Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса Советский патент 1989 года по МПК G06G7/52 

фиг.1

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения характеристик случайных сигналов, может быть использовано в информационно-измерительных системах, системах управления технологическими процессами и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 813473.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок-схема блока преобразования сиг- нала ошибки.

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 вычитания, блок 2 коррекции сигнала ошибки, интегратор 3 и сумматор 4, дополнительный сумматор 5, N-1 масштабирующих блоков 6, N-1 каналов усреднения, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок 1 вычитания, блок 2 коррекции сигнала ошибки канала усреднения, интегратор 3 и сумматор 4 канала усреднения.

Блок 2 коррекции сигнала ошибки содержит последовательно соединенные вычислитель 7 абсолютной величины и умножитель -8, выход которого является выходом блока 2 коррекции сигнала ошибки, второй вход умножителя 8 подключен к входу вычислителя 7, вход которого является входом блока 2 кор- рекции сигнала ошибки.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на рекурсивном сглаживании исследуемого нестационар- ного процесса и компенсации ошибок смещения в соответствии с рекуррентной процедурой w

тац п У0 п + Щл У„ п ;

кн u

+ ра х п1-у0 п-1

+ )VЈ0ln ;

У, М у, п-1 « М Л Ј, п -у, п- 1

-у, п-П+ццод;1

У„ п-1 + рм(Ји.,

«у« п-П+рпЈ„ пь

где - измеряемая на выходе устройства оценка среднего значения нестационарного случайного процесса в дис

5

0 5

0 5

0

5

0

5

кретный момент времени

п;

х nl - исследуемый нестационарный случайный процесс; Уо М У| П1 Ум ГП1 выходные сигналы каналов; /V1 , 5 коэффициенты передачи

масштабных блоков;

м , W2, . .. ,|Чц - коэффициенты передачи блоков преобразования

сигналов ошибок.

Исследуемый нестационарный случайный сигнал x(t), значения которого снимаются через интервал дискретизации Т, можно записать как , где п - целая часть отношения t/T; t - текущее время. Основной канал описывается процедурой оценивания

Уо п У0 п+1 + А| e x п -Уо п-1

у0 п-1 +цве0,

где - приближенная оценка среднего значения в момент времени п;

У0 Cn-lj - приближенная оценка среднего значения в момент 1времени п-1;

ЈоСп - сигнал ошибки оценивания; - коэффициент передачи блока.

Перенося значение в левую часть рекуррентного уравнения, получаем

&У0 п у0 п -у„ n-1 р0 Ј0 п.

Если, например, входной сигнал на некотором интервале времени является линейно заменяющимся

дх n x n -x n- fl t,

то для обеспечения отслеживания такого сигнала необходимо, чтобы скорость изменения сигнала у0 совпадала со скоростью изменения входного сигнала..

Следовательно, в основном канале всегда существует ошибка оценивания которая на интервале линейного изменения входного сигнала является постоянной величиной

6oN j5-uy0 ri3 .

Указанный сигнал ошибки является входным сигналом для первого канала усреднения, в котором осуществляется оценка среднего значенияt сигнала ошибки основного канала. Полученная в первом канале усреднения оценка среднего значения ошибки основного канала через масштабный блок с коэффициентом передачи jfy поступает на второй вход многовходового сумматора, на выходе которого осуществляется компенсация скоростной ошибки оценивания среднего значения основного канала. Аналогично функциони руют остальные каналы усреднения. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет компенсировать на выходе 4ноговходового сумматора ошибки скоростную, ускорения и более высо- ких порядков оценок среднего значе- ния исследуемого нестационарного процесса. Поскольку величина ошибки в каждом канале обратно пропорциональна коэффициенту передачи (Ч«, указанные коэффициенты выбираются так, чтобы выполнялось соотношение

... .

Таким образом, каждый последую- щий канал является более точным, чем предыдущий, и устройство в целом функционирует по принципу нониуса.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый нестационарный случайный сигнал подается на первый вход блока 1 вычитания, где из него вычитается сигнал y0Cn-Ij с выхода интегратора 3, а полученный на выходе блока 1 сигнал разности x n3-yD п-1 поступает на вход блока 2, а также на вход первого канала усреднения. Выходной сигнал блока 2 подается на вход интегратора 3 и вто рой вход сумматора 4. На первый вход сумматора 4 поступает сигнал с выхода интегратора 3, поступающий также на второй вход блока 1 вычитания. С выхода сумматора 4 снимается сигнал 1 приближенной оценки среднего значения и подается на первый вход сумматора 5. В каждом канале усреднения выходной сигнал блока 1 вычитания через блок 2 канала ус- реднения поступает на вход интегратора 3, выходной сигнал которого подается на второй вход блока вычитания канала усреднения и пер

Q 5 0

5

0

Q л

5

вый вход сумматора 4 канала усреднения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 2 канала усреднения. С выхода сумматора канала снимается сигнал с выхода канала усреднения, представляющий собой среднее значение ошибки соответствующего порядка оценивания, и через масштабньй блок 6 подается на k-й вход многовходового сумматора 5. С выхода многовходового сумматора 5 снимается сигнал mfCnl, соответствующий несмещенной оценке среднего значения исследуемого нестационарного процесса х hi.

Формула изобретения

Устройство для определения несмещенного среднего значения нестационарного случайного процесса по авт. св. № 813473, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродеств ия, в устройство введены N-1 масштабирующих блоков, дополнительный сумматор и N-1 каналов, каждый из которых содержит блок вычитания, вычислитель абсолютной величины, умножитель, интегратор и сумматор, при этом в каждом канале выход блока вычитания подключен к входу вычислителя абсолютной величины, выход которого подключен к входу множите- ля умножителя, вход множимого которого соединен с выходом блока вычитания,вы- .. ход умножителя подключен к входу интегратора и к входу первого слагаемого сумматора канала, вход второго слагаемого которого объединен с входом вычитаемого блока .вычитания и соединен с выходом интегратора, вход уменьшаемого блока вычитания 1-го канала (,...,N-I), кроме первого, подключен к выходу блока вычитания (i-l)-ro канала, вход вычитаемого блока вычитания первого канала соединен с выходом блока вычитания, выход сумматора непосредственно, и выходы сумматоров каналов через блоки масштабирования подключены соответственно к входам дополнительного сумматора, выход которого является выходом устройства,

Фие,Ј

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения характеристик случайных сигналов и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блоки 1 вычитания, блоки 2 коррекции сигнала ошибки, интеграторы 3, сумматоры 4, дополнительный сумматор 5,N-1 масштабных блоков 6, N-1 каналов усреднения, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок 1 вычитания, блок 2 коррекции сигнала ошибки канала усреднения, интегратор 3 и сумматор 4 канала усреднения, а блок 2 коррекции сигнала ошибки состоит из последовательно соединенных блока 7 вычисления абсолютного значения и умножителя. 2 ил.