Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенньм для .определения статистических быстроменяющихся случайных процессов.

Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия.

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первую схему сравнения, инвертор 2, элемент И 3, счетчики 4 и 5 импульсов, генератор 6 тактовых импульсов, элемент И 7, группу 8 последовательно соединенных триггеров, блок 9 последовательно соединенных делителей частоты (на десять), переключатель 10, триггер

11,цифроаналоговый преобразователь

12,схему 13 сравнения, элементы И 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после включения источника питания вход (управляющего) триггера 11 устанавливается в положение логического нуля, В результате все логические элементы оказываются закрытыми для прохождения с генератора 6 тактовых импульсов (стабильной частоты) на, вход группы 8 последовательно соединенных триггеров и на информационные входы счетчиков 4 и 5,

С помощью переключателя IО (диапазон осреднения) перед началом одновременного определения функции и плоности распределения вероятностей устанавливают требуемое значение времени осреднения locf путем подключения одного из выходов делителя частоты (на десять) блока 9 к счетному входу триггера 11.

Запуск устройства производится подачей короткого импульса (фиг, 2а) на информационный вход триггера 11, на выходе которого формируется импульс (фиг, 2б) логической единицы. Под действие этого импульса счетчик 8, блок 9 делителей частоты счетчики

4 и 5

импульсов устанавливаются в нуэлементов ИЗ, 7, 14 появляется напряжение, соответствующее логической единице, С этого момента импульсы стабильной частоты с выхода генератора 6 начинают поступать через двух13360552

ходовой элемент И 7 на счетный вход счетчика 8,

Начинается отсчет заданного интервала времени осреднения (фиг, 26), Одновременно код с выходов счетчика 8 поступает на вход преобразователя 12, с первого выхода которого снимается последовательность ступенчато

35

Q нарастающих линейных напряжений UUT kt, с периодом следования , намного большим, чем период напряжения Ux(t), моделирующего случайный сигнал x(t), и амплитудой, значение которой незна15 чительно превышает максимальное значение входного напряжения (фиг, 2г, Зг ), С второго выхода преобразователя 12 снимается та же последовательность ступенчато нарастающих напря2Q жений, но сдвинутых относительно первого выхода на время д t(U(.r kt+flt) (фиг. 2г, Зг ),

При определении функции распреде- 2 ления вероятностей напряжение I) с первого выхода преобразователя 12 поступает на второй вход схемы 1 сравнения, на первый вход которой поступает анализируемое нормированное напряжение Uj(t), В течение каждого

30

частного промежутка времени Л t, времени пребывания анализируемого напряжения U(t) вьше уровня анализа UtT- на выходе схемы 1 формируется прямоугольный импульс длительностью д t; , причем амплитуда всех импульсов , соответствующих частным промежуткам, одинаковы (фиг, 2д, Зд).

Сформированные 4 t импульсы поступают на второй вход трехвходово- ГО элемента И 3 и через инвертор 2 на вход трехвходового элемента И 15, В моменты, когда на всех трех входах трехвходрвого элемента иЗ присутствуют сигналы логической- единицы, с его выхода на вход счетчика 4 импульсов поступают пачки импульсов длительностью А t (фиг, 2е), Число импульсов, поступивших на вход счетчика 4

импульсов за каждое и t, -m. , -а t , где f, - частота следования импульсов генератора 6 (фиг, 2в, Зв),. В дальнейшем определяется коэффициент заполнения пачками импульсов т отрезка времени осреднения Т«,р, равным относительному времени пребывания

.п

М (-11 при ).Uc,,

ioCf Коэффициент заполнения дает оценку функций распределения вероятности превьпп ения уровня анализа

Uti, т.е. F,(t)M, (-i-- J m,) при U,(t)U,,,.

Определение плотности распределения верояностей производится за то же время осреднения Тосе одновремен- но с определением функции распределения вероятностей. В этом случае анализируемое нормализованное напряжение l)x(t), которое подается на первый вход схемы 13 сравнения сравнивается со вторым ступенчато нарастающим напряжением UtTi, сдвинутым относительно UC,TY на время 4 t (фиг. 2г, Зг). На выходе схемы 13 в течение каждого частного промежутка времени времени пребывания UK(t) выше уровня анализа UcTi формируются прямоугольные импульсы одинаковой амплитуды и длительностью Л , которые поступают на соответствующий вход двухходового элемента И 14, на первом входе которого присутствует сигнал логической единицы. С выхода элемента И 14 на соответствующий вход элемента И 15 поступает импульс логической единицы длительностью Д . В моменты (фиг. 2и, Зи,), когда на всех трех входах элемента И 15 присутствуют сигналы логической единицы, с.него на вход счетчика 5 поступают пачки импульсов длительностью Д iz «

Число импульсов, поступивших на вход счетчика 5 импульсов за каждое

равно: т: fp.c.

где

fо частота следования импульсов стабильной частоты генератора 6.

В дальнейшем определяется коэффициент заполнения пачками импульсов отрезка времени осреднения locpt равным относительному времени пребывания: „

М (--- |Г т) при UoeTi U (t)6Uc.Tz

iiXp

где - отрезок времени, в который амплитуда анализируемого напряжения VJ(t) появляется в течение времени наблюдения в интервале амплитуды Ucri iU(t) : и.

Коэффициент заполнения дает оценку плотности распределения вероятностей

LO: (t)M ( m )

UcTi-UcTi ; Toe;, i-1

при UCT, U (t).UcTz,

0

5

0

5

0

где LJ (t) - оценка плотности распределения вероятностей.

После каждого сформированного периода TO ступенчато нарастающего напряжения на вход блока 9 делителей частоты поступает импульс, а триггеры группы 8 обнуляются. С приходом каждого 1-го, 10-го импульса (100 и т.д., в зависимости от времени осреднения) с выхода одного из делителей частоты блока 9 поступает импульс на счетный вход триггера 11, который перебрасывает его в исходное состояние. На выходе Т15Иггера 1 1 появляется сигнал логического нуля. В этот момент элементы И 3, 7 и 14 закрываются для прохождения импульсов с генератора 6 на вход счетчика 8, прекращается формирование последовательно ступенчато нарастающих линейных напряжений UCT и Uc,t3, схема возвращается в исходное состояние.

Среднее количество импульсов, зарегистрированных каждым счетчиком 4 и 5 за время осреднения Тоср, пропорционально оценками функции и плотности распределения вероятностей.

Так как время осреднения определяется количеством декадных делителей п, подключенных к входу триггера 11

и равно

10

где ,2,3,. ..,

то операция осреднения при определении функции распределения вероятностей М сводится к -простому переносу занятой в показаниях счетчиков.

В случае определения плотности распределения вероятностей величину интервала амплитуд Л . выбираем равной I.

Формула изобретения

Устройство для определения законов распределения вероятностей случайных процессов, содержащее первую и вторую схемы сравнения, первые информационные входы которых объединены и ЯВЛЯЮТСЯ информационным входом уст- ройства, первый элемент И, генератор импульсов, переключатель, триггер, инвертор и первый счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстро- действия, он содержит второй, третий й четвертый элементы И, второй и третий счетчики импульсов, цифроанало- говый преобразователь, блок делитея частоты, триггер, информационный

выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И и третьими входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика Импульсов, разрядные выходы которого подключены к группе информационных вховход -которого является входом запуска устройства, а выход триггера подключен к входам сброса счетчиков импульсов, блока делителей частоты и к первым входам первого, второго и третьего элементов И, выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к первому входу чет- IQ Д° аналого-цифрового преобразова- вертого элемента И, выход первой схе- теля, первый и второй информационные мы сравнения соединен с вторым входом третьего элемента И непосредственно, а через инвертор - с вторым входом четвертого элемента И, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов, выходы которых являются

15

выходы которого подключены соответственно к вторым входам первой и второй схем сравнения,выход последнего разряда третьего счетчик а импульсов соединен с информационным входом блока делителей частоты, выходы которых подключены соответственно к неподвижным контактам переключателя, подвиж- 2Q ный контакт которого соединен со счет ным входом триггера.

соответственно значениями функции и плотности распределения устройства.

U/,lt) Ucn crг

выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И и третьими входами третьего и четвертого элементов И, выход первого элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика Импульсов, разрядные выходы которого подключены к группе информационных вхоД° аналого-цифрового преобразова- теля, первый и второй информационные

IQ Д° аналого-цифрового преобразова- теля, первый и второй информационные

15

выходы которого подключены соответственно к вторым входам первой и второй схем сравнения,выход последнего разряда третьего счетчик а импульсов соединен с информационным входом блока делителей частоты, выходы которых подключены соответственно к неподвижным контактам переключателя, подвиж- 2Q ный контакт которого соединен со счетным входом триггера.

лягш

.,

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначенным для определения статистических характеристик быстроменяющихся случайных . 1 цессов. Целью изобретения является повьшение точности и быстродействия. Для достижения цели устройство содержит схемы 1, 13 сравнения, ГТИ 6, счетчики 4, 5 импульсов, элементы И 3, 7, 14, 15, инвертор 2, блок 9 делителей частоты, переключатель 10 и триггер.о Соединение между собой указанных, узлов в соответствии с алгоритмом функционирования создает возможность погрешности квантования практически не зависеть от частоты (в рассматриваемой области акустических частот входного сигнала ), определяется в основном чувствительностью сравнивающих устройств; кроме того, за счет одновременного определения характеристик функции и плотности распределения сокращается время эксперимента. 3 ил. i (Л

и

ж

innJLJirU

ЖЖЛЛШ

JLJIL .

IRЛЛ.

,J1ML ,

-J

/

3l

KfTi

JUULJUUIJ

JUUL:JUUUUUL

h

/ГгГ

и I

шиши

Составитель Э.Сечина Редактор С.Патрушева Техред В.Кадар

Заказ 4049/47 Тираж 672Подписное

ВНИШШ 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

X7 j-i

1 i I I

rt I I

/r,if

Kit

Kit

/

,e

./Гг-V/-0

Ti

/Tg-r/ f

.„„JULfUUL

/гг

ipat.5

Корректор В.Бутяга