1
Изобретение относится к области вычислительной техники, к специализированным машинам для обработки информации о случайных процессах.
Известные устройства экспресс-анализа характеристик случайных процессов требуют предварительного пакопления информации и обработки с целью введения в ЦВМ для последующего вычислеиия требуемых характеристик и потому не могут быть использованы, когда требуется вести вычисление в реальном масштабе времени.
Целью изобретения является определение дисперсии размахов и периодов случайного процесса в реально.м масштабе времени. Это достигается тем, что в устройстве выходы «больше и «меньше блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем «И, вторые входы которых через первый переключатель соединены с выходом геператора счетных импдльсов, выход первой схемы «И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь код-аналог соединен со входом блока сравпепия, выход второй схемы «И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика и ко входам «запись счетчиков суммы размахов и размахов, выходы «больше и «меньше блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным входами первого триггера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей ценочки, выход которой соединен со входом «запись счетчика количества размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого подключен к первому входу третьей схемы «И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетных имнульсов, а выход - со входом «запись счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифферепцирующей цепочки, выход которой через первую
линию задержки соединен со входом «сброс счетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу «считывание ечетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схемы «ИЛИ, выход которой через вторую липию задержки соединен с первым входом четвертой ехемь «Pi, -ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход четвертой схемы «И соединен со входом сумматора квадратов периодов, пулевой выход второго триггера подключен к первому входу пятой схемы «И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного имнульса, а выход - со
входом «занись счетчика нечетного периода, нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы «ИЛИ и через третью линию задержки - со входом «сброс счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера .подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание счетчИКа размахов, через четвертую линию задержки со входом «сброс счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом щестой схемы И, ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход щестой схемы И соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы «ИЛИ, выход которой подключен ко входу первого квадратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы периодов, а также выходы сумматоров квадраторов размахов и квадраторов периодов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор - ко второму входу блока считывания. функциональная 35 На чертеже представлена схема устройства. Предлагаемое устройство содержит блок сравнения /, преобразователь 2 код-аналог, генератор счетных импульсов 3, блок деления 4, блок вычитания 5, сумматоры 6 и 7, квадраторы 8 и 9, реверсивный счетчик 10, двоичные счетчики 11-16, управляющие триггеры 17 и 18, дифференцирующие цепочки 19-22, логические элементы «И 23-28, линии: задержки 29-55, блок переключателей 34, логические элементы «ИЛИ 55 и 36. Устройство осуществляет вычисление оценок дисперсии размахов случайных процессов согласно следующей формуле: D Р где Ртекущее значение размахов, - число размахов, в исследуемом п - число экстремумов интервале. Вычисление оценки дисперсии периодов случайного процесса осуществляется согласно формуле: 5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 65 D Т где Ti - текущее значение периода, N - число периодов в исследуемом интервале. Рассмотрим работу устройства. На один вход блока сравнения 7 подается входное напряжение f/Bx. моделирующее исследуемый случайный процесс, а на второй вход подается напряжение УВЫХ, поступающее с выхода преобразователя 2, который соединен с выходом реверсивного счетчика 10. Выход «больще блока сравнения /, высокий сигнал на котором определяет ситуацию . соединен со входом элемента «И 23, а также с нулевым входом триггера 17. В свою очередь выход «меньще блока сравнения, высокий сигнал на котором определяет ситуацию , соединен со входом элемента 24, а также с единичным входом триггера /7. Вторые входы элементов 23 и 24 соединены с выходом генератора 3, который соединен также с соответствующими входами элементов 25 и 26, а со входом счетчика J4, через который в последний осуществляется запись информации. Выход элемента 23 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 10, а выход элемента 24 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 10, а также со входами счетчиков // и 15, через которые в последние осуществляется запись информации. Единичный выход триггера 17 через дифференцирующую ценочку 19 соединен со счетным входом триггера 18, а также со входом счетчика 16, через который в последний осуществляется запись информации. В свою очередь, нулевой выход триггера 17 через соответствующую дифференцирующую цепочку соединен непосредственно со входом счетчика II, через который осуществляется передача содержимого последнего посредством сборки элемента «ИЛИ 36 в квадратор 8, а также через элементы задержки 29 и 32 соответственно соединен со входом сброса на нуль счетчика 11 и со входом вентильной сборки элемента «И 27, через Которую осуществляется нередача содержимого квадратора 8 в сумматор 6. Нулевой выход триггера 18 соединен непосредственно со вторым входом логического элемента «И 26, а через дифференцирующую цепочку 21 соединен непосредственно со входом -счетчика 14, через который осуществляется нередача содержимого счетчика 12 посредством сборки элемента «ИЛИ 36 в квадратор 8, а также соединен с элементом 30, выход которого соединен со входом установки нуль счетчика 14 и со входом элемента «ИЛИ 35, выход которого соединен через элемент 55 со входом вентильной сборки элемента «И 28, через которую содержимое квадратора 8 передается в сумматор 7. Единичный выход триггера 18, в свою очередь, соединен непосредственно со вторым входом элемента 25, а также через соответствующую дифференцирующую цепочку 2 соединен со входом счетчика 13, через который осуществляется передача содержимого счетчИКа 13 посредством сборки элемента «ИЛИ 36 в квадратор 8, и со входами элементов 35 и 31, причем последний соединен со входом установки в нуль счетчика 13. Выходы счетчиков 14, 15, 16 и сумматоров 6 и 7 через соответствующие пусковые кнопки, установленные на панели управления, соединены с соответствующими входами блока деления 4, один выход которого соединен со входом блока вычитания 5, а другой выход соединен со входом квадратора 9, выход которого в свою очередь соединен со вторым входом блока 5. На выходе блока 5 образуется результат вычисления. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом работы все схемы устройства, содержащие триггерные элементы памяти, находятся в сброщенном состоянии. На соответствующий вход блока сравнения подается С/вх, а на панели управления включается соответствующая кнопка. В начале работы . При этом появляется высокий сигнал на выходе «больще блока /, отпирается элемент 23, в результате импульсные сигналы с выхода генератора 3 начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 10, и в последнем начинает накапливаться информация, сравниваемая со входным напряжением /вхИмпульсные сигналы с выхода генератора 3 во время всего процесса работы поступают также на вход счетчика 14, в котором накаплгливается величина У, Т , эквивалентная сумме периодов. Нулевое состояние триггера 18 обеспечивает открытое состояние элемента 26 и запертое состояние элемента 25. При этом в счетчике 13 накапливается величина, эквивалентная значению текущего периода. При переходе величины t/вх через текущий максимум входного напряжения (т. е. выход на участок спада напряжения) эта ситуация фиксируется появлением высокого сигнала уже на выходе «меньще блока /, при этом триггер /7 устанавливается в единичное состояние, элемент 23 запирается, а элемент 24 отпирается. В результате дифференцирующая цепочка 19 на единичном выходе триггера 17 вырабатывает импульсный сигнал, который записывается в счетчик 16, а также перебрасывает триггер 18 в единичное состояние. Таким образом, счетчиком 16 осуществляется счет количества максимумов, которое можно практически принять эквивалентным количеству размахов (под размахом понимается разность между смежными максимуMOM и минимумом), а также количеству периодов. Следовательно, в счетчике 16 накапливается величина, эквивалентная количеству размахов и периодов на данный момент работы устройства. Вместе с тем переброс триггера 18 в единичное состояние влечет за собой запирание элемента 26, а элемент 25 при этом отпирается. В результате величина, эквивалентная значению очередного нериода, начинает накапливаться в счетчике 12. Одновременно дифференцирующая цепочка, подключенная к единичному выходу триггера /5, вырабатывает импульсный сигнал, который поступает на вход счетчика 13 и передает его содержимое через «ИЛИ 36 квадратор 8, а также поступает на входы элементов 31 и 35. Через время срабатывания элемента 31, рассчитанное на время передачи содержимого счетчика 13, сигнал с выхода элемента 31 сбрасывает счетчик 13 в нулевое состояние. Вместе с тем, сигнал с выхода элемента 35 поступает на в.ход элемента задержки 33, который рассчитан на время возведения в квадрат содерл Н1мого квадратора 8, после чего сигнал с выхода элемента 33 поступает на вход элемента 24 и передает результат из квадратора 8 на сумматор 7, где образуется сумма квадратов значений периодов- 2 г Вместе с тем, поскольку высокий сигнал с выхода «меньще блока / отпирает элемент 24, импульсные сигналы с выхода генератора 3 начинают поступать на вычитающий вход счетчика 10, одновременно они поступают на входы счетчиков // и 15. Прохождение сигналов через элемент 24 происходит с момента перехода величины L-BX через очеред11ое значение максимума (кривой напряжения) до перехода через смежное значение минимума, после чего высокий сигнал снимается с выхода «меньше блока / и устанавливается па выходе «больще. Тогда количество очередного прохождения последовательности сигналов через элемент 24 можно считать эквивалентным величине соответствующего размаха, которая записывается в счетчиках 11 и 75. При этом, в счетчике 15 накапливается значение СУММЫ величины рпзмахов PI, а содержимое счетчика //, эквивалентное значению очередного размаха, передается через сборку элемента «ИЛИ 36 в квадратор 8 импульсным сигналом, который вырабатывается дифференцирующей цепочкой, подключенной к нулевому выходу триггера 17, при очередном появлении высокого сигнала на выходе блока /. Тот же импульсный сигнал поступает на входы элементов задержки 29 и 32. Через некоторое время, необходимое для выполнения передачи содержимого счетчика 11 в .квадратор 8, сигнал с выхода элемента 29 сбрасывает счетчик // з нулевое состояние. А сигнал с выхода элемента 32, котооыы ряссчита,н на время возведения в квадрат величины, поступившей в квадратор 8, передает результат из квадратора 8 через вентильиую сборку элемеита 27 в сумматор 6. В схему блока деления 4 пересылается содержимое счетчиков 16-N, 15-2 А и сумматора . В блоке деления выполняются 1 1 операции: , - и после чего первая величина с выхода блока деления 4 поступает в блок вычитания 5, а вторая величина другого выхода поступает в квадратор 9, где возводится в квадрат, после чего, в свою очередь, поступает в блок 5. После этого в блоке 5 вычисляется искомый результат оценки дисперсии размахов согласно (1). Аналогично предлагаемое устройство выполняет вычисление оценки дисперсии периодов, уже согласно (2), только при этом в блоке 4 осуществляется аасылка содержимого счетчиков 14, 16 и сумматора 7. Предмет изобретения Устройство для определения дисперсии размахов и периодов случайного процесса, содержащее преобразователь код-аналог, генератор счетных импульсов, блок сравнения, блок деления, сумматоры, квадраторы, логические схемы «И и «ИЛИ, реверсигзпый счетчик, линии задержки, управляющие триггеры, блок вычитания, двоичные счетчики, дифференцирующие цепочки и переключатели, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения зстройства, в нем выходы «больше и «меньше блока сравнения подключены к первым входам двух логических схем «И, вторые входы которых через первый переключатель соединены с выходом генератора счетных имнульсов, выход первой схемы «И подключен к суммирующему входу реверсивного счетчИКа, выход которого через преобразователь код-аналог соединен со входом блока сравнения, выход второй схемы «И подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика и ко входам «запись счетчиков суммы размахов и размахов, выходы «больше и «меньще блока сравнения соединены соответственно с нулевым и единичным входами первого триггера управления, единичный выход которого подключен ко входу первой дифференцирующей цепочки, выход которой сое510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 динен со входом «занись счетчика количества размахов и периодов и со счетным входом второго триггера управления, единичный выход которого нодключен к первому входу третьей схемы «И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетных имнульсов, а выход - со входом «запись счетчика четного периода, единичный выход второго управляющего триггера подключен ко входу второй дифференцирующей цепочки, выход которой через первую линию задержки соединен со входом «сброс ечетчика нечетного периода, выход второй дифференцирующей цепочки подключен ко входу «считывание счетчика нечетного периода и к первому входу первой логической схемы «ИЛИ, выход которой через вторую линию задержки соединен с первым входом четвертой схемы «И, ко второму входу которой нодключен выход первого квадратора, выход четвертой схемы «И соединен со входом сумматора квадратов периодов, нулевой выход второго триггера подключен ,к первому входу пятой схемы «И, второй вход которой через первый переключатель соединен с выходом генератора счетного импульса, а выход - со входом «запись счетчика нечетного периода, нулевой выход второго триггера управления подключен ко входу третьей дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание счетчика четного периода, со вторым входом первой схемы «ИЛИ и через третью линию задержки - со входом «сброс счетчика четного периода, нулевой выход первого триггера подключен ко входу четвертой дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом «считывание счетчика размахов, через четвертую линию задержки со входом «сброс счетчика размахов и через пятую линию задержки с первым входом шестой схемы «И, ко второму входу которой подключен выход первого квадратора, выход шестой схемы «И соединен со входом сумматора квадраторов размахов, ко входу счетчика суммы периодов подключен через первый переключатель выход генератора счетных импульсов, выходы счетчиков размахов четного и нечетного периодов соединены с соответствующими входами второй схемы «ИЛИ, выход которой подключен ко входу первого квадратора, выходы счетчиков количества размахов и периодов, суммы размахов и суммы нерйодов, а также выходы сумматоров квадраторов размахов и квадратов периодов через соответствующий переключатель соединены с соответствующими входами блока деления, первый выход .которого подключен к первому входу блока вычитания, а второй выход через квадратор - ко второму входу блока считывания.
