Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса Советский патент 1986 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов и может быть использовано в информационно-измерительных систе мах, системах урайления технологичекими процессами.

Цель изобретения - повьшение точности устройства.

На фиг, 1 представлена блок-схем устройства; на фиг. 2 - временная даграмма работы устройства.

Устройство содержит блок 1 вычитния, блок 2 вычисления абсолютного значения,блок 3 умножения,интеграто 4, сумматор 5, масштабный блок 6, блок 7 усреднения, элемент И 8, генератор 9 импульсов, пороговый блок 10, ключ 11 и элемент 12 памяти.

Разностные уравнения, которыми описывается устройство, имеют вид

СкЗ--т Ск-1 - у ьЗСХСк -А х-1)/)( h

Chl-.-yCH-il uVcJO) 51 sigh( 25

K-h-b (6 )f

l-Uo, де m Дkl, - 1

(П.

измеряемая

на выходе устройства оценка среднего значения нестационарного

случайного процесса в

текущий k и b (k - 1) моменты времени;

X Qkl - исследуемый нестационарный случай- : ный процесс; дм - шаг изменения коэффициента масштабного блока;

30

35

40

45

55

i ,Сп - 11

и.

7 перестраиваемый коэффициент передачи масштабного блока;

- опорное напряжение ;

Р - величина порога нечувствительности

л1 ( 0);

Wt©)- функция штрафа.

Исследуемый нестационарный случайный сигнал X (t) , фиг. 2(х), значения которого снимаются через интервал времени Т ,можно записать как х кЗ

где k

T целая часть отноше

ния, t - текущее время. Т- интервал дискретизации. Сигнал х к поступает на первый вход блока 1 вычитания, где из него вычитается сигнал

- 1 , а полученный на выходе

блока 1 сигнал разности X Ck - mx k - 1 поступает на входы блока 2, блока 7 усреднения (выполненный, например, как последовательно соединенные нуль-орган и интегратор), и через масштабный блок 6 (с управляемым коэффициентом масштабирования) на второй вход блока 3 умножения. Выходной сигнал блока 2 /в Ck / подается на первый вход блока 3 умножения, на второй вход которого поступает сигнал У п 0 С kl, при этом выходной сигнал блока 3 умножения подается на вход интегратора ; 4 и второй вход сумматора 5. На первый вход сумматора 5 поступает сигнал mx k - 1 ,поступаюпцш также на второй вход блока 1 вычитания, с выхода интегратора 4.С выхода сумматора 5 снимается сигнал m х: kl ,соответствующий оценке среднего значения.

Сигнал разности с блока 1 вычитания поступает на блок 7 усреднения, где за интервал времени ; Т (фиг. 2(5) формируется средняя

ср

величина смещения среднего значения т, Ck нестационарного случайного процесса. В момент t .,с.р. появляется сигнал Ujj (фиг. 2г) с выхода генератора импульсов,открываюпщй элемент И8, и сигнал U через элемент ИВ и замкнутый ключ 11 поступает на элемент 12 памяти, где запоминается на время . Сигнал U,,, проходя на управляющий вход масштабного блока 6, корректирует коэффициент масштабирования Y так,что. величина U., уменьшается. В течение ряда интервалов U., уменьшается до нуля, чем обеспечивается несмещенность оценки среднего. При малых значениях величины Q k 3 коэффициент . п становится неустойчивым к

малым приращениям, а это приводит к увеличению разброса mxCk} возле среднего значения. Для исключения этого установлен пороговый блок 10, отсекающий , где р- величина порога, уменьшая их влияние на yCnj что стабилизирует уменьшая разброс относительно среднего значения.

Разностные уравнения вида (1) получены локальной оптимизацией уравнения

т СкЗ т Ск-П- /у СхСкЗ- Ск-) относительно функционала

аск1 (.;(у4к1)с параметром регуляризации е.. Составляющая

я(-:Л9Г т1 М

играет роль регуляризирующего функционала. Значение параметра-J, при котором U Q , а следовательно, Q ( имеет вид

(0)oi /0Ск-11|

Для улучшения сходимости алгоритма подстройки значение невязки flfkl усредняется на некотором интервале п k Т, а применение знакового эквивалента невязки реализует алгоритм (фиг.1)

Т yCh-l t(6) ot ZZ5 an( tK3-hi jlK-l)

.где w(6 ) - функция щтрафа, имеющая например, вид.

cJ(0) {

teup

и)„, ДУ

0

5

0

5

0

Формула изобретения Устройство для определения несме щенного среднего значения нестационарного случайного процесса, содержащее блок вычитания, блок вычисления абсолютного значения, блок умно: жения, интегратор, сумматор, блок усреднения, генератор импульсов, элемент И, масштабный блок, первьй вход блока вычитания является входом устройства, второй вход блока вычитания объединен с первым входом сумматора и соединен с выходом интегратора, вход которого объединен с вторым входом сумматора и-подключен к выходу блока умножения, первый вход которого соединен с выходом масштабного блока, информационный вход которого объединен с входом блока усреднения,

входом блока вычисления абсолютного значения и подключен к выходу блока вычитания,выход блока вычисления абсолютного значения соединен о вторым входом блока умножения, выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента И, выход сумматора является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены пороговый блок, ключ элемент памяти, выход которого подключен к входу задания коэффициента масштабирования масштабного блока, вход элемента.памяти соединен с выходом ключа, управляющий вход которого подключен к выходу порогового блока,вход которого соединен с выходом блока вычисления абсолютного значения, информационный вход ключа подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов,второй вход элемен,та И подключен к выходу блока усреднения.

ffX

ЯМ

Вы

я;

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения характеристик случайных сигналов. Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет того, что определяется коэффициент, который уменьшает колебательность оценки математического ожидания при малых значениях .11 невязки , что достигается введением порогового блока, ключа и элемента памяти. 2 ил.

W- t20- 100

во

60

to го

а о

го

f о

-го S

Z ItOд го о

-го

x(t)

ftjffj

t ftr

Составитель И.Мухин Редактор О.Головач Техред Н.Бонкало Корректор г. Решетник

Заказ 1716/53 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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