Устройство для определения момента изменения свойств случайных величин Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для анализа ста тистических свойств случайных процессов. Известно устройство для определения момента изменения свойств нормального шума с экспоненциальной корреляционной функцией, параметры которой могут принимать две определенные пары значений, содержащее бло задержки, блок определения разности квадраторы, сумматор, схему сравнения, усредняющую цепь 1. Недостатком устройства является ограниченность области применения, обусловленная нормальностью распред ления и знанием параметров корреляционной ФУНКЦИИ. На практике часто такими сведениями экспериментатор не располагает., Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ана лизатор случайных процессов, содержащий сумматор, два ключа, экстрапо лятор, вычислитель текущей дисперси блок памяти, блок деления, блок управления, амплитудный селектор,блок регистрации, анализатор длительност сигнала. Анализатор позволяет произ водить выявление участков ненормальности работы аппаратуры или изменения режимов ее работы Г2 . Однако устройство требует предварительной настройки, связанной с установлением порогов и уровней значимости, величина которых зависит от регулируемого параметра Т. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет автоматизации процесса настройки. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения момента изменения свойств случайных вегличин, содержащее блок регистрации, сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, введены первый и второй регистры, интерполятор и блок определения экстремума, первый выход которого подключен к первому входу блока регистрации, информационным входам первого и второго регистра и второму входу ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму ,входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации и входом интерполятора,выход которого подключен к входу блока определения экстремума, второй выход которого соединен с третьим входом ключа. При оперативном контроле работоспособности системы, контроле нормальности протекания производственн го или природного процесса возникае задача оценки момента изменения характеристик этих процессов. Как пра вило, это реЫение надо принимать по результатам измерений, являкнцихся случайными величинами или случайными процессами. Таким образом, задач заключается в оценке фйкта и момент изменения статистических характерис тик случайных величин, таких, напр мер, как математическое ожидание ил дисперсия. Причем для повышения опе ративности саму оценку математического ожидания или дисперсии можно и не производить. Важно оценить лиш момент изменения этих величин. Работа устройства основана на существовании максимума у величины У. , являющейся оглаженными значения ми случайной величины Sj , которая о ределяется следующим образом S-b«AS(lX,.,.,|-IX.,j.|), где X - реализация центрированной случайной величины ft, пост пающей на вход устройства; к - размер скользящего интерва i - текущий номер реализации случайной величины внутри скользящего интервала J - текущий номер обрабатываемого скользящего интервала j 1/1/N-K + 1; N - общий объем выборки, посту пающий на вход устройства Пример 1. Пусть имеется всего В реализаций случайной велич ны X , Х, X j,X , X , X ,XY , X д. Примем К 4. Тогда процесс на хождения S- равен .. l.hh ; Ц Х4Х,,Х2., 5 1(1X544)1(. :. XbX5X4Xj-, , j-rpsfbVe 4 14 5Пример 2. Пусть имеется реализаций случайной величины, пр чем вторые 8 получаются удвоением первых 8. l-20211iJl М-4042242. Выбираем К 6. Тогда Si принимает следующие значения J 1234 5 б 8 9 10 11 S.J б 4 2 2 10 8 10 14 12 - 8 4. ,е. при j. 8 имеется максимум. В устройстве, чтобы исключить лучайные колебания случайной величины S,j , ее значения сглаживаются и о максимуме принимается решение по сглаженным значениям. . Таким образом, если происходит изменение, например, среднего значения средней величины или дисперсии, то при движении скользящего интервала, содержащего К чисел, вправо сумма разностей чисел, расположенных друг относительно друга в прямом и обратном порядке, достигает мaкcи ;Iyмa, как только К/2 значений чисел принимает значения, случайноой величины с новым математическим ожиданием или дисперсией. На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит ключ 1,регистры 2. и 3/ сумматор 4, интерполятор 5, блок бопределения экстремума, блок 7 регистрации. Устройство работает следующим образом. Первые К значений центрированной случайной величины поступают через первый вход ключа 1 на регистры 2 и 3, где запоминается их значение. В сумматоре 4 производится вычисление суммы разностей синхронно считываемых чисел в прямом (с регистра 2) и в обратном порядке (с регистра 3). С выхода суммйтора 4 полученное значение поступает на первый вход блока 7 регистрации, где фиксируется эта величина, и на вход интерполятора 5, в котором производится сглаживание этих величин с помощью одного из one- раторов, например скользящего среднего. Сглаженные значения с выхода интерполятора 5 поступают на вход блока 6 определения экстремума (максимума) . Если максимум не обнаружен, то с первого выхода блока б подается сигнал на второй вход ключа 1, по которому ключ 1 пропускает от 1 до m (m k; чисел на входы регистров 2 и 3, в которых производится сдвиг кода влево на 1 или m чисел, и запоминание поступившей новой порции на освободившееся справа место. Если экстремум обнаружен, то сигнал с .второго выхода блока б определения экстремума поступает на второй вход блока 7 регистрации, на вторые выхода регистров 2 и 3, которые в этом

случае обнуляются, и на третий вход ключа 1, который по этому сигналу пропускает очередную порцию К чисел иа регистры 2 и 3.

Предлагаемое устройство позволяет определить момент изменения характеристик случайной величины. При этом отпадает необходимость определения и выставления пороговых значений,что Значительно упрощает процесс наладки устройства. Кроме того, устройство не требует переналадки при изменении режима работы устройства.

Формула изобретения Устройство для определения момента изменения.свойств случайных величин, содержащее блок регистрации,сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содер-г жит первый и второй регистры, интерполятор и блок определения экстрему

ма, первый выход которого подключен к первому входу блока регистрации, информационным входам первого и второго регистров и второму входу ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации и входом интерполятора, выход

0 которого подключен к входу блока определения экстремума, второй выход которого со 2динен с третьим входом ключа.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

кл. G 06 G 7/52, 1978 (прототип).

f