УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫБРОСОВ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ Советский патент 1974 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для определения статистических параметров выбросов случайных процессов. Знание этих оценок необходимо для решения ряда практических задач, например, при анализе действия полезных сигналов и флюктуационных по.мех на эле1ктронное реле и триггеры, а также на другие устройства, обладающие пороговыми эффектами; расчете на прочность механических материалов, находящихся под воздействием случайных нагрузок; исследовании вопросов надежности аппаратуры; обработке результатов измерений, сопровождающихся случайными погрещностями.

В настоящее время задача определения оценок статистических параметров выбросов случайных процессов решается на универсальных ЦВМ, что, как правило, требует предварительного накопления информации и ее обработки.

Известно устройство, построенное на основе преобразования случайного процесса знаковыми функциями с помощью знаковой схемы. Однако известное устройство не позволяет определять такие параметры выбросов случайного процесса, как Л (Е) - оценка средней частоты выбросов, М (К) - оценка средней длительности интервалов X между выбросами, Л1(т)-оценка средней длительности т выбросов над уровнем Е.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается введением в предлагаемое устройство двух дополнительных счетчиков импульсов, подключенных соответственно к выходам зна:ковой схемы и логической схемы «И, и блока вычисления ), М(г), подключенного к выходам этих счетчиков, а также к выходу другого счетчика импульсов.

Это позволило использовать предлагаемое устройство для решения вышеназванной задачи.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Входная клемма 1 устройства соединена с входом знаковой схемы 2, где осуществляется преобразование случайного процесса оператором Sign. Знаковая схема 2 имеет два выхода, «1 и «О, которые через схемы логического умножения «И 3 и 4 соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера 5, один из выходов которого через дифференцирующую цепочку 6 подключен к входу счетчика импульсов 7. Все нулевые выходы разрядных триггеров счетчика импульсов 7 соединены с входами многовходовой схемы «ИЛИ 8, выход которой заведен на вторые входы схем логического умножения «И 3, 4, 9. Выход логической схемы «И 9

подключен к пересчетной схеме 10 (обычный счетчик импульсов) с количеством разрядов.

равным количеству разрядов счетчика импульсов 11, предназначенного для подсчета числа имлульсов опроса за время анализа t, постулающих с генератора олроса 12. Счетчик импульсов 13 служит для подсчета

л

2 sign л: ), и соединен с выходом «1 зна1 1

КОБОЙ схемы. Выходы счетчиков импульсов 14, lil, 13 соединены с входом блока 15 вычисления оценок М (X), УИ (т).

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый случайный процесс x(t) поступает на вход знаковой схемы 2, где происходит его преобразование оператором Sign:

с-и: Ь 6СЛИ JC(,)

Sign x(t,)

10, если x(

где Е - уровень, относительно которого вычисляется оценка параметра выброса.

В моменты опросов, определяемые частотой работы генератора 12, появляются импульсы на выходе «,1 знаковой схемы 2, если реализуется случайный процесс x(ti)E, и на выходе «О, если реализуется случайный процесс x(ti) Е. Импульсы с выходов знаковой схемы 2 проходят через схему логического умножения «И 3 или 4, перебрасывая триггер 5 в соответствующее положение. Триггер 5 перебрасывается каждый раз, когда

Sign X (ti) Sign л: (-i),

т. е. когда происходит переход преобразованного оператором Sign случайного процесса через уровень Е. Если заранее зафиксировать число k этих переходов, то оценка средней частоты выбросов //() выразится как k Fj{Signx(ti)

N(E).,

где t - -время анализа случайного процесса, т. е. время, в течение которого произойдет зафиксированное число k переходов случайного прОЦесса через уровень Е, а

Sign(,)}

I 1, если Sign х(})т Sign x(ti-{), 1 О, если Sign x(fi) Sign x(fi-i).

Отсчет времени анализа t производится следующим образом.

Одновременно с моментом первого опроса начинается постутление импульсов на пересчетную схему 10 через схему логического умножения «И 9. Эта схема пропускает импульсы, так как есть «подпор, создаваемый с помощью схемы «ИЛИ 8 от счетчика импульсов 7. Пересчетная схема 10 считает импульсы от генератора опроса 12, число-разрядов этой схемы равно числу разрядов счетчика 7. Импульсы с выхода пересчетной схемы считаются счетчиком 14. Как только в счетчике 7 оказывается сосчитанным число импульсов k, через логическую схему «ИЛИ

8 снимается «подпор со схем логического умножения «И 3, 4, 9, прекращается прохождение импульсов через схемы 3 и 4 от знаковой схемы 2 на триггер и соответственно на счетчик импульсов 7, а также через схему «И 9 - от генератора импульсов. Таким образом, в счетчике импульсов .14 оказывается сосчитанным число импульсов, пропорциональное величине, обратной N(E).

Одновременно с вычислением N(E) устройство вычисляет также оценку М SignA; (ti) , необходимую для выч-исления Л1 (К) и М(т). Как известно, оценка математического ожидания (среднего значения) длительностей

К между выбросами определяется как

С,

Г W(x)dx,

М (X) N(E)

где W(x)dx - одномерная плотность распределения вероятностей случайного процесса x(t). Если преобразовать случайный процесс x(t) оператором Sign так, как указано выше, то

и

С W(x}dx

М (X) :

N(E)

P{x(ii)E} J.(

(1) N (Е)N (Е)

Аналогично можно получить выражение для оценки среднего значения длительностей т вьибросов над уровнем Е, определяемое как

(т) f U7 Ы dx.(2)

М

N(E) ,

Очевидно, что исходя из (2), можно записать

/,ч Р {X (tj) Е М Sign X (ti)} .3, (E)N(E)

В качестве оценки Л1 {Sign л; (ij)} принимается оценка вида

л

М 1 Sign x(fi)} - . у. Sign X (if),

где п - число импульсов опроса знаковой

схемы.

Вычисление оценки Ж {Sign x{ti)} в пред-, латаемом устройстве осуществляется следующим образом.

К выходу «1 знаковой схемы подключен вход счетчика импульсов 13, который произл

ВОДИТ подсчет 2 {SignA:(,)}; одновременно

с этим счетчиком импульсов 11, подключенным к выходу схемы логического умножения

«И 9, производится подсчет числа импульсов

опроса знаковой схемы. Результаты подсчета со счетчиков 14, И,

13 поступают в блок 15 вычисления М (К} и М(т), где происходит вычисление оценок

искомых параметров выбросов согласно выражениям (1) и (3).

Предмет изоб1ретения

Устройство для определения статистических параметров выбросов случайных процессов, содержащее знаковую схему, вход которой соединен с входом устройства, а единичный и нулевой выходы подключены к первым входам первой и второй схем «И соответственно, выходы которых подключены к триггеру, а выход триггера через дифференцирующую цепочку подключен к входу первого счетчика импульсов, выход которого через схему «ИЛИ соединен с вторыми входами первой

и второй схем «И и с первым входом третьей схемы «И, вторым входом связанной с генератором опроса, а выходом через пересчетную схему - с входом второго счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит дополнительные счетчики импульсов и вычислительный блок, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика имлульсов, второй и третий выходы подключены к выходам соответственно первого и второго дополнительных счетчиков импульсов, входы которых соединены соответственно с выходом третьей схемы «И и с единичным выходом знаковой схемы.