Устройство для контроля стационарности случайного процесса Советский патент 1988 года по МПК G06F17/18 

(О

4: СО М 00

05

1 1

Изобретение относится к вычисли- технике и может быть использовано для контроля стационарности случайного процесса.

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей за счет возможности контроля стационарности случайных-процессов с неизвест1Л1м законом распределения.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство -содержит (N-I) регистров- I (W - число каналов анализа), регистр 2 допуска, схему 3 сравнения в первых (N-I ) каналах схемы 4 сравнения, в каждом канале вторые счетчики 5 и первые счетчики б, счетчик 7, в первых N- канапах первые 8, вторые 9 и третьи Ю элементы И, первый 11, второй 12, третргй 13 и четвертьй 14 элементы И, в первых N-1 каналах четвертые 5 -и пятые 16 элементы И, элемент Ш1И 17, в каждом канале первые элементы ИЛИ, пер- вьш 18 и второй 9 элементы Ш1И, в первых N-I каналах вторые 20 элементы ИЛИ, в каждом канале группы 21 элементов И, в каждом канале, триггеры 22, триггер 23, формирователь 24 нмпульсов к переключатель 25.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии триггеры 22 установлены в нулевое состояние,

соответствующее подаче разрешающего потенциала на вход соответствующего элемента И 9, с выхода N-ro триггера разрешающий потенциал подается на вход злемента И J1. Счетчик 7 установлен в состояние О, в регистр 2 занесено значение макс имально допустимой для заданного числа стати- ст.ическнх экспериментов разности теоретических и экспериментальных частот абсолютных попаданий. В счетчики 5 и б последнего N-ro канала анализа заносится код числа проводимьгх экспе риментов одной серии испытаний. В регистры 1 заносятся интервалы разрядов гистограммы известного или предполагаемого закона распределения.Есл закон распределения амшлитуд случайной функции известенS то в 1-й счет- Ч1-ПС (i 1,2,..., N-1 ) заносятся про изведения значений ординат предполагаемой функции распределения на число съемов чисел или измерений амплитуд случайной функирни (значение

0

7876

g

5

2

NX счетчиков 5 и 6) Если закон неизвестен, то каждый 1-й счетчик 5 устанавливается в состояние О.

В зависимости от того, известен или неизвестен закон распределения случайных чисел или амплитуд случайной функции, переключатель 25 переводится в соответствующее положение.

Режим 1 (закон известен). Переключатель 25 находится в верхнем положении. Разрешающий потенциал через элемент ИЛИ 19 подается на формирователь импульсов 24, который своим импульсов переводит или подтверждает нулевое состояние триггеров 22 и 23, переписывая содержимое счетчиков 5 в соответствующие каналу счетчики 6.

При поступлении на.вход устройства первого числа X-j осуществляется его сравнение схемами 4 с содержимыми регистров I, при этом в случае, если содержимое К-го регистра (,

5 2,..., N-1)

Aj будет больше посту5

0

5

0

5

0

пившего на вход устройства числа X,, (А,Х), то на выходе К-й схемы сравнения формируется разрешающий потенциал.

Тактовые импульсы через открытый элемент И I поступают на элементы И 9, при этом в разрядах, где с выхода схемы 4 сравнения подается разрешающий,потенциал, этот сигнал проходит через открытые элементы И 9, ИЛИ 20, И 15 на вычитающий вход соответствующего счетчика 6, уменьшая на единицу содержимое счетчиков тех разрядов, где на вькоде схемы 4 сравнения имеется разрешающий потенциал. При поступлении на вход устройства второго числа Х осуществляются процессы, аналогичные указанным. Идентичные процессы происходят до тех пор, пока при поступлении некоторого -го числа Х содержимое какого-либо счетчика 6, например 1-го, не равно нулю. Нулевой код 1-го счетчика обуславливает появление разрешающего потенциала на инверсном выходе элемента ИЛИ 17, устанавливающего 1-й триггер 22 в единичное состояние, открывая 1-й элемент И 8 и закрывая 1-й элемент И 9.

При поступлении на информационный вход устройства следующего числа поданный на тактовый вход сигнал проходит через элемент И 1 I

ня входы элементов И 8, 9. В зависимости от состояний триггеров 22 в разрядах, где на выходе схемы 4 сравнения имеется разрешающий потенциал, этот сигнал поступит через элемент И 9 или 8 на вычитающий или суммирующий вход, соответствующий наз- ваниьи схемам 4 сравнения. Так осуществляется вычисление модуля раз- ности между теоретическим значением и числом попаданий в процессе статического эксперимента случайных чисел в N-1 интервалах.

При вьтолиении заданного числа статических экспериментов в N-M счетчике 6 устанавливается нулевой код, следовательно, с инверсного выхода элемента ШШ 17 N-ro разряда подается разрешающий потенциал, ус- танавливающий N-триггер 22 в единичное состояние, при котором на вхо- ды элементов И 11 и 12 соответственно подаются запре1ч;ающий и разрешающий потенциалы.

Таким образом, в калсдом К-м счетчике находится разность между числом попаданий в К-й интервал случайных чисел в ходе проведения статистического эксперимента и числом, преду- смотренньп- законом распределения.

Если содержимое хотя бы, одного счетчика 6 не равно нулю, то с прямого выхода элемента ИЛИ 18 на вход элемента И 12 подается разрешающий потен1щал. Сигналы с тактового входа устройства через элемент И 12 поступают на входы элементов И 10 и счетчика 7. Если содержимое 1-го счетчика 6 равно нулю, то с прямого выхода 1-го элемента ИЛИ 17 нулевой потенциал подается на вход элемента И 10, запрещая прохождение импульсов на вход счетчика 6.

Таким образом, на вход счетчика поступают импульсы до тех пор, пока не равно нулю содержимое всех счетчиков 6, в результате чего содержимое счетчика 7 равно максимальной разности между числом попаданий в каждьй из интервалов случайных чисел в ходе проведения данной серии статистического эксперимента и числом, предусмотренным законом распределения .

Если содержимое всех счетчиков 6 равно нулю, то на прямом выходе элемента ИЛИ 18 имеется потенциал, запрещающий дальнейшее прохождение

5

О

0

5 Q 5

5

через элемент И 12 сигналов тактового входа устройства, на инверсном выходе N-ro элемента ИЛИ 18 имеется разрешающий потенциал, св здетельст- вующий об окончании данной серии эксперимента.

В результате проведения первой серии статистического эксперимента устанавливается факт истинности гипотезы о правдоподобии .выбранного закона распределения случайных чисел (амплитуд случайных процессов).Если содержимое счетчика 7 меньше записанного в регистр 2 максимально допустимой для заданного в серии числа статистических экспериментов теоретических и экспериментальных частот абсолютных попаданий, то на первом выходе схемы 3 сравнения имеется разрешающий потенциал, который через элемент И 14 подается на первый вход устройства, в противном случае разрешающий потенциал со второго выхода схемы 3 сравнения поступает через элемент И 13 на второй выход устройства. Разрешающий потенциал со второго выхода устройства подается также через элемент ИЛИ 19 на вход форми- рования импульсов 24, который сформированным импульсом установит устройство в исходное состояние. В случае формирования разрешающего потенциала на первом выходе устройство прекращает процесс функционирования, сигнализируя о нестационарности случайного процесса.

Режим 2 {закон неизвестен).

Переключатель 25 находится в нижнем положении. Разрешающий потенциал подается на единичньш вход триггера 23, в результате чего элемент И 15 закрывается, а элемент И 16 открывается, обеспечивая поступление импульсов первой серии экспериментов на входы счетчиков 5. В результате проведения первой серии экспериментов в счетчиках 5 имеются числа попаданий (значений амплитуд).в заданный интервал гистограммы. Значения названных чисел принимаются в качестве эталонной функции. Далее процессы функционирования устройства в режиме 2 идентичны работе устройства в режиме 1.

Формула изобретения

Устройство для контроля стацио- нарности случайного процесса, содержащее регистр допуска, схему сравнения, счетчик, элемент ШМ, четыре элемента И и N каналов анализа, каждый из которых,.кроме последнего, содержит схему сравнения, регистр, счетчик, три.элемента И, два элемента ИЛИ и триггер, N-й канал анализа содержит счетчик, триггер и элемент ИЛИ, выход первого-элемента И в каждом из N-1 каналов анализа подключен к суммирующему входу счетчика своего канала, первые входы первого и второго элементов И в каждом из каналов анализа объеди- нены и подключены к выходу схемы .сравнения своего канала, первая группа входов схемы сравнения в каждом нз W- каналов анализа подключена соответственно к группе выходов регистров своего канала, а вторые груп пы входов схем сравнения всех N-1 каналов анализа объединены и образуют группу информационных входов устройства, прямой и инверсный выходы триггера в каждом из ,N-1 каналов анализа подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И своего канала, третьи входы первого и второго элементов И всех N-1 каналов анализа и счетный вход счетчика N-ro канала объединены и подключены к выходу первого элемента И, первьй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и является входом тактирования устройства, второй вход первого элемента И соединен с инв ерсным выходом триггера Н-го канала анализа, вход триггера каждого канала соединен с инверсным выходом элемента ИЛИ своего канала, входы которого подключены соответственно к выходам счетчика своего канала, прямой выход триггера N-ro канала подключен к второму входу второго и первым входам третьего и четвертого элементов И, входы кото рых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, третий вход второго элемента И соединен с прямь М вьпсодом элемента ИЛИ, инверсный выход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к первому, и второму выходам схемы сравнения, первая группа входов которой соединена

соответственно с группой выходов регистра допуска, а вторая группа входов схемы сравнения соединена с группой выходов счетчика, вход которого соединен с первыми входами третьих элементов И N-1 каналов анализа и подключен к выходу второго элемента И, прямой выход первого элемента ИЛИ

в калодом из N-1 каналов анализа соединен с вторым входом третьего элемента И своего канала и с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И в каждом из N-1

каналов анализа подключен к первому входу второго элемента ИЛИ своего канала, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И своего канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения фуьп циональных возможностей за счет возможности контроля стационарности случайных процессов с неизвестным законом распределения, в нег о введаны переключатель, формирователь импульсов, триггер, в каждьй канал устройства введены второй счетчик и гругта элементов И, а в N-1 каналов введены четвертый и пятый элементы

11, причем в каждом из N-1 каналов выход четвертого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу переключателя, а выход к входу формирователя импульсов,

выход которого соединен с входом сброса триггера и первыми входами элементов И групп всех каналов анализа, вторые входы которых соединены соответственно с разрядными выходами вторых счетчиков своего капала, а выходы - с разрядными входами первых счетчиков своего канала, установочньй вход триггера подключен к второму выходу переключателя, вход которого является входом единичного сигнала устройства, инверсньй и прямой выходы триггера соединены с первыми входами соответственно четвертого и

пятого элементов И N-I каналов, выходы которых соединены соответственно с вычитающим входом первого и счетг гым входом второго счетчиков своего- канала, выход второго элемента-ИЛИ каж;дого из (N-1 )-каналов соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И своего канала .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ис пользовано для контроля стационарности случайного процесса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности контроля стационарности случайных процессов с неизвестным законом распределения. Устройство содержит регистры 1, регистр 2 допуска, схемы сравнения 3 и 4, счетчики 5,6 и 7, элементы И 8-16, элементы ИЛИ 17-20, группу элементов И 21, триггеры 22, 23, формирователь импульсов 24 и переключатель 25. Контроль стационарности случайных процессов осуществляется путем проведения сколь угодно большого числа измерений. I ил.