ВСЕСиЮ1^Н4.Я Г" и тт' S р •Ч' Е г f \ . - J л „• -1 - - * ,* . л, » в li^i>&irtiHiJ-\'X; ^' ^ J^tlg Советский патент 1973 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к области цифровой измерительной и вычислительной техники и может использоваться в системах оперативного статистического анализа стационарных и нестационарных случайных процессов.

Для обеспечения точности определения оценок характеристик случайных процессов - дисперсий, стандартных отклонений и корреляционных функций, а также для упрош,ения вычислительной части устройства необходимо производить предварительное центрирование функций.

Известны цифровые устройства контроля характеристик, в которых вначале вычисляют по какому-либо алгоритму оценку математического ожидания, а затем вычитанием ее из текущих значений центрируют процесс. Из-за этого возникает задержка и вычисленные значения математического ожидания не соответствуют текущим его значениям. В результате затруднен контроль характеристик случайного процесса в реальном масщтабе времени без запоминания его реализации.

Построение такого устройства, содержащего блоки дискретного преобразования случайного процесса и вычисления характеристик, память для хранения ординат процесса, по которым производится вычисление оценок математического ожидания и других характеристик, и блок вычитания требует значительных

аппаратурных затрат. Низкая производительность такого устройства не позволяет контролировать нестационарный процесс в реальном масщтабе времени.

Предложенное устройство позволяет повысить точность определения характеристик за счет цифрового центрирования процесса без непосредственного вычисления оценок математического ожидания при высокой производительности устройства и снижения аппаратурных затрат. Это достигнуто введением двух ветвей формирования отрицательных и положительных отклонений от оси измерений, схемы обратной связи, включающей реверсивный счетчик, на входы которого поданы выходы переполнения из схемы усреднения; причем содержимое счетчика через дещифратор управляет группами клапанов на входах ветвей формирования отклонений, устанавливая ось, относительно которой эти отклонения формируются.

На фиг. 1 дана схема устройства; на фиг. 2 показана работа устройства.

Устройство содержит дискриминатор уровней 1, преобразующий значение текущей ординаты процесса в единичный сигнал на том выходе дискриминатора, номер которого равен квантованному значению измеренной ординаты. Выходы дискриминатора соединены с дву0 мя ветвями схем формирования, соответственно положительных и отрицательных отклонений. Каждая ветвь включает т групн по п схем «И (клананов) 2, 3, 4... для ветви отрицательных отклонений; 5, 6, 7 ... для ветви положительных отклонений; группы из га схем «ИЛИ (сборок) 8 к 9 tia т входов каждая, соответственно, двоичные шифраторы отклонений соответственно 10 и 11, где 2n-J-l - диапазон фиксирования отклонений от оси измерения, т - диапазон изменения математического ожидания процесса, выраженный в квантах.

Выходы шифраторов 10 11 к сборок 8 и 9 обеих ветвей подключены к входам цифрового вычислителя характеристик 12.

Выходы шифраторов ветвей формирования положительных и отрицательных отклонений поданы соответственно на суммирующие и вычитающие входы схемы усреднения отклонений 13, построенной на основе накапливающего сумматора. Схема усреднения имеет выходы положительного и отрицательного переполнения, которые соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика М. Число разрядов в счетчике равно loggm. К выходам разрядов счетчика подсоединены дешифратор оси измерения 15, имеющий т выходов. Каждый выход дешифратора управляет клапанами в одноименных группах ветвей формирования отклонений.

В каждой ветви выходы уровней дискриминатора поданы на т групп клапанов по п клапанов в каждой, причем каждая группа подсоединена к выходам дискриминатора со сдвигом на один квант относительно друг друга. Одноименные группы разных ветвей подсоединены к выходам дискрнминатора со смещением на п-}-1 квантов.

Работа схемы устройства синхронизируется тактовыми импульсами (ТИ).

Устройство работает следующим образом. Если в данный момент времени содержимое счетчика 14 равно i и содержимое сумматора схемы усреднения 13 равно нулю, то единичный уровень с i-ro выхода дешифратора оси измерений /5 открывает все 2п, аслапанов i- групп обеих ветвей формирования отклонений, устанавливая ось измерений Mi в i-й кванг (см. фиг. 2). С этого момента ветви схемы формирования отклонений будут формировать коды отклонений текущих значений процесса от i-ro кванта. Коды положительных и отрицательных отклонений передаются соответственно на суммирующие и вычитающие входы схемы усреднения отклонений 13, накапливающей разность &Mi M(t)-Mi, где M(t)-- значение математического ожидания. Если M(t), то через Si измерений (Л5 - разрядность схемы усреднения), то схема усреднения отклонений выдает сигнал положительного переполнения, увеличивающий

на единицу содержимое реверсивного счетчика 14. Теперь единичный уровень выдается с (i+l)-ro выхода дешифратора 15, открывая уже клапаны (i-j-l) групп в обеих ветвях схемы формирования отклонений. Таким образом

ось измерений сместится в (1+1)-й квант и

процесс усреднения отклонений продлится от

новой оси.

В том случае, когда значение математического ожидания находится в интервале между /-М и (/+1)-м квантами, то через несколько шагов усреднения ось измерения будет нопеременно устанавливаться в данных квантах, при этом соблюдается отношение

ДЛ

/fi

Д М/

где Sj и Sj+i - числа измерений отклонений соответственно от осей Mj и

М/-Ц.

При изменении математического ожидания M(t) ось измерений смещается, сохраняя приведенное выше соотношение, причем скорость этого смещения пропорциональна скорости изменения M(t). Таким образом осуществляется центрирование исследуемого процесса без непосредственного предварительного вычисления оценки значений математического ожидания.

Г7

Предмет изооретения

Устройство для контроля вероятностных характеристик случайных процессов, содержащее дискриминатор уровней, цифровой вычислитель вероятностных характеристик, логические схемы «И и «ИЛИ, схему усреднения, шифраторы и дешифратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит две ветви

формирования отрицательных и положительных отклонений, каждая из которых состоит из т групн по п логических схем «И, одноименные выходы каждой группы соединены со входами соответствующих т-входовых логических схем «ИЛИ, выходы которых подключены ко входу цифрового вычислителя вероятностных характеристик непосредственно и через шифратор, выходы шифраторов подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам схемы усреднения, выходы положительного и отрицательного переполнения которой соединены с прямым и обратным входами дополнительно введенного реверсивного счетчика, соединенного со схемой усреднения, с выходом дискриминатора уровней и со входом цифрового вычислителя вероятностных характеристик, выход реверсивного счетчика соединен с дешифратором, выходы которого подключены к управляющим входам

групп логических схем «И обеих ветвей, другие входы которых соединены с выходами уровней дискриминатора.