Устройство для двумерного статистического анализа случайных процессов Советский патент 1982 года по МПК G06F17/15 G06G7/19 

1

Изобретение относится к специализированным вычислительным устройст.вам и направлено на исследование случайных процессов, в частности к установлению корреляционных связей между динамическими процессами в железнодорожном пути и подвижном составе с целью определения условий обращения подвижного состава по сети железных дорог.

Известно устройство для двумерного анализа случайных процессов, состоящее из магнитографа, первый выход которого подключен к входу нуль-органа и к входу блока выделения модуля, выход которого соединен с блоком амплитудного дискриминатора, а второй выход магнитографа подключен к блоку формирования импульсов; выход амплитудного дискриминатора и нульоргана соединены с выходом блока выделения максимумов и минимумов,выходы которых и блока формирования импульсов, лодклочены к блоку сортировки,состоящего из пересчетных схем, блока управления, арифметического блока и блока памяти. Это устройство позволяет устанавливать корреляционную связь между амплитудами максимумовмаксиморумов и минимумов-миниморумов только одного и того же процесса 1 .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и конструк10ции является устройство для установления корреляционной .зависимости между максимумом-максиморумом одного процесса и наибольшим мгновенным значением второго процесса за время

15 существования первого, состоящее из магнитографа, первый выход которого подключен к входу блока кодирования максимумов-максиморумов, а второй выход к блоку кодировгния мгновенных

20 значений; выход блока кодирования максимумов-максиморумов и мгновенных значений соединены посредством бло ка опросе и вывода кодов с блоком построения двумерных распределений . Однако область применения этого устройства ограничена, так как оно имеет смысл только при очень малом времени существования импульса кромочного напряжения. При большой длительности соотношение между двумя процессами становится неопределенным, так как наибо шее мгновенное значение второго про цесса может иметь различный временный сдвиг относительно максимумамаксиморума первого процесса {как по величине, так и по знаку). Цель изобретения - повышение точ ности устройства для обработки эксп риментальных данных и создание универсального устройства для установления корреляционных связей между амплитудой максимума-максиморума од ного случайного процесса и амплитудой синхронного мгновенного значения второго, которая существовала в момент достижения максимума-макси морума первым. Причем количество та сих парных выборок может быть очень Зольшим (десятки, сотни тысяч}. Поставленная цель достигается тем ЧТО в устройство для двумерного ста тистического анализа случайных процессов, содержащее магнитограф, выход первого процесса которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя ампли туд максимумов-максиморумов первого процесса, выход второго процесса ма нитографа подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя амплитуд мгновенных значений второго процесса,,информационый выход которого подключен к первому информационному входу блока опроса и вывода кодов, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумовмаксиморумов второго процесса, синхронизирующий выход которого подключен к синхронизирующему входу блока опроса и вывода кодов, выход которого соединен с блоком памяти, введены формирователь импульсов и генератор импульсов, выход которого подключен к синхронизирующим входам COOT вет ст венно аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумов-лксимг румов первого процесса и аналого-цифрового преобразователя амплитуд мгновенных значений второго процесса, при этом вход и выход формирователя импульсов соединены соответственно с установленными выходом и входом соответственно аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумовмаксиморумов первого процесса и аналого-цифрового преобразователя амплитуд мгновенных значений второго процесса. На фиг. 1 показана структурная блок-схема предлагаемого устройства .на фиг. 2 - характер случайных процессов и ординаты амплитуд между которыми устанавливается корреляционная связь. Устройство включает в себя магнитограф 1, аналого-цифровой преобразователь(АЦП7 2 амплитуд максимумовмаксиморумов, формирователь 3 импульсрв, аналого-цифровой преобразователь k амплитуд мгновенных значений, блок 5 опроса и вывод кодов и блок 6 памяти. Магнитограф 1 служит для аналоговой записи и воспроизведения исследуемых процессов в виде электрического напряжения по методу частотной модуляции. Блок 2 представляет собой специализированный аналого-цифровой преобразователь (САЦП J, который состоит из сравнивающего устройства 7 (компаратора), нуль-органа 8, элемента И 9, пятиразрядного счетчика 10, преобразователя 11 код-напряжение и элемента 12 задержки. Формирователь 3 импульсов представляет собой последовательно соединенные усилитель импульсов, одновибратор и усилитель мощности импульсов. Блок k представляет собой типовый аналого-цифровой преобразователь ( ТАЦП ), состоящий из сравнивающего устройства 13 (компаратор), элемента И 14, пятиразрядного счетчика 15 и преобразователя 16 код-напряжения. Блок 5 опроса и вывод кодов состоит из усилителей считывания кодов, вентилей и усилителей сброса. Блок 6 памяти собран на ферритовых кольцах с прямоугольной петлей гистерезиса, прошитых определенным образом. В качестве блока памяти может быть использована также любая универсальная ЭВМ. Блок 17 представляет собой генератор импульсов для заполнения счетчиков (Ю и 15) через элементы И(9 и 1) с частотой около 100 кГц. 59 Устройство работает следующим образом. Электрический сигнал первого канала магнитографа в аналоговой форме поступает на ЛЦП амплитуд максимумов-максиморумов 2, где на счетчике 10 формируется двоичный параллельный цифровой код способом поразрядного взвешивания. Однако счетчик 10 не опрашивается и не сбрасывается, пока не поступит команда с нуль-органа 8, которая дается только после пересечения первым процессом нулевой линии т.е.окончания полупериода процесса. Каждый кодовый импульс с генератора 17 заполнения, прошедший через элемент И 9 на счетчик 10, добавляет в него единицу и одновременно через формирователь 3 сбрасывает его в ноль, а затем происходит снова заполнение счетчика 15 блока ТАЦП кодовыми импульсами того же генератора 17 заполнения за время 300-350 мкс, которое необходимо для прохождения максимального числа импульсов 32. Это продолжается до момента достижения максимума-максиморума первым процессом после чего на блок 3 формирователя больше не будут поступать импульсы, в результате чего на счетчике 1 5 останется то последнее (синхронное) мгновенное значение второго процесса ( Ла;...Лу,), которое существовало в момент иаксимума-максиморума первого процесса (Л ; А,;.. .AJ . После пересечения первым процессом нулевой линии, нуль-орган 8 подает команду в блок 5 на опрос и .вы ВОД кодов, а затем с помощью схемы 12 задержка ( мкс) очищает счетчик 10, тем самым подготавливает устройство к приему и преобразованию следующего полупериода процесса. В блоке 6 памяти накапливаются значения, имеющие вид корреляционной таблицы. Предлагаемое изобретение позволит с большой точностью оценивать результаты э(;сспериментальных исследований при установлении скорости обращения нового и модернизированного состава на сети железных дорог. Формула изобретения Устройство для двумерного статистического анализа случайных процессов, содержащее магнитограф,выход первого процесса которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумов-максиморумов первого процесса, выход второго процесса магнитографа подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя амплитуд мгновенных значений второго процесса, информационный выход которого подключен к первому информационному входу блока опроса и вывода кодов, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумов-максиморумов второго процесса, синхронизирующий выход которого подключен к синхронизирующему входу блока опроса и вывода кодов, выход которого соединен с блоком памяти, отличающеес я тем, что, с целью повышения точ нести установления.корреляционных связей, оно содержит формирователь импульсов и генератор импульсов, выход которого подключен к синхронизирующим входам соответственно аналогоцифрового преобразователя амплитуд максимумов-максиморумов первого процесса и аналого-цифрового преобразо7 вателя амплитуд мгновенных значений второго процесса, при этом вход и выход формирователя импульсов соединены соответственно с установочными выходом и входом соответственно аналого-цифрового преобразователя амплитуд максимумов-максиморумов первого процесса и аналого-цифрового преобразователя амплитуд мгновенных значений второго процесса. Источники информации, г ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №371583, кл. G06F 15/36, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № SStBIO, кл. G01 М 17/00, 1970 (прототип).