Вычислитель статистических момен-TOB Советский патент 1981 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения числовых характеристик совокупности стационарных и нестационарных случайных процессов с высокой точностью. Известен вычислитель статистических моментов, содержащий цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифро вой преобразователь, ключи, блоки управления, нуль-орган и запоминающее устройство . Однако такой вычислитель очень сложен при аппаратурной реализации и не позволяет измерять многомерные ста истические моменты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вычислитель статистических моментов содержащий последовательно соединенные сумматор и масштабный усилитель, выход которого подключен к одному входу первого переключателя, ко второму входу которого подключен выход логарифматора, а выход ко входу второго переключателя через последовательно соединенные антилогарифмический усилитель и усредняющий усилитель, к управляющему входу которого подключен через блок запрета один выход автоматического регулятора масштаба, второй выход которого подключен к управляющему входу масштабного усилителя и вход которого - к выходу второй из к последовательцо соединенных дифференцирунацих цепочек, один выход второго переключателя подключен к одному входу блотка деления, а второй выход - ко входу запоминающего устройства, выход которого соединен со входом логарифматора и со вторым входом через квадратор блока деления, выход которого подключен ко вхрду первой дифференцирующей цепи 2} . Основным источником погрешности такого вычислителя является аналоговый нелинейный блок-антилогарифмический усилитель, работающий на переменном токе в большом динамическом диапазоне, погрешности которого входят в результат измерения К-ого момента как к(б , где 8 и у -аддитивная и мультипликативная погрешности антилогарифмического усилителя, что не позволяет измерять статистические моменты высоких порядков с погоешностями менее единиц процентов;

если 5 и у более десятков процентов,, что для простых антилогарифмических усилителей, работаю( в большом динамическом диапазоне в большинстве случаев имеет место.,

Целью изобретения является повышение точности вычисления многомерных статистических моментов.

Поставленная цель достигается тем, что вычислитель статистических моментов, содержащий К последовательно соединенных блоков дифференцирования, входной сумматор, разрядные входы которого являются соответственно входами вычислителя, а вы.ход входного сумматора соединен с первым входом масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к выходу логарифматора, а выход через антилогарифмический усилитель соединен с первым входом усредняющего усилителя, выход которого подключен к первому входу второго переключателя выход которого подключен к первому входу блока деления, а второй вход к входу первого запоминающего блока, при этом второй вход усредняющего усилителя, соединен с выходом блока запрета., вход которого подключен к первому выходу автоматического регулятора масштаба, второй выход которого соединен с вторым входом масштабного усилителя, а вход автоматического регулятора масштаба подключен к выходу второго из К последовательно соединенных блоков дифференцирования, содержит третий и четвертый переключатели, блок умножения и второй запоминающий блок, выход которого соединен с первым входом третьего переключателя, выход которого подключен к входу антилогарифматора и второму входу блока деления, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с входом первого из К последовательно соединенных блоков дифференцирования и входом четвертого переключатели, выход которого подключен к входу второго запоминающего блока, при этом второй вход блока умножения соединен с выходом первого запоминающего блока и вторым входом третьего переключателя.

ра чертеже представлена блок-схема вычислителя статистических моментов.

%ычислитель содержит входной сумматор 1, масштабный-усилитель 2, первый переключатель 3, логарифматор 4, второй переключатель 5,антилогарифмический усилитель 6, усредняющий усилитель 7, блок 8 запрета, автоматический регулятор 9 масштаба,,К блоков дифференцирования (10-1)-(10-К) блок 11 деления, первый запоминаквдий блок 12, блок 13 умножения, третий пареклю. чатель 14, второй запоминающий блок .15, четвертый переключатель 16.

Входы входного сумматора 1 являются входами вычислителя, а выходы К дифференцирующих цепочек являются соответствующими выходами вычислителя. Выход сумматора подключен ко входу масштабного усилителя 2, выход которого подключен к одному входу первого переключателя 3, ко второму входу которого подключен выход логарифматора 4 , а выход которого подключен ко входу второго переключателя 5 через последовательно соединенные антилогарифмический усилитель б и усредняю,щий усилитель 7, к управляющему входу которого подключен через блок 8 запрета один выход автоматического регулятора 9 масштаба, второй выход которого подключен к управляющему входу масштабного усилителя 2, и вход которого подключен к выходу второй из К последовательно соединенньлх блоков дифференцирования (10-1)-.О-к), один выход второго переключателя 5 подключен к одному входу блока 11 деления, а второй выход - ко входу запоминакщего устройства 12, выход которого подключен к входу блока 13 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 11 деления и к первому входу третьего переключателя 14, второй вход которого подключен к выходу блока 13 умножения и ко входу первой дифференцирующей цепи(10-1)через последовательно соединенные второе запоминающее устройство 15 и ключ 16, выход переключателя 14 подключен ко входам логарифматора 4 и блока 11 деления.

Вычислитель статистических моментов работает в п тактов. В первом такте переключатели 3,5 и 14 стоят в положений а, ключ 16 замкнут.На входы сумматора 1 поступают сигналы К, Xj, ..., Х, сумма которых у , проходя через масштабный усилитель 2, антилогарифмический усилитель 6 и интегратор 7 принимает значение многомерной производящей функции моментов S:

51уЛ)(иб)(,„

Эта величина фиксируется в запоминающем устройстве 12 и поступает на оди вход умножителя 13 и через логарифматор 4 на клемму б переключателя 3. Во втором такте переклк)чатели 3 и 5 переводят в положение б , тогда .ина IpZp с выхода логарифматора 4 прохсдит через антилогэрифмический усилитель б и интегратор 7 на другой вход схемы 11 деления, на выходе которой образуется величина:

Zjexp(u6)(Uy)er,Zo, а на выходе блока умножения: zJ/exp(uS){itifle«2j

iexp2(j{uS)(uj)/expy(8p(d+y)--ехр 2и+БН у1-0-б) :5expy l-()-ijS(28 2yiSS) 2i,, которая фиксируется в запоминающем устройстве 15. В третьем такте ключ 16 размыкают, а переключатель 14 переводят в положение б, при этом вели чина 2ц поступает на один вход делителя 11 и через логарифматор 4, анти логарифмический усилитель б, интегра тор 7 на другой вход делителя 11, на выходе которого образуется величина: Z,)(i-y)en2.i,. а на выходе блока умножения: ZpT,, )H jrienZ l expi)(US)(.yb8 -y -2y6 -2Sif $ y expij lU5)(Ujf)(-62-y -2y82.26y2-8V) (64|f4b) .Ib f 2y8426iy j 2g2)j; которую можно рассматривать как вто рой скорректиров анный peзyл тaт изме рения производящей функции моментов содержащий погрешность 1ретьего пог рядка Мсшости. Следующие скорректир . ванные результаты получают так: переключатель 14 ставят в положение в а ключ 16 замыкают, затем, ключ 16 разлелкают, а переключатёль-14 ставя в положение б. При этом на выходе умножения 13 последовательно третий четвертый и т.д. скорректированные результаты Z, Z,..., Z,, причем Z,expij i 4 r(6.4y.jpS)- (5.у2,.у 5 )5. является результатом измерения прои водящей функции моментов с погрешностью i+1-го порядка малости. Пр достижении требуемой точности полученную величину S последовательно дифференцируют К раз блоками дифференцирования (10-1)(10-К). При этом погрешность измерения К-ого момента не превышает величины K( Таким образом, вычислитель стати тических моментов выгодно о.тличаетс от известных, так как позволяет опр делять одномерные и многомерные ста тистические моменты с наперед заданной точностью, применяя простые, надежные и дешевые блоки для построения вычислителей статистических моментов с самыми высокими метрологическими характеристиками. Формула изобретения Вычислитель статистических моментов, содержащий К последовательно соединенных блоков дифференцирования, входной сумматор, разрядные входы которого являются соответственно входами вычислителя, а быход входного сумматора соединен с первым входом масштабного усилителя, выход которого соединен с первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к выходу логарифма тора, а вы-: ход - через антилогарифмический усилитель соединен с первым входом ус.редняющего усилителя, выход которого подключен к первому входу второго переключателя, выход которого подключен к первому входу блока деления, а второй вход - к входу первого запоминающего блока, при этом второй вход усредняющего усилителя соединен с выходом блока запрета, вход которого подключен к первому выходу автоматического регулятора масштаба, второй выход которого соединен с вторым входом масштабного усилителя, а вход автоматического регулятора масштаба подключен к выходу второго из К последовательно соединенных блоков дифференцирования, отличающийс я тем, чуо, с целью повьаиения точности вычисления, вычислитель содержит третий и четвертый переключатели, блок умножения и второй запоминающий блок, выход которого соединен с первым входом третьего переключателя, Выход которого подключен к входу ан-Тилогарифматора и -второму входу блока деления, выход которого соединен с первьш входом блока умножения, выход которого соединен с входом первого из к последовательно соединенных блоков дифференцирования и входом четвертого переключателя, выход которого подключен к входу второго запоминакяцего блока, при этом второй вход блока умножения соединен с выходсм первого запоминающего блока и вторым входом третьего переключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 385284, кл. G Об q 7/52, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2556264/18-24, кл. Q 06 Q 7/52, 1977 (прототип).