Статистический анализатор Советский патент 1986 года по МПК G06F17/18 

to

а |

4 СО 4: . . Изобретение относится к специали зированным средствам вычислительной техники и может быть использова.но для обработки случайных процессов. Целью изобретения является расши рение класса решаемых задач за счет возможности определения интервалов постоянства и линейного изменения среднего значения. На чертеже изображен статистический анализатор. Анализатор содержит интеграторы 1-3, усилители 4-10, сумматоры .11-13, коммутаторы 14-15, блок 16 определения дисперсии, пороговые эл менты 17-18, ключ 19, первый элемен ИЛИ 20, блок 21 выделения экстремум вход 22 анализатор.а, выходы анализатора: дисперсии 23, входного сигнала при стационарном процессе 24, нулевого коэффициента при стационар ном процессе 25, входного сигнала, нулевого коэффициента, первого коэф фициента при процессе с линейно изменяющимся средним 26, 27, 28 соответственно, входного сигнала, нулевого коэффициента, первого коэффици ента при процессе с нелинейно изменяющимся средним 29, 30 и 31 соответственно, среднего значения 32, блок 33 определения модуля, второй 34 и третий 35 элементы ИЛИ. Устройство- определяет интервалы постоянства и линейного изменения среднего значения исследуемого процесса и вычисляет оценку среднего н данных интервалах. В качестве модели исследуемого процесса X(t) применяется модель сл чайного процесса представляющего собой аддитивную смесь полезной составляющей x{t) и случайной помехи n(t), т.е. X(t) x(t) + n(t); к. x(t) о(.ф;(е,г), (1) . где ф| (t,t) - ортонормированные . нестандартные номиналы Лежандра; If- интервал аппроксимации . При известной величине погрешнос ти измерений (дисперсии оценку оши ки в определении среднего значения исследуемого процесса на интервале аппроксимации можно представить сле дующим образом: 4 1«м,Н Gгде у- коэффициент, определяющий точность представления в зависимости от принятой доверительной вероятности. Следовательно, для определения интервала аппроксимации среднего значения (полезной составляющей сигнала) полиномом к-й степени необходимо, чтобы значение коэффициента г ортогонального разложения (k+t)-ro порядка не превышало порогового значения, задаваемого соотношение (2). Если условие монотонности убывания коэффициентов ортогонального разложения не выполняется,т .е . производные процесса меняет знак,то условия (2) недостаточно для определения соответствующего интервала аппроксимации. Неоднозначность опшбки аппроксимации вызывается тем, что устанавливаемый порог превышает максималь ное значение 1 ) на данном интервале. Чтобы избежать такой неопределенности, кроме условия (2), необходимо контролировать появление экстремального значения |o((t)l для данного интервала аппроксимации. Анализатор функционирует следующим образом. Исследуемый процесс x(t) поступает одновременно на вход интегратора 1, вход масштабирующего усилителя 5 и первый вход коммутатора 4, На выходе интегратора 1 и масштабирующего усилителя 5 сигналы соответствуют выражениям t (t) j v()dr; U,,,/t) t-v() Сигнал с выхода масщтабирующего усилителя 5 поступает одновременно на вход интегратора 2,на выходе которого он определяется выражением () dr и.ь..( И который поступает на второй вход коммутатора I4.no отсутствии сигнала на управляющем входе коммутатора 14 сигналы с его входов проходят на первый и второй выходыуказ-анного блока. Сигнал с выхода масштабирующего усилителя 5 поступает одновременно на вход интегратора 2, на выходе которого он определяется выражением. (t) JtxM и поступает на вход масштабирующего усилителя 6, а также на вход масшта бирующего усилителя 8, на выходе ко торого сигнал характеризуется выра жением U.b./t))Этот сигнал после интегрирования его интегратором 3 поступает на вход масштабирующего усилителя 9, н выходе которого сигнал будет опреде ляться выражением i Usb.,(t) l() dr и поступит на третий вход сумматора 12, на первый вход которого и первы вход сумматора 1I сигнал поступает с выхода интегратора I, а на вторые входы этих сумматоров сигнал поступит с выхода масштабирующего усилителя 6, его значение определяется выражением U,,,(t) -l-l x(-t) d с выхода сумматора I 1 сигнал поступит на вход масштабирующего усил теля 7, на выходе сигнала которого он определяется выражением /t) (- -|i4;t)di- - 5(-f) dt ), a на выходе модуля сигнала выделяет ся модуль выражения. С выхода сумма тора 12 сигнал поступает на вход ма штабирующего усилителя 10, на выход которого выделится сигнал, определенный выражением ь,.,„( (р- b(f)dt J 1 в - -- ) dt J X (t) dt )| . о0 и который поступает на вход блока 2 выделения экстремума и на первый вход порогового элемента 18, на вто рой вход которого поступает сигнал выхода блока 16 определения дисперсии. Сигнал на выходе порогового эл мента 18 появится лишь в том случае если lo(. Этот сигнал поступает на первый вход элемента ИЛИ 20, на второй вхо 344 которого поступает сигнал с выхода блока 21 выделения экстремума. Пороговый блок 17 осуществляет сравнение сигнала, поступающего на его первый вход с выхода масштабирующего усилителя 7 с сигналом, поступающим на второй вход порогового блока I7 с выхода блока 16 определения дисперсии. На выходе порогового элемента I7 сигнал появится лишь в том случае, если ld,. В соответствии с этим сигналом, поступающим на управляющий вход коммутатора 14, осуществляется переключение входов блока 14 соответственно на третий и четвертый выходы его, которые связаны с первым и вторым информационными входами коммутатора 1 5. Одновременно сигналом с выхода порогового элемента 17, поступающим на управляющий вход ключа 19, осуществляется связь второго выхода масштабирующего усилителя 7 через ключ 19 с третьим информационным входом коммутатора 15. При этом сигнал с первого входа коммутатора 15 может поступить на первый или шестой выходы его, а с второго или третьего - соответственно на второй и третий или четвертый и пятый выходы этого блока. При отсутствии сигнала с выхода элемента ИЛИ 20 на управляющем входе коммутатора 15 сигналы с входов поступают соответственно на первые три выхода коммутатора 15. При появлении сигнала на выходе элемента ИЛИ 20 произойдет переключение входов коммутатора 15 на другую тройку его выходов и одновременно произойдет возвращение в исходные состояние всех интеграторов 1-3 масштабирующих блоков 4-10, сумматоров 11-13, пороговых элементов 17-18, блока 16 определения дисперсии, в исходное состояние, т.е. начинается исследование нового участка реализации процесса,поступающего на вход анализатора. Формула изобретения Статистический анализатор, содержащий блок определения дисперсий, первый коммутатор, с первого по четвертый усилители, первый и второй интеграторы, первый сумматор, первый пороговый элемент,причем вход первого интегратора соединен с входом первого усилителя, с первым информационным входом первого коммутатора и является информационным входом анализатора, выход первого интегратора соединен с первым входом первого сумматора и через второй усилитель - с вторым информационным входом первого коммутатора, выход первого усилителя через второй интегратор и третий усилитель соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом чет вертого усилителя, выход которого соединен с первым входом первого порогового злемента, выход первого порогового злемента соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход блока определения дисперсии соединен с вторым входом первого порогового элемента, о т л и ч а rani и и с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет возможности определения интервалов постоянства и линейного изменения ч среднего значения, в устройство вве дены с пятого по седьмой усилители, третий интегратор, второй и третий сумматоры, второй пороговый элемент второй коммутатор, блок выделения экстремума, ключ, три элемента ИЛИ и блок определения модуля, причем первый вход второго сумматора соеди нен с выходом первого интегратора, выход третьего усилителя соединен с вторым входом второго сумматора, вы ход первого усилителя через последо вательно соединенные пятый усилитель, третий интегратор, шестой уси литель соединен с третьим входом вт рого сумматора, выход которого чере седьмой усилитель соединен с первым входом второго порогового элемента и входом блока вьщеления экстремума второй вход второго порогового элемента соединен с выходом блока опре деления дисперсии, выход второго порогового элемента соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вт рой вход которого соединен с выходо блока выделения экстремума, а выход 346 с управляющим входом второго коммутатора, выход первого порогового элемента соединен с управляющим входом ключа, выход четвертого усилителя через блок определения модуля соединен с информационным входом ключа, выход блока определения дисперсии является выходом значения дисперсии анализатора, первый и второй выходы первого коммутатора соединены соответственно с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и являются выходами значения входного сигнала нулевого коэффициента соответственно при стационарном процессе анализатора, третий и четвертый выходы первого коммутатора соединены соответственно с первым и вторым информационными входами второго коммутатора, третий вход которого соединен с выходом ключа, первый выход второго коммутатора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и является выходом значения входного сигнала анализатора при процессе с линейно изменяюп1Имся средним с второго по пятый выходы второго коммутатора соединены соответственно с первого по четвертый входами третьего сумматора и являются вьгходами значения нулевого коэффициента и первого коэффициента при процессе с линейно изменяющимся .средним и выходами нулевого коэффициента и первого коэффициента при процессе с нелинейно изменяющимся средним анализатора соответственно, шестой выход второго коммутатора соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и является выходом значения входного сигнала при процессе с нелинейно изменяющимся средним анализатора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является выходом среднего значения анализатора, выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены соответственно с входом значения входного сигнала и входом среднего значения блока определения дисперсии.

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для исследования случайных процессов. .Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности определения интер- валов постоянства и линейного изменения среднего значения. С этой целью в анализатор введены усилители, интеграторы, коммутатор, пороговый элемент, блок выделения экстремума, сумматор, элементы ИЛИ. Анализатор позволяет вычислять среднее значение как при стационарном так и при нестационарном процессе с линейно изменяющимся средним значением. 1 ил.