АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ Советский патент 1970 года по МПК G06G7/52 

Изобретение отиосится к области аналоговой вычислительно Те.. Р1звестр 0 а 1алоговос устро 1ство для о ределе ия араметров случа з1х процессов, содержа1 дее ф1 Л1/гр- 11тегратор. вход которО 0 5 со входом устройства, блок ум южеНГ Я, 3 ВХОДОВ КОТОрОГО с В,ходол ф Л1 тра-И тегратора, блок В мработки нараметр ческой функц, вход которого соеди ен со входол устройства, а - со 10 входом блОКа , блок B jl4HТа ГЯ, ВХОД которого СОеД1 еН с B j XOдом устройства . а другой вход - со вxoдo устройства; блок 01 ределе ня д 1сперси, которого со входом 15 устройства 1 в JIXoдo. блока 01 ределе я нара.етр чеекой , а также блок оиределен я тервала корреля и. вход которого с выходал блока определсн я днс 1еренн.20 Предложенное устройетво отличается от извест юго тем, что в не.м блок 0 редслен я 1 арамеТрНЧеСКОЙ СОДерЖ Т )интеграторы. блоки деления п сумматор, 25 чем вход нервого фил /гра- те ратора со входо. устройс1ва. В1)ход - со входом второго ф ; 1зТра- 1 1 -егратора, со входо.м первого со входол блока o iределепия днс 1ерсии. Выход второго фил.тра- 30 И 1тегратора соед1 е со входом второго делителя 1 вxoдo сул атора, BTOpoii вход которО -о с в Jxoдo второго дел 1теля. а --- со вторв м вxoдo iiepBoro , второй вход второго дел 1теля слулч 1т вxoдo блока опрсделсння араметрнческой 4), котор соед)е С в Jxoдo блока определе 1 1я П 1тервала орре.. а В з1ход 1 ерВОГО выходом блока О ределения арамет)ическо1 , который соедн 1е со входом блока ум юже11 1я устройства. Это 1 озволяет ) точность работы устро |ства. На чертеже дана схема стройства. В устройстве осущесто.тяется автомат ческое слежен е за стат 1ческой структуры сследуемого процесса путем онределе П я lapa eтpI чecкoй /.(/), в результате чего обеспеч вается более эффективное 1е тр рован1:е. 11араметр ческой функц и л(/) ро 1звод тся з следу О1 и х соображений. Пуст сследуем)1 процесс А (/) содерж 1т две КОМП01 е ТЫ -Vu(/) 1Г(/). 13 KOTOpljlX ОДДля компоненты W(i) шячнслястся со оценка W (/) по формуле

t-rf,/

W(l) - Х(-) d т, TI,

t-T.,r

где Т2 - интервал сглаживания; /.(/)--нараметрнчеекая функция, нодлежанхая онределенню.

Параметрическая функция оиределяется из крнтерня мнинмума средней квадратнческой ошибки, чем обеснечнгзается более высокая точиоеть получения статистических иарамет1)о;з но еравиенню со еиособом, реалнзу1он1им метод иолучеиия нараметрнческон фуики1Н1 согласно критерию иеемен1,енноетн. Условие мнинмума среднеквадратической ошибки в оиределен Н1 ко.миоиенты W()

((ОГ.

а также нредиоложенне, что W (t) содержит более иизкочаетотны еиектр колебаний иежели комиоиента /Yo(0 и в качестве нервой оиеики для (- может быть нснользоваи резул1 тат его сглаживаиия U-{/),

J У

X(}d-.

t-Tj

}{t);

где а- - максимальиое значение текунссй диеиерснн;Ткор- интервал корреляции.

Последнее ирнближеиие и и.оложено в основу функционирования самоиаетранваюн1егося устройства иеитрнроваиия.

В состав устройства входят: блок А оиределения нараметрнческой фуикцнн, обеспечивающий нолученне нараметрической функции случайного процесса и состоящий из двух фильтров-интеграторов 1 и 2 с конечной памятью, делнтелей 5 и 4, суммирующего уснлителя 5. Фильтры 1 и 2, аиироксимируюииш иитеграторы с конечной иамятью, могут быть иостроены на электроииых оиерациоипых усилителях иостояиного тока, охвачеиных цеи1ло обратной связи из иараллельио включенных резисторов и конденсатора.

Сонротивление резистора иодбирают таким образом, чтобы коэффициент иередачи усилителя /с-1, а емкость конденсатора выбирают исходя из желаемой велнчины иостояиной времени Т цепи обратной связи. Сумл1ируюн1,ий усилитель 5 представляет собой операционный усилитель, работаюи ий в режиме арифметического сложеиия входных сигиалов.

Блок Б оиределеиия текущей дисперсии обеснечивает получение оценки днсиерснн случайного процесса G-(t и состоит из блока вычитания (вычнтаюихего устройства 6), блока 1 031 сдеипя is квадрат (квадратора 7) и интегратора (S.

Ь.юк В оп 1Сде;1е1И1я :игге)вала 1чОрреляцци,

Т1

)са;ик ует г .лгоритм ,;ор -:- , тде

7 з-среднее расстояипе между нулями цеит 1проваииой геку|це11 дисперсии. Т-.-, - время шггегрироваиия.

Этот блок СОСТ01ГГ из блока це1ггрировацця -9, содержащего пптегратор с конечной памятью, и вычитаклцего устройства, схемы К) г.ыде;1епия интервалов между пхлевымп коордпнатамп иецтрироваппо диснерсии, сглаживающего фи;и,тра // с «намяты(р Т;,, квадратора 12, обеепечинакяцего возведенне в квад)ат текуп то среднего значення между 11у;1евылп1 коордииатами - 7 делителя 13, на в)ходе которого образхется оценка иитерва 2

ла корреляции случайного ироцесса вида

-2 г.

масштабирующего умножителя 14, обесиечиваюгцего выработку иараметра 4откор.

Вычитающее устройство 15 вычисляет цситрироваицую составляющую случайного ироцееса вида Xfi() Х(1)--/.8тХ(1).

Умножитель 16 обеспечивает определение текущей оцеики матемагического ожидаиия на основе соотношения fnX(t) 7(t)SrX(t). Лиие1Ц1ая оценка математического ожндания на этот умножитель поступает с интегратора 17.

Принцип работы уетройства состоит в следующем.

Исследуемая реал1К1ация естацион арного случайного процесса X(i} поступает на вход блока онределеиия нараметрической функции /1 и одновременно подается на вьциггающие устройстиа 6 и 15.

Ввод нанряження может нроисходнть иеносредственно от устройства, регистрирующего иестациоиарньп случайиый процесс ири сочлененнн иоеледнего е аиалнзнрующей аниаратурой, либо е помощью установки ввода при регистрации ироцесса па какой-либо занисывающи прибор.

С выхода первого фил1зтра напряжение (1) постуиает на второй питегратор 8(Sr) и одиовремеппо подается па вычитающее устройство 6 и делитель 4. Под ST понимается оиерацня усреднения па щггеграторе с конечной памятью. Со второго ннтегратора 8 напряжение 5т,5г,.Х(1) пепосредственно подается на делитель 3 н блок 5 арифметического суммирования. Па выходе делителя формнруетея

4,2 ,(2)

параметр вида - -

Здесь - зна5, S.,X(t)

чеппе пптервала корреляции второго порядка. 3ыработаииы 1 етатический параметр нодае оя на блок 5, па который одновременно постуиает панр5 жеппе SV,5r,.((/), и на выхо;ie этого блока об1)азует ;я нанряжеппе юдается па дслптсл.ь /. Одновременно на дспптель поступает паиря/кенне 5г. А (/). На выводе делителя формируется напряжение 5 5г, X(i) 4 -(2) 5,- 5,. (г)--- J I{,о S-r, Sj.X(t) 10 (оторое п нредетав.тяет искомое значеиие иа)аметричеекой функции /.(/). Значение наралетричеекой функщп выводитея па канал реиетрации н одновременно на умиожнтель 16. 15 Прннцнн работы блока определения дисиер:ии состоит в следующем: с выхода вычитаюцего устройства 6 центрированньп случа ицлй роцесс впда X)(i) X(,X(t) иостуиает la квадратор 7 п в дальпейитем сглаживается 20 (итегратором 8. На выходе нитегратора форщруется текуп,ая дисперсия а-, которая подается па блок регистрации и масщтабируюций умножитель 14. В блоке оиределения инервала корреляцнн осун1ествляются следую25цне онерацин. Текущая дисперсця вида (/) А (/) - ,X(i)- подается на блок центрирования 9, котором нроисходнт преобразования впда 30 Y,(t Y(t}-ST У(/). Этот блок содержит интегратор и вычитаюцее уетройетво и реализует операции, аналоичные преобразоваппям в блоках / и 6. 35 Центрированная дисперспоццая соетавляю1:ая поступает на схему выработки нулевых оординат. Условие нулевых ириближений ентрированных составляющих Yo(t) нрове40яется согласно соотношению Y(Q(t)- (0 СА, где F((f)(/) и Y(t) -центрированные сотавляющие положительной и отрицательной :олярпости; Л-некоторая достаточно малая еличина. Блок 10 представляет собой ейиый элемент тица амцлит дпого дискрпмцатора е релейной характеристикой, С выхода лока 10 напряжение, иронорциональное теущим интервалам между нулевыми коордиатамп, иостунает иа интегратор п в дальпеи50iCM подается на квадратор 12. После квадриовапия средних зпачепий интервалов параетр Т подается на делительное устройство 3, в котором осущеетвляется вычнсленне зна55принимаемого в дальпеищем в ачестве оценки интергзала корреляции сдуайного нроцесса ,С выхода блока /- это 60 анряженне поступает FIH капал регнстращы множптельное устро1 ство (iacштaбцpyю ий умножптел1 14), которое пмеет два вхоа. На один вход подается оценка TeKvnieii ступает па делнтсль 3 плока определения нараметрпчеекоп фушчпнп. В структ ру пр.едлагаемого ycTpoiicTBa входят так/ке вьлчитакпцее }ч:троГ1Ство 15, па выходе которого образуется пеигрнрованное значение .V|(/) .V(/)-/.5г; А (. ), и умножитель 16, формиру они ; ,ую опенку матеАкпПчеекого ожидания впда (i) /.(5т, X(t, сглажива П1е соетавля;оп1еп происходит на выходе интегратора 17. На каналы регнетрации постуиают следующие иараметрь случайных процессов: ннтервал корреляции Ткор Днсиерсня (3-(t). липейпая оцецка математического ожидания ST,X( нараметричеекая оценка математичеекого ожидания {.(,Х(1); иараметрнческая функция /.(О- дситрированный случайный процесс Лу (/). Устройство может быть нспользовано при экеперпме1ггал)Иом неследоБаинн нестацноиарных сигналов различной ф.чзической нрироды, а также в виде управляющего коитура, ценосредетвеиио включаемого в структуру многомерно дпна ц1ческой системы унравления, работающей в условиях случайных возмущений. Предмет изобретения Диалоговое устройство для определения параметров случайных нроцесеов, содержащее фнльтр-штегратор, вход которого соединен ео входом устройства, блок умноження, одни цз входов которого СОСД1ШСИ с выходом фильтраинтегратора, блок определения паралгетрической фуикццн. вход которого соединен со входом устройства, а выход - со вторвш входом блока умиожеппя. блок вычитания, один вход которого соедппен с вьпходом устройства умпожепия, а другой вход - со входом устройства, блок определения дисперсии, входы которого еоедпнеиы со входом устройства и выходом б.юка определения параметрической функцпп, а также блок определения интервала корреляции, входв которого соединены с выходами блока определения диеперсни, отлича 01цеес; тем, что, с целью иовыщения точности работы устройства, в нем блок определения параметрической фуикцнц содержит фильтры-интеграторы, блоки деления и сумматор, нричем вход первого фпльтра-интегратора соединен со входом устройства, его выход иодключен ко входу второго фильтра-ннтегратора, ко входу иервого делителя п ко входу блока опредслегпш дисперсии, выход второго фп,льтра-интегратора соединен со входо 1 второго делителя и входом сумматора, второй вход которого соедипеп с выходом второго делптсля, а выход - со вторым входом

теля служит входом б;|()1ча опрсдолои; ; suip; метрической функции, которьп соединен с BI ;ходом б.лока опредедеипя нитсрнила корреляции, а В1)1ход первого делителя служит выходом б Юла о;:ред -ле11ня параметрической функции, KOTOpijii соединен со входом блока умно/копия уе1 м;йства.

i

iI

-to..

fitf

Aitjitj X;il