Устройство для определения параметров аппроксимирующей экспоненциально-косинусной корреляционной функции Советский патент 1980 года по МПК G06G7/19 

I

Изобретение относится к специализированным средствам вьгаислительной и измерительной техники, предназначенных для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известно устройство для определения параметров экспоневдиально-косинусных корреляционных функций (КФ), содергжащее в каждом из двух каналов последовательно соединенные регулируемый фильтр экспоненциального сглаживания, блок умножения, подключенный вторым входом вместе с входом фильтра к выходу блока номирования, блок усредне-, кия, к выходу которого в первом канале подключены последовательно соединенные схема сравнения, блок регулировки . раметра, выход которого подключен к управляющим входам регулируемых, фильтров, второй вход схемы сравнения подклю-зд чен к выходу источника постоянного напряжения fl .

Недостаток устройства состоит в TON что значения параметров модели опред

ляются посредством дополнительных вычислений по результатам измерения и, что самое главное, не обеспечивается минимум погрешности аппроксимации корреяяционн(й1 функции исследуемого процесса выбранной моделью.

Известно также устройство для qppeделения параметров аппркжсимирующей экспоненциально-косинусной корреляционной функции, содержащее блок нормирования, первый вход которого является входом устройства, а выход подключен к .первому входу первого блока вычитания, выход которого соединен с первым В.ХОДОМ блока умножения, выход которого пощслючен ко входу первого регулируемого фильтра, выход которого подключен ко входу второго регулируемого фильтра, выход которого соединен с первым входом- первого ключа, ВЬРСОД которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен через первый блок усреднения tt первым входом второго блока вычитаниЧл второй 1ВХОД которого подключен к первому выходу источника этапонньк на пряжений а выкод через блок регулировки параметра соединен с управляющими входами первого и второго регулируемых фильтров, выход первого из подключен к первому аходу второго ключа выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, выход кото рого подключен ко входу второго блока усреднения, второй выход.источника эталонных напряжений соединен со вторыми входами блока нормирования и первого блока вычитания JT/SJ, Однако для обеспечения сходимости процесса подстройки параметров к оптимальным, т.е. обеспечивающим минимум квадратической погрешности аппроксимации необходимо априори знать ориентировочные значения оптимальных параметров поскольку Б основу функционирования устройства положено условие обеспечения эк тремума погрешности аппроксимации. Это обстоятельство значительно сужает область применения устройства поскольку о ограничивается процессами, для которых возможно .установить начальные значения параметров такими, чтобы при регулировк они сошлись к оптимальным. Кроме того, функциональные возможности устройства ограничиваются определением параметров экспоненциально-косинусной модели корреляционной функции и любое расширение фушщиональных возможностей измерительного устройства ока зьшается очень полезным в практическом корреляционном анализе. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет получения оценки интервала корреляции исследуемого процесса. Эта цель достигается тем, что в устройство введены третий блок вычитания, блок определения максимума, генератор синусоидального сигнала и сумматор, вхо ды которого соединены соответственно с выходом блока нормирования и со вторым ВЬРСОДОМ источника эталонных напряжений а выход подключен ко вторым входам вто рого и треЕьего блоков умножения, вход блока определения максимума соединен с выходом третьего блока вычитания, аходы которого подключены соответственно к первому выходу источника эталонных напряжений и к выходу второго блока усреднения, выход блока определения мак симума через генератор синусоидального сигнала подключен ко вторым входам первого блока умножения, первого и второго ключей. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит блок -1 нормирования, блок 2 вычитания, источник 3 эталонных напряжений, величины которых связаны с дисперсией D хн нормированного процесса ц Ci) следующими соотношениями„ JBiH.. ., , Ц - 8 г- cyMMaiop 4, блок 5 умножения, регулируемые фильтры 6, 7 с передаточными функциями W(P -. 17Х где оС - параметр фильтров, в ичина которого принимается:в качестве оценки показателя затухания экспоненциальнокосинусной модели КФ, ключи 8 (аналоговые), информационные входы которых подключены к выходам соответствуюЩИ.Х фильтров, блоки 9 умножения, блоки 10 усреднения, блоки 11 вычитания, блок 12 регулировки параметра фильтров, блок 13 определения максимума, генератор 14 синусоидального сигнала с регулируемой частотой Уо величина которой принимается в качестве оценки частоты колебаний экспоненциально-косинусной модели КФ5 управляющий вход генератора подключен к вькоду блока 13. Устройство работает следующим образом. При поступлении на аход блока 1 нормирования, являющийся входом устройства центрированной реализации случайного про десса )v(t), блок 12 регулировки параметра изменяет величину параметра об регулируемьк фильтров 6, 7 до обнуления сигйала Ct.) на вькоде блока 11 вычитания первого канала, в то же время блок определения максимума изменяет частоту генератора 14 синусоидального сигнала, устанавливая ее такой, чтобы выполнялось условиеО (.Ъ -т ах-Установившиеся значения napaivierpa d. фильтра iH частоты СОо принимаются в качестве оценок параметров КФ. pgCC,AjU;o)e co5u;o-c, аппроксимирующей КФР tt псспедуемого процесса я(bl по минимуму квадратической погрешности со A (,oC,(j0 lldr--miin (4) Сигнал 1) (.t) на выходе блока 11 вычитания второго канала принимается в качестве оценки Т квадратическогр интервала корреляции и. отличается от последнего на величину д . . Справедливость этих утверждений мо доказать путем следующи.х рассуждений. Вькодной сигнал V tt) блока 11 вычи тания . первого канала в уЬтановившемся режиме определяется следующим выражениемV ) bw (t)) )11Ле- о siti{u(-c)-«-4 5 c-t--ir).O;. Tt .. где tre -импульсная характеристика фильтра, составленного из фильтров 6, Выходной сигнал tt) блока 11 вычи тания второго канала в установивщемся режиме определяется выражением D(t)) с,п ( /-., -11 ( u).-i;)-u, ,(6 которое после преобразований можно заг писать в следующем виде л))у I p(-tr)ae cosuujj-car- 1сл.е COSOLI-C dtr- vvtaik о о8 Описываемое устройство позволяет определять параметры экспоненциальнокосинусной корреляционной функции, аппр ксимирующей КФ анализируемого про- . цесса по минимуму квадратической погрешности. Сигнал Л) Ot), описьшаемый выражение (7), отличается сгг величины квадратичного интервала корреляции на величину квадрат еской погрешности й , миними зируемой, как уже отмечалось, в Данном устройстве выбором параметров ci,4Wo м жет быть принят в качестве приближенн оценки квадратического интервала корреляции Гц . Следует заметить, что поскольку величина квадратическон iiorpsui- ности всегда положительна, т, а. д 0; оценка интервала корреляции будет заниженной, т.е. Таким образом, данное устройство имеет следующие преимущества: регулировка йараметра фильтров и частоты генератора ведется так, что величина погрешности л изменяется всегда к своему минимуму; некоторое усложнение аппаратурttoro оформления предлагаемого устройства происходит за счет включеШя устройства поиска максимума, однако замена регулируамого генератора ортогональных сиг налов на генератор синусоидального сирнала является его существенным упрощением} кроме того устройство позволяет, оценивать, квадратический интервал корреляции. Формула изобре тения Устройство для определения параметров аппроксикшрующей экспоненциальноксжинусной корреляционной функции, содержащее блок нормирования, первый вход которого является кходом устройства, а выход подключен к первом - входу первого блока вычитаний, вькод которого соединен с первым аходом первого блока умножения, выход которого подключен ко входу первого регулируемого фильтра, выход которого подключен ко входу второго регулируемого фильтра, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к первому нходу второго блока умножения, выход которого соединен через первый блок усреднения с аервым аходом второго блока вычитания, второй аход которого подключен к первому выходу источника эталонных напряжений, а выход через блок регулировки параметра соединен с управляющими входами первого и второго регулируемых фильтров, выход первого из которых подключен к первому нходу йторого ключа, выход которого соединен b первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен ко нходу второго блока усреднения, второй выход источника эталонных напряжений соединен со вторыми -входами блока нормирования и первого блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет получения оценки интервала корреляции, в устройство вве . , .. W7 w« ч: |дены третий блок вычитания блок опре1двления максимума, геиератор синусои дапького сигнала и сумматор, аходы ко торого соединены соответственно с выходом блока нормирования и со вторым выходом источника эталонных напряжений, а выход подключен ко вторым второго и третьего блоков умножения, аход блока определения максимума соединен с выходом третьего блока вычй1 ння, входы которого подключены соответственно к первому выходу источника эталонных напряжений и к выходу 8 второго блока усреднения, выход блока определения максимума через генератор синусоидального сигнала подключен ко вторым аходам первого блока умножения, первого и второго ключей. Источники информации, принятью во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР NO 456278, кл. G 06 Q 7/19, 1973. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 240 74ОО/18-24, кл. О 06 в 7/19, 1977.