СПОСОБ АНАЛИЗА СТАЦИОНАРНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА Советский патент 1973 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть применено для снектрального анализа стационарных случайных процессов, какими могут быть, нанример, шумы циклнчески работающих механизмов н машин.

Известен способ анализа стационарного случайаюго ИрОЦесса, «апри-мер шума циклически работаюш.их лМехаиизмов, состоящий в олределении спектра по Фурье-юреобразованию реализации процесса, представленной дискретной выбор:кой амплитуд оипналюв.

Однако TaiK как диокретная выборка амплитуд сипналов соста вляет1ся из коррелированных значений, в выборке имеется значительпая избыточность информащин. В результате прИ анализе требуется производить значительно больший объем вычислений, вро-ме того, при TaiKOM опросе реализации к измерительной аппаратуре и вычИ1СЛ:ителБным устройствам обработки процесса нредъя1вляют ся вьгсоюле требования с точки зревдия частотных свойство, погрешвостей измерения, сложност1И и т. п.

Предлагаемый способ устраняет в сушествешюй степени отмечанный недостаток и отличается тем, что амплитудные зиачения сигнала запоминают в моменты времени, отсчитываемые в каждом цикле от одного фазового моiisHTa в норядке возраставдия иатервала времени запоминания, пропорщионалкно которым

регулируют фазы гармонических составляюHj.HX Фурье-ореобразо-вания улорядоченной таким образом Выборки сигналов.

Сущность предлагаемого способа заключается в сладуюиюм.

Спектральный анализ по Фурье-преобразовайтию для дисКретной вЫборК1И реализации случайного процесса производится при устаиовлеииИ интервала опроса в соответствии с теоремой Котельииюова. Многие суш;ест1вен::ь е недостатюн, определяемые та1кой выборкой, можНО исключить, применив выборку некоррслированных значений Нмилитуд сигналов. Это означает, что опрос реализации процесса должен произвОдиться через интервал, больший интервала корреляции. Такой опрос можно осушеств,ить с Помощью известных устройств. Случайный процесс при этом должен обладать овой ствами сташюнар1ности н эргодичности.

Для Фурье-преобразощания КОррелированной дискретной выборки надо производить в 1числения произведений значений а1МПЛ1итуд, полученных в онределенный момент Времени, иа значения косинуса и синуса того же момента времени для частот всего диапазона вычис..

Практически это означает, что в спектральных анализаторах по коррелированной выборке реализации должен быть генератор гармонического папрялсе-иия, значения косинусоидальных ,и оИНусоидальных састаВляю|Щих которого подаются на оистемы умножения одновремвнно с подачей ди скретных значений амллитуд прюцеоса.

При некоррелированных выборках отсчеты такого генератора, работающего яезависимо от цикла работы мехаиизма, будут вносить погрешиость при изменении цикл-а. Чем позже производится онрос, тем больше сказывается нестабилвнасть цикла работы механизма л генератора, особенно по более высоким частотНЫМ составляющем.

Снизить погрешиости вычислений для некоррелированной выборки МОЖ1НО, если время onipoca значения амплитуды опроса отсчитывать не от начала анализа процесса, а, например, от начала цикла работы механизма или от другого момента в цикле, но одного и того же во всех циклах. Такие моменты можно получать, например, с помощью датчика угла поворота двигателя .механизма.

Предлагаемое представление времени опроса амплитуд цроцеоса означает, что все значения амплитуд мОЖно представить на интервале времени, равном работы механизма, в Порядке возрастаний значений времени их опроса, отсчитанных от одного и того же момента в разных циклах работы механизма. В результате дискретная некоррелированная выборка амплитуд цредстайляется уже выборкой коррелированных амплитуд (точнее «кваЗИкоррелиров1анных). Положение каждой амплитуды на отрезке времени, равном циклу работы механизма, определяет значение времени в аргументе гармоничесиих оостаъляющих (косинуса и синуса) Фурье-преобразования.

Ал плитуды некоррелированных выборок и значения времени их опроса относительно од;юро и того же момента в каждом цикле работы механизма могут быть практически получены в В(иде сигналов, зафиксированных, например, двоичным счетчикОМ импульсов отметок времени для значений сигналов времени опроса и аналогичным счетчиком для значений амплитуд сигналов датчика процесса, усиленных и поданных на счетчик через Н1реобразователь «аналог- код.

Предмет изобретения

Способ анализа стационарного случайного процесса, например Щума циклически работающих механизмов, основанный на апределешш спектра по Фурье-преобраЗоваНИЮ реализации процес са, представленной дис;кретной выборкой, отличающийся тем, что, с целью сокращения объема вычислений, амплитудные значения сипнала запоминают в моменты времени, отсчитываемые в каждом цикле от судного фазового мо%1ента В порядке возр аста1ния интервала Времени запоминания, пропорц ионально которым регулируют фавы гармонических составляющих сигнала Фурье-преобразования.