Вычислитель статистических моментов Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

13

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения числовых характеристик совокупности стационарных и нестационарных случайных процессов с высокой точностью.

Целью изобретения является повышение точности вычислителя статистических моментов.

На чертеже представлена блок-схема вычислителя.

Вычислитель статистических моментов содержит усилитель 1, усреднитель 2, сумматоры 3, 4, 5 и генера- тор 6 пилообразного, напряжения, масштабный блок 7, блок 8 вычисления квадратного корня, масштабный блок 9, блок 10 вычисления кубического корня, .усреднители 12, 13 и 14, генератор 11 эталонного напряжения, ..

Вычислитель статистических моментов работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала с выхода генератора 6 напряжение

и, .,,j

(1)

где Ujj - амплитуда;

Tf, - период напряжения Uf. пило-

образной формы; i - номер периода U,-,

поступает на вторые входы сумматора 3 непосредственно, сумматора 4 - в виде

, так как проходит масштабный блок 7 и блок 8 вычисления квадрат- ного корня, и сумматора 5 - в виде

т/ К jUp , так как проходит блок 9 и блок 10 вычисления кубического корня Благодаря постоянному смещению U, поступающему с выхода генератора 11 эталонного напряжения, на третьи входы сумматоров 3 и 5, для которых

быу P вх отсутствии входного сигнала на выходах сумматоров 3 и 5 напряжение отсутствует, а на выходе сумматора 4 напряжение симметрично и центрировано, поэтому на выходах вычислителя статистических моментов в результате получают нулевые выходные сигналы.

При поступлении входного сигнала через усилитель 1 этот сигнал усредняется в усреднитель 2, на выходе которого получают первый статистический момент

,(t)dt. (2)

332

Кроме того, Uj( поступает на первые входы сумматоров 3-5, смещая переменные напряжения на выходах сумматоров 3-5, и в результате на выходах усреднителей 12-14 получают величины:

т

Mszdtj

f Sjdt;

- jS,dt;

(3) (4) (5)

5 o

5

где S и площади вершин переменного напряжения на входах усреднителей 12 и 14;

Sj - разность площадей положительной и отрицательной частей переменного напряжения на входе усред-, нителя 13.

Указанные площади равны:

Ч S, (6),

t5

ts

Tn

S, V(,)-dt;

(7)

5

0

5

0

S, (и 4,rdt; (8)

о п

где tj, tj и длительность импульсов, образующих площади Sj, Sj, 84.

Коэффициенты К и К масштабных блоков 7 и 9 выбираются таким образом, чтобы напряжение U|- генератора 6, пройдя блоки 7 и 8 или 9 и 10, достигало за каждый период Т той же величины амплитуды и, что и недеформированное пилообразное напряжение U, поступающее на второй вход сумматора 3 непосредственно. Для канала, содержащего блок 8 вычисления квадратного корня, Kj UH, а для канала, содержащего блок 10 вычисления кубического корня, Kj и . Благодаря этому амплитуды пилообразного напряжения на входе каждого из сумматоров одинаковы и равны амплитуде напряжения U гене« ратора 6.

Время tj для формул (6) - (8) находят из условия (Ки + ,) U)(, т.е.

К

-Ун

t, uj«(u

(9)

55

Sj tV2/|b-U, lu,; 10) Sj 2/3 Ь u, . (11) 84 3/4 |2- U; . (12)

Коэффициенты при Uj известны, они являются параметрами генератора 6 и -могут быть всегда устранены вы- бором С(ответствующих коэффициентов при интегрировании. Окончательно получают величины

т

YZ 1/т( Uj

dt;

Y,

l/TJUj dt; |u:dt;

Y 1/T

(13) (14) (15)

т.е. на выходах усреднителей 12-14 образуется соответственно второй, третий и четвертый статистический- моменты.

В предлагаемом устройстве производится возведение исследуемого сигнала в требуемую степень по мгновенным значениям с последующим усреднением полученных результатов, поэтому частота пилообразного напряжения должна отличаться не менее чем на два порядка от крайней частоты в спектре сигнала.

Формула изобретения

Вычислитель статистических моментов, содержащий усилитель, генератор пилообразного напряжения, генератор эталонного напряжения, блок вычисления квадратного корня, блок вычисления куби 1еского корня, четыре усреднителя и три сумматора, вход усилителя яв

Составитель И. Мухин Редактор М. Бандура Техред В.Кадар Корректор М. Пожо

Заказ 3393/47 Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3271

, 10

15

20

25

30

я

33,

ляется входом устройства, выход усилителя подключен к первым входам сумматоров и к входу первого усреднителя, выход которого является выходом математического ожидания вычислителя, выход генератора тЛшообразного напряжения соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу второго усреднителя, выход которого является выходом дисперсии вычислителя, выход блока вычисления квадратного корня соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу третьего усреднителя, выход которого является выходом третьего момента вычислителя выход блока вычисления кубического корня соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к входу четвертого усреднителя, выход которого является выходом четвертого момента вычислителя, третий вход первого сумматора объединен с третьим входом третьего сумматора и соединен с выходом генератора эталонного напряжения отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два масштабных блока, входы которых объединены и подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, выход первого масштабного блока соединен с входом блока вычисления квадратного корня, выход второго масштабного блока подключен к входу блока вьтчисления кубического корня.

Вычислитель статистических моментов относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может быть использован при построении статистической информационно- измерительной системы. Цель изобретения - повышение точности. Цель достигается тем, что в вычислитель статистических моментов, содержащий усилитель 1, сумматоры 3-5, усреднители 2, 12-14, блоки 8, 10 вычисления квадратного и кубического корней, генераторы 6, 11 эталонного и пилообразного напряжения, дополнительно вводятся два масштабных блока 7 и 9. Благодаря этому исключается ошибка, возникающая при искажении пилообразного напряжения в блоках 8 и 10. 1 ип. а S