УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ Советский патент 1974 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известно многоканальное устройство для измерения корреляционных функций случайных процессов с любым законом распределения вероятностей, содержащее блок управления, состоящий из генератора импульсов опроса, временного селектора, счетчика-делителя частоты, управляющего триггера, блока канальной селекции и запоминания знаков, дещифратора, схему сравнения, генератор равновероятно-распределенного случайного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, включающий собственно аналого-цифровой преобразователь и дискриминатор знака, блок усреднения, состоящий из реверсивных счетчиков импульсов и распределительных схем совпадений. В других известных устройствах применяются на входах аналоговые запоминающие ячейки, многоканальные коммутаторы и переключатель входов, выполненный в виде делителя на два. Однако они не позволяют измерять функцию регрессии, представляющую собой важную вероятностную характеристику, по виду которой может быть принято рещение об эффективности и целесообразности проведения корреляционного анализа. Эта

характеристика важна при исследовании различных нелинейных систем.

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей устройства, которое, помимо аппаратурного определения корреляционных функций, позволяло бы непосредственно измерять функцию регрессии. Это достигается тем, что в устройство введена электронная переключающая схема, сигнальные входы ячеек памяти подключены к соответствующим входным зажимам устройства, а выходы через электронную переключающую схему соединены с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, причем выход

первой ячейки памяти подключен и к сигнальному входу схемы сравнения, выход аналого-цифрового преобразователя через многоканальный коммутатор связан с информационными входами блока усреднения и адресными входами блока управления, синхронизирующий выход которого соединен с управляющими входами электронной переключающей схемы, многоканального коммутатора и аналого-цифрового преобразователя, а также через делитель на два с управляющими входами ячеек памяти.

На чертеже изображена структурная схема описываемого устройства и приняты условные обозначения: 1 - первая аналоговая ячейка

памяти с сигнальным 2 и управляющим 3 входами; 4 - вторая аналоговая ячейка памяти с сигнальным 5 и управляющим 6 входами 7 - схема деления два; 8 - схема сравне ВИЯ со входом 9 дополнительного сигнала сигнальным входом 10, управляющим входом И, положительным выходом 12 и отрицательным выходом 13; 14 - переключатель; 15 - контакт, соединенный с корпусом прибора; 16 - генератор равновероятно-распределенного случайного сигнала; 17 - электронная переключающая схема с сигнальными входал1и 18 н 19 и управляющим входом 20; 21 -двухканальный двухполюсный переключатель с контактами выходными 22 и 23 и входными 24 и 25 второго канала; 26-аналого-цифровой преобразователь с сигнальным входом 27 и управляющим входом 28; 29 - блок управления с опросным выходом 30, синхронизирующим выходом 31, управляющими выходами 32 и 33; 34 - многоканальный коммутатор с управляющим входом 35, сигнальными входами 36 и выходами адресными 37 и информационными 38; 39 - блок усреднения с информационными входами 40, входом 41 вычитающего сигнала, входом 42 суммирующего сигнала, адресными входами 43 н управляющим входом 44. В режиме измерения корреляционных функций двухканальный двухполюсный переключатель 21 замыкается на контакты .22 и 25, а переключатель 14 соединяет вход 9 схемы сравнения 8 с выходом генератора 16. В этом режиме на вход 20 электронной переключающей схемы 17 н вход 35 многоканального коммутатора 34 сигналы управления не ностунают, в результате чего электронная переключающая схема 17 устанавливается в положение, при котором сигнальный вход 27 аналого-цифрового преобразователя 26 соединен только с выходом второй ячейки памяти 4, а многоканальный коммутатор связывает выходы аналого-цифрового преобразователя 26 только с информационными входами 40 блока усреднения 39. В указанном режиме блок управлеиня 29 посылает импульсы опроса на управляющие входы 3, 6, 11 28 и 44 ячеек памяти 1 и 4, схемы сравнения 8, аналого-цифрового преобразователя 26 н блока усредпения 39 соответственно, а также и код адреса на адресные входы 43 блока усреднения 39. В моменты поступления импульсов с синхронизирующего выхода 31 блока управления 29 в ячейках памяти 1 и 4 запоминаются соответствующие значения напряжений реализаций x(t) н y(t), нодводимых ко входам ячеек 2 и 5 соответственно. Период следования импульсов опроса выбирается равным шагу измерения т функции корреляции. Запомненное напряжение во втором канале через электронную переключающую схему 17 поступает на сигнальный вход 27 аналого-цифрового преобразователя 26, где в моменты времени поступления опросных импульсов на его управляющий вход 28 преобразуется в параллельный код, соответствующий значению у (tj), который нодается на информационные входы 40 блока усреднения 39 через многоканальный коммутатор 34. Управляющие импульсы подаются на аналого-цифровой преобразователь 26 с опросного выхода 30 блока управления 29 через интервалы времени пт, где п - число одновременно измеряемых ординат корреляционных функций. Таким образом, код на информационных входах 40 блока усреднения 39 сохраняется в течение времени дт. Запомненное значение напряжения реализации первого канала подводится к сигнальному входу 10 схемы сравнения 8, где в моменты поступления на ее управляющий вход 11 импульсов опроса с синхронизирующего выхода 31 блока управления 29 сравнивается с напряжением U(tk), поступающим с генератора 16 равновероятно-распределенного случайного сигнала на вход 9 схемы сравнения 8. В зависимости от соотнощения сравниваемых напряжений x(th) и U(tii) на соответствующем выходе схемы сравнения 8 появляется сигнал. При этом, если X:(th)U(th), то возникает сигнал на выходе 12, соответствующий «-f-1 ; когда же л;(4)С4} - сигнал на выходе 13 соответствует «-1. Выходы 12 и 13 схемы сравнения 8 связаны с суммирующим 42 и вычитающим 41 входами блока усреднения 39 соответственно. Одновременно с опросом схемы сравнения 8 блок управления 29 вырабатывает код адреса, соответствующий номеру k измеряемой ординаты, и управляющий сигнал, подводимый с выхода 32 на вход 44 блока усреднения 39. Код адреса формируется на выходе 33 блока 29 и подается на вход 43 блока усреднения 39. По адресному коду в блоке усреднения 39 выбирается /С-й канал накопления, соответствующий номеру измеряемой ординаты корреляционной функции. В этот канал проходит од, подаваемый на информационные входы 40 блока 39, через суммирующий или вычитающий вход, в зависимости от того, на каком из входов (42 или 41) имеется сигнал в момент появления управляющего напряжения на входе 44 блока усреднения 39. В результате в канал накопления поступает исло, пропорциональное произведению t/(/)(4), ,((t,; й у + Ч 0....()т Таким образом, в момент tj, когда опрашиаются схема сравнения 8 и аналого-цифроой преобразователь 26, вырабатывается адес, соответствующий первой ординате корреяционной функции. В первый канал накопения блока усреднения 39 ноступает число, ропорциональное произведению J/(;)sgn 2()1

Через интервал т вновь онрашивается схема сравнения и вырабатывается соответствующий код, и во второй канал наконления поступает число, пропорциональное произведению

y(tj)(fj + r}

Через интервал времени (п-1)т в п-ый канал блока усреднения подается число, пропорциональное произведению

y(j}sgn{z fj + (

Затем цикл повторяется.

Так проводятся N циклов, количество которых задается блоком управления. В конце интервала измерения, когда пройдет Л циклов, блок управления 29 прекращает измерение и переводит устройство в режим вывода результатов измерения.

По окончании вычислений в первом канале накопления блока усреднения 39 образуется число, пропорциональное оценке первой ординаты корреляционной функции

y(Q} y(ij}ssn z(fj)l

во втором канале - число, соответствующее ординате (т) в п-м канале - число, пропорциональное оценке п-й ординате

:у («-)т 2 y(fj)sgn{z tj + (

в режиме измерения функции регрессии отключается схема сравнения 8, для чего переключатель 14 замыкается на контакт 15. При этом на выходе 12 постоянно имеется напряжение, в результате чего оказывается отпертым только суммирующий вход 42 блока усреднения 39. Переключатель 21 замыкается на контакты 23 и 24. В этом режиме блок управления 29 посылает импульсы опроса непосредственно на управляющие входы 28, 44, 20 и 35 аналого-цифрового преобразователя 26, блока усреднения 39, электронной переключающей схемы 17 и многоканального коммутатора 34 и через схему деления 7 - на управляющие входы 3 и 6 ячеек памяти 1 и 4. Следовательно, аналого-цифровой преобразователь 26 опращивается в два раза чаще, чем ячейки памяти 1 и 4. Синхронно с аналогоцифровым преобразователем 26 импульсами синхронизации, снимаемыми с выхода 31 блока управления 29, онращиваются электронная переключающая схема 17 и многоканальный коммутатор 34.

Работа устройства при измерении функции регрессии начинается в момент поступления импульса на управляющие входы ячеек памяти 1 и 4, аналого-цифрового преобразователя 26, электронной переключающей схемы 17 и многоканального коммутатора 34. Значения напряжений x(tj) и y(tj) реализаций, подводимых ко входам 2 и 5 соответственно, запоминаются в ячейках памяти 1 и 4 до следующего опроса на время 2т, где т - интервал

опроса аналого-цифрового преобразователя 26. При этом электронная переключающая схема 17 соединяет сигнальный вход 27 преобразователя 26 с выходом ячейки памяти 1,

а многоканальный коммутатор 34 устанавливается в положение, прп котором выходы аналого-цифрового преобразователя 26 подключены к адресным входам блока управления 29. В преобразователе 26 запомненное напряжение первого канала преобразуется в параллельный код, поступающий в блок управления 29. Этот код запоминается в блоке управления 29 на время 2т и подается с его адресных выходов 33 на входы 43 блока усреднеПИЯ 39. В соответствии с поступивщим кодом открывается суммирующий вход /С-го канала накопления, причем номер канала соответствует коду значения запомненного напряжения. Через интервал времени т вновь опращиваются электронная переключающая схема 17, аналого-цифровой преобразователь 26 и многоканальный коммутатор 34. Но теперь электронпая переключающая схема 17 соединяет сигнальный вход 27 преобразователя 26 с выходом ячейки памяти 4, а многоканальный коммутатор 34 подключает выходы аналого-цифрового преобразователя 26 к информационным входам 40 блока усреднения 39. В результате запомненное значение напряжения второго капала подается на преобразователь 26, преобразуется в параллельный код и через .многоканальный коммутатор 34 подводится к информационным входам 40 блока усреднения 39. Одновременно с управляющего выхода 32

блока управления 29 на вход 44 блока усреднения 39 поступает разрещающий сигнал, по которому код значения y(tj) передается с информационных входов 40 блока усреднения 39 в /С-й канал накопления, соответствующий

коду значения x(tj). Затем через интервал т, т. е. в момент времени (/j-|-2T) вновь опрашиваются ячейки памяти 1 и 4, аналого-цифровой преобразователь 26, электронная переключающая схема 17 и коммутатор 34. В блоке усреднения 39 выбирается канал, соответствующий коду значения х (tj- i-2-c). В этот канал при последующем опросе, т. е. в момент времени (j+Зт), поступает код значения г/(/;-1-2т), и цикл повторяется.

Таким образом, в блоке усреднения 39 выбираются каналы накопленпя, строго соответствующие определенным кодам значений x(t) (причем число каналов т 2, где п - разрядность аналого-цифрового преобразователя

26). По истечении .V циклов, в каналах накапливаются соответствующие их номерам коды значений y(t). Иначе говоря, в каждом канале накаплпвается число, пропорциональное оценке ординаты математического ожидания реализации y(t) по значениям реализации x(t). Так в /С-м канале число, пропорциональное оценке

mylXk - (fj}lxk

65 где m yfXk - оценка условного математического ожидания, т. е. ординаты функции регрессии; х/1 - назначенный уровень x(t), относительно которого определяется условное математическое ожидание y(t) в Л-м канале; 2(П I Р x(i} Xk О при x(f) Nii - число значений y(tj), накопленное в /С-м канале (число Л связано с общим числом ЦИКЛОВ Л соотношением N, I где т - число каналов накопления. Совокупность чисел, полученных по истечении /V циклов во всех т каналах накопления блока усреднения, дает совокупность оценок ординат функции регрессии. Результаты измерений выводятся на индикаторное и регистрирующее устройства. Предмет изобретения Устройство для определения вероятностных характеристик случайных процессов, содержащее две аналоговые ячейки памяти, управляющие входы которых подключены к схеме деления па два, а выход первой соединен со схемой сравнения, второй вход которой соединен через переключатель с генератором равновероятно-распределенного сигнала, а выходы подключены соответственно ко входам управления сложением и вычитанием блока усреднения; аналого-цифровой преобразователь, соединенный со входами многоканального коммутатора, управляющий вход которого подключен к блоку управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмол ностей устройства, оно содержит электронную переключающую схему, информационные входы которой подключены соответственно к выходам аналоговых ячеек памяти, управляющий вход соединен с блоком управления, а выход подключен к аналого-цифровому преобразователю; адресные BXQды блока усреднения соединены с блоком управления, адресные входы которого подключены к многоканальному коммутатору, соединенному информационными выходами с блоком усреднения.