, соответствующую процессу Z(i . Значения Z; (1) поступают также на информационный вход коррелятора 16. Так как триггер 32 -управления в блоке 2 управления находится в состоянии, при котором высокий потенциал присутствует на одном из выходов, а низкий - на другом, то открыт элемент И 17 (элемент И 10 закрыт). Значения оценок Ш j с выхода сумматора 6 через элемент И 17 и элемент ИЛИ 11 поступают на квадратор и в сумматор 13, где формируется оценка дисперсии.

Б Корреляционная функция по .Л точкам в корреляторе 16 в}51числяется по стандартному алгоритму . Значения 2; (ij поступают на информационный вход элемента И 45 коррелятора 16, на управляющем входе которого присутствует высокий потенциал с выхода триггера 32 управдения блока 2. Таким образом, значения Z (tj поступают одновременно на регистр 46 сдвига и блоки 47 умножения коррелятора 16. Регистр 46 сдвига осуществляет задержку значений Xi(ij) . Таким образом, в h сумматорах 48 коррелятора 16 накапливается п точек КФ. По истечении п тактов импульс переполнения счетчика В переписывает оценку дисперсии б .у с выхода сумматора 13 через ключ 18, открытый по своему управляющему входу, в блок 1 деления. Этот импульс также сбрасывает регистр 5 сдвига, сумматоры 6. и 13, а также триггер 32 управления и счетчики 33 и 36 блока 2 управления. В этом случае код счетчика 33 поступает на первый адресный вход блока 3 памяти и на адресный вход мультиплексора 19, на информационный вход которого поступают коды ординат КФ с выхода коррелятора 16

Кроме того, код счетчика 33 поступает на адресные входы первого 22 и второго 23 блоков постоянной памяти, в первом из которых хранятся коды чисел верхней границы, а во втором - кодЬ чисел нижней границы доверительного интервала (ДИ) КФ. По Мере переключения адреса в мультиплексоре 19 на его выход поступают

10

15

20

25

30

35

40

548

{КОДЫ соответствующих точек оценки КФ из коррелятора 16. Эти коды поступают на первые входы первой 20 и второй 21 схем сравнения, 1 на вторые входы которых поступают коды верхней и нижней ДИ КФ соответственно с выходов первого 22 и второго 23 блоков постоянной памяти. Если значение оценки КФ меньше значения верхней границы ДИ.КФ., то на выходе первой схемы 20 сравнения появляется высокий потенциал 1. Если,, значение оценки КФ больше нижней границы ДИ КФ, то на выходе второй схемы 21 сравнения также возникает высокий потенциал. Выходы обеих схем сравнения подключены к входам элемента И 24. В результате сравнения значений КФ с верхней и нижней границами Щ на выходе элемента И 24 образуется последовательность О и I, которая поступает на вход счетчика 25. При этом код соответствует попаданию ординаты КФ в соответствующий ДИ, код нуля - выход ординаты КФ за верхнюю или нижнюю границу ДИ. Если все П ординат КФ попадают в соответствующий ДИ, то на выходе элемента И 24 возникает последовательность 1, которая подсчитывается счетчиком 25 объема п . Переполнение счетчика отражается на регистраторе 30 и свидетельствует о том, что- динамические свойства процесса (КФ)не изменились. Если переполнения счетчика не происходит, то некоторые ординаты КФ вьшщи за допуск, т.е. произошло изменение свойств процесса. Кроме того, на выходе блока 15 деления образуется код числа

о , о h J/d. :

который поступает на первые входы третьей 26 и четвертой 27 схем сравнения, на вторые входы которых с выхода блока 28 задания констант поступают коды чисел соответственно

нижней и верхней границ ДИ. Если оценка h находится внутри ДИ, то на выходе элемента И 29 возникает, что свидетельствует о неизменности комплекса внешних условий и отражается на регистраторе 30 в необходимой форме.

Таким образом, в отличие извест- Horo устройства, позволяющего опредепять точечные оценки слз айногосигна ла, на основе которых судят об изменении .вероятностных свойств наблюдаемого сигнала, предлагаемое устройст во путем разложения наблюдаемого неэргодического сигнала на независимые аддитивные составляющие (случайный процесс и случайную величи120515410

ну) и определения с необходимой до- верительной вероятностью вероятностных, свойств ка ждой из них позволяет определить характер изменения вероятностных 5 свойств составляющего его случайного процесса. Это повышает точность и достоверность определения изменения свойств случайных процессов.

От гене/заггюра . импулйсобТ

/сигнальный

S..dJ- 4/

J

От счётчика

объёма U3fte- pEHvufcSpo- coSiiu Sioffi

UepSbiu ynообяяюшийВылов

В/порой

щий Sbiicod

I -

Фиг. J

вниипи

Тираж 709

Заказ 8536/51 Подписное

Филиал ПГШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4