Устройство для получения оценки математического ожидания Советский патент 1979 года по МПК G06F17/18 

Изобретение относится к специализированный средствам вычислительной техники и может быть применено для анализа случайного процесса. Известно устройство для получения среднего значения, содержащее счетчики, формирователь и элемент И 1. Наиболее близким является -устройство для оценки математического ожидания, содержащее преобразователь аналоговой величины в число импульсов, информационный вход которого яв ляется информационным входом устройства, счетчик числа реализаций, выходы которого соединены с управляющими входами управляе мого делителя частоты с управляемым коэф фициентом деления 2. Недостаток известных устройств - в низко точности оценки математического ожидания сл чайного процесса. Это связано с тем, что в известных устройствах среднее значение на i-щаге реализации находится в соответствии с выражением: ,.,-b / гдв Nj,- - среднее значение, полученное к началу i реализаЦш ; - число импульсов, полученное как Щ1фровое представление аналогового значения во время i реализации. Отсюда видно, что при работе известного устройства происходит накопление ошибки оценки математического ожидания, так как сумма членов ряда, состоящего из чисел, обратных натуральному ряду чисел, стремится к .бесконечности. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности устройства для получения оценки математического ожидания. Для зтого в устройство для получения оценки математического ожидания введены счетчикформирователь, разностный счетчик, вычитающий счетчик, счетчик результата, генератор тактовых импульсов, элементы И, элементы ИЛИ, формирователи, miBepiop и ключ, причем выход генератора тактовых импульсов со счетным входом счетчика формирователя и первыми входами первого и второго элементов и, выход счетчика-формирователя соедш1ен с входами формирователей, инвертора и вторы ми входами второго и третьего элементов И, первый вход и выход третьего элемента И сое динены соответственно с выходом преобразователя аналоговой величины в число импульсов и входом суммирования разностного счетчика, выход которого соединен с первым входом четвертого и вторым входом первого элементов И, третий вход первого элемента И соединен с выходом инвертора, выход первого фор мирователя соединен с управляющим входом преобразователя аналоговой величины в число импульсов, входом установки в ноль разностного счетчика, счетным входом счетчика реализаций, первым входом первого элемента ИЛИ и управляющим входом ключа, выход второго формирователя coeMtmeH со вторым входом первого элемента ИЛИ-, выход которого соединен с входом установки в ноль управляемого делителя частоты, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы к.оторых соединены соответстветю с входами сложения и вычитания счетчику результата, выходы которого сое динены с входами ключа, выходы ключа соединены с установочными входами вычитающего счетчика, выход которого соединен с первым .входом пятого и третьим входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с вычитающим входом разностного счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным вх дом делителя частоты, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и счетным входом вычитающего счетчика, а управляющий вход счетчика-формирователя является вторым входом устройства. Блок-схема предлагаемого устройства для получения оценки математического ожидания показана на чертеже. Оно содержит преобразователь 1 аналоговой величины в число импульсов, счетчик 2 числа реализаций, делитель 3 с управляемым коэффициентом деления, счетчик-формирователь 4, разностный счетчик 5, вычитающий счетчик 6, счетчик результата 7, генератор 8 тактовых импульсов, элементы И 9, 10, 11, 12, 13, элементы ИЛИ 14 и 15, формирователи 16 и 17, инвертор 18 и ключ 19. При этом информационный вход преобразователя 1 аналоговой величюгы в число импульсов соедине с входом устройства для получения оценки математического ожидания, а выходы счетчика 2 числа реализаций соедт1еиы с управляющими входами управляемого делителя 3 часто ты. Выход генератора 8 тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика-формирователя 4 и первыми входами первого 9 и второго 10 элементов И, выход счетчика формирователя 4 соединен с входами первого и второго формирователей 16 и 17, инвертора 18 и вторыми входами второго 10 и третьего 11 элементов И. Первый вход и выход третьего элемента И 11 соединены соответственно с выходом преобразователя 1 аналоговой величины в число импульсов и входом суммирования разностного счетчика 5, выход которого соединен с первым входом четвертого 12 и вторым входом первого 9 элементов И. Третий вход первого элемента И 9 соединен с выходом инвертора 18, выход первого формирователя 16 соединен с управляющим входом преобразователя 1 аналоговой вели ины в число импульсов, входом установки в ноль разностного счетчика 5, счетным входом счетчика 2 реализаций, первым входом первого элемента ИЛИ 14 и управляющим входом ключа 19. Выход второго формирователя 17 соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с входом установки в ноль делителя 3 частоты с управляемым коэффициентом деления, выход которого соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами сложения и вычитания счетчика 7 результата. Выходы счетчика 7 результата с установочными входами вычитающего счетчика 6, выход которого соединен с первым входом пятого 13 и третьим входом второго элементов И 10. Выход первого элемента И 9 соедт1ен с вычитающим входом разностного счетчика 5 и первым входом второго элемента ИЛИ 15, выход которого соединен со счетным входом делителя 3 частоты с управляемым коэффициентом деления. Выход второго элемента И 10 соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 15 и счетным входом вычитающего счетчика 6, а управляющие входы счетчика-формирователя 4 являются управляющими входами устройства. Предлагаемое устройство для получения оценки математического ож шания работает следующим образом. В счетчике результата находится значение оценки математического ожвдания, вычисленное на предыдущем шаге измерений . Начало нового щага измерения определяется появлением импульса на выходе счетчика формирователя. Этот импульс поступает на вход первого формирователя 16, который формирует на своем выходе импульс по переднему ()ропту импульса на входе. Сформированный импульс посгупает на вхо.чь установки в ноль делителя 3 частоты с управляемым коэффициентом деления черс:; пемсит ИЛИ 14 и разностного счетчика 5, переводя их в нулевое состоявде, этот же импульс поступает на управляющий вход ключа 19, обеспечивая запись в вычитающий счетчик 6 величины fsij-i, а также на вход счетчика 2 реализащш, увеличивая его содержание на единицу, и на управляющий вход преобразователя аналоговой величины в число импульсов, обеспечивая преобразование аналогового значения i реализации случайного процесса в число импульсов, которые через элемент И 11 считаются разностным счетчиком 5. Импульсы от генератора 8 такто вых импульсов через элемент И 10 и элемент ИЛИ 15 поступают на счетный вход делителя 3 частоты с управляемым коэффициентом деления, а с его выхода, с чаете ой в i раз меньшей, так как коэффициент деления определяется кодом на выходах счетчика 2 реализаций, поступают на вьиитающий вход счетчика 7 через элемент И 13. До тех пор пока в вычитающем счетчике 6 не установится нулевой код, фиксируемый на выходе этого сче чика и блокирующий дальнейшее поступление импульсов через элементы И 10 и 13, после чего в счетчике реализаций фиксируется величина Ni«i- . После окотанля са на выходе счетчика-формирователя 4, импульсы от генератора 8 тактовых импульсов поступают череэ элемент И 9 на вход вычитания разностного счетчика и через элемент ИЛИ 15 на вход делителя 3 частоть с переменным коэффициентом деления, имп яьсы на выходе которого с частотой в i раз меньшей поступают на вход сложения счетчика реализа1ЩЙ до тех пор пока в разностном счетчике 5 не установится код, равный нулю, который с выхода разностного счетчика поступает на входы элементов И 9 и 12, прекращая дальнейшее поступление импульсов. В счетчике результата будет накоплено число: так как 1 f Ы, Таким образом, полученное значение точно описывает оценку математического ожидания случайного процесса. Предлагаемое изобретение обеспечивает полу чение точной оценки математического ожидания случайного процесса в следующем режиме т.е. по мере появления реализашж. что позволяет повысить точность аппаратуры, используемой для анализа с.гпчайных процессов. Формула нзоЬретепия Устройство для пол) оценки математического ожвдания, содержащее преобразователь аналоговой велячинь в число UNffly.rTbcoB, информациошйш вход которого является кнформаiijiomibiM входом устройства, счетчик числа реализащ«, выходы которого соединены с управляющ}а1и входами управляемого делителя частоты, отличающееся тем, что, с делью повышения точности получаемой Ьценки математического ожидания, в него дополнительно введены счетчик-формирователь, разност1 Ь Й счетчик, В1)1читаю5инй счетчик, счетчик результата, генератор тактовьг импульсов, элемегггы И, злемеитг ИЛИ, фоглифователи, 1швертор и ключ, при этом выход генграгора тактовых импу.пьсоБ сое, со счетным входом счетчика-формирователк п первь мп входами первого и второго элементов И, выход счетчика-формирователя соединен с входами форМ фователей, зпгвертсра и втог-,,,-,); вхо.аами второго и третьего эле снюв И, первый вход П выход третьего элемента И соединены соответственно с выходом преобразователя аналоговой всличмны в число импульсов н входом суммирования разностного счетчг.ка, выход которого соединен с первым входом четвертого н вторым входом первого элементов И, третий вход первого элемеша И сосдги.ен с выходом 1П вергора, первого форми.рователя соедпиен с управляюЛ-ЧМ вxoдo 5 прсобргзоЕателя аналоговой Benswmfb; в число 1 ;иульсов, входом устшювк в ноль разиосткого счетчика, счетны. входом счетчшо числа реализаций, первь м входом первого элемента ИЛИ м управляюпщм входом ключа, выход второго формирователя соединит со втopы входом первого э.псмеита ИЛИ, выход которого соединен с входом устаповкл п иол;- управляемого делителя частоты., выход v;cTOporo соединен с Вторымп входам) четвертого н пятого элементов И, выходы которых соедшеиы соответственно с входами сложения и вычитания счетчика результата, выходы которого cocjSiiiCHbi с входами ключа, выходь ключа соединены с установочными входами вь Ч1ггак;;:ич 1 счетчика, выход которого соед5шсп с первым входом пятого и третьим входом второго .элемента И, выход первого элемета И сосл.ииеи с вычитающим входом разностного счетчика и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, выход пторого элемента И соединен с nropt.iM входом второго элеменп ИЛИ и счетным входом вычитающего счетчика, а управляющий вход счетчика - формирователя является управляющим входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1.Авторское свидетельство СССР № 424081, кл. G 01 R 23/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 333712, кл. Н 03 К 23/24, 1970.