Цифровой определитель дисперсии Советский патент 1980 года по МПК G06F17/18 

(54) ЦИФЮВОЙ ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ ДИСПЕРСИИ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть исполь зовано для измерения характеристик случайных сигналов и в системах автоматического контроля и управления. Известно устройство для определения дисперсии случайного процесса Устройство содержи: приемный регистр, логический блок, блок управления и два сумматора, соединенные между собой вентилями. Входы одного из сумматоров с помощью вентилей подключены к приемному регистру, логическому блоку и блоку управления соответственно Это устройство имеет широкую область применения, так как позволяет определять дисперсию одновременно с приходом каждого элемента выборки. Недостатком устройства является существенная методическая погрещность. Наиболее близок; к изобретению по техническому решению цифровой определитель диспер сии, содержащий преобразователь аналог-код, первый выход которого подключен ко входу блока оценки математического ожидания. выход которого соединен со входом компара-, тора, квадратор и умножитель (2. Указанный определитель дисперсии имеет невысокую точность и быстродействие. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия. С этой целью в цифровой определитель дисперсии введены реверсивныйсчетчик, суммирующий счетчик, блок элементов И, ключ, делитель частоты, элемент запрета, генератор импульсов и блок переключения режимов. При этом выход компаратора через квадратор подключен к первому входу умножителя, второй вход которого объединен с первым входом делителя частоты и с первым выходом блока переключения режимов, вход которого подключен ко второму вькоду преобразователя аналог-код. Второй выход блока переключения режимов соединен с первым входом ключа, второй вход которого объединен с первыми входами суммирующего счетчика, блока элементов И и подключен к первому выходу реверсивного счетчика, первый вход которого соединеи с выходом умножителя. Второй вход реверсивного C4eT4Hka объединен с первым входШ элемента запрета, со вторым входом делителя частоты и подключен к выходу ключа,третий вХбД которого соединен с выходом генератора импульсов. Выход делителя частоты подключен ко второму входу элемента запрета, выход которого соединен со вторым входом суммирующего счетчика, выходом подклю енного ко второму входу блока-элементов п. Выход блока элементов И соединен с третьим входом реверсивного счетчика, выход которого является выходом цифрового опреде лители дисперсии. Блок-схема определителя дисперсии представ лейа на чертеже. Цифровой определитель дисперсии содержит преобразователь 1 аналог-код, блок 2 рценки математического ожидания, компаратор 3, квадратор 4, умножитель 5, реверсивный счетчик 6, блок 7 переключения режимов, ключ 8 генератор 9 импульсов, делитель 10 частоты, элемент 11 запрета, суммирующий счетчик 12 и блок 13 элементов И.. Сзтдность изобретения заключается в том, что дисперсия определяется следующим выраже нием: Выразим текущее среднее через предыдущ значение подставим его в выражение (1) .,.,.. Принимая во внимание, что 5 (Xц-Д,.), 1-1 окончательно получим 4-Vi-%r- V, C2V Соотношение (2) и положено в основу раб ты предлагаемого цифрового определителя дис персии. В исходном положении счетчики. 6, 12 наxoдяtcя в нулевом состоянии, ключ 8 закрыт сигналом блока 7 переключений режимов, коэффициенты передачи умножителя 5 и делителя 10 частоШ установлены равными двум. С поступлением каждого элемента выборки, начиная с Т15етьего, они увеличиваются на единицу., Исследуемый случайный процесс K(t) подается на преобразователь 1 аналог-код. По пер вому выходу преобразователя 1 Мгновенные значения исследуемого сигнала (элементы выборки) Х поступают в блок 2 оценки математического ожидания. В блоке оценки математического ожидания определяется текущее среднее Д, с поступлением каждого элемента выборки. С блока оценки математического ожидания каждое значение текущего среднего Ду поступает в компаратор 3, где оно сравнивается с предьщущим средним ц. Разность средних значений А.у,- Ду,- А и, , нач1шая с Ц -2, поступает через квадратор 4 и умножитель 5 с коэффициентом умножения 1. на первый вход (вход вычитания) ревер;я1вного счетчика 6. В результате в счетчике 6 будет записан пополнительный код числа . Так, для двух элементов выборки (И-2) в компараторе 3 образуется разность 2 выходе квадратора 4 Д.А, а на выходе умножителя 5 - число 2 А. А , которое равно дисперсии ID двух элементов выборки. Это число поступает по первому входу (входу вычитания) в реверсивный счетчик 6, в котором оно записывается в дополнительном коде. По второму выхойу преобразователя 1 аналог-код в блок 7 переключения режимов поступают сигналы об окончании каждого элемента выборки Х,. По этим сигналам, начиная со второго элемента выборки Хд , блок переклйчения режимов формирует сигнал управления, который по первому выходу поступает на первый управляющий вход ключа 8. Ключ 8 открывается,, и импульсьГс генератора 9 поступайт на второй, вход (вход сложения) реверсивного счетчика 6, а также на входы делителя 10 частоты и элемента 11 запрета. Элемент запрета срабать1Вает в моменты появления выходных сигналов делителя 10 частоты и в эти моменты не пропускает импульса на вход суммирующего счетчика 12. Остальные импульсы, не кратные М , проходят через элемент 11 запрета и записываются в суммирующем счетчике 12. Так, при определении В на второй вход реверсивного счетчика 6 поступит число импульсов Da а на суммирующий счетчик 12с выхода элемента 11 запрета - число импульсов Dg-.K этому моменту реверсивный счетчик 6 обнуляется и на его выходе появляется сигнал, который поступает на второй управляющий вход э,лёктронного ключа 8, закрьгвая его, на управляющий вход блока 13 элементов И для переноса дополнительного кода (Ря. ) из суммирующего счетчика 12 в реверсивный счетчик б и на щину сброса суммирующего счетчика 12 для установки его в нулевое состояние. Блок 7 переключения режимов формирует ПО. второму выходу сигнал, который поступает