Цифровой непараметрический анализатор статистического распределения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕОН ИХРЕСПУБЛИН 09) (Ию(5) 0 06 Р 15/36 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) А.А.Зеленков и О.Г.МИрошниченко (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации(56) 1. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М "Энергия", 1972, с. 304.2. Авторское свидетельство СССР Р 482755, кл. 0 06 Р 15/36, 1974 (прототип).(54)(57) ЦИФРОВОЙ НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СТАТИСТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, содержащий первый, второй и третий регистры, элемент И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки и является входом анализатора, первый выход элемента задержки подключен к входу сброса первого регистра и единичному входу триггера, выход которого соединен с инФормационным входом первого регистра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности,он содержит первый и второй дискриминаторы, первый, второй и третий сумматоры, блок деления, счетчик, постоянное запоминающее устройство, блок задания констант, индикатор, элемент ИЛИ и счетчик объема измерений, вход которого соединен с вторым выходом элемента задержки, а выход счетчика объема измерений подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого объединен с выходом постоянного запоминающего устройства и подключен к выходу счетчика, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственна первого и второго дискриминаторов, первые входы которых подключены к выходам соответственно третьего и второго регистров, а вторые входы первого и второго дискримина- Я торов объединены и подключены к выходу первого регистра, выход постоянного запоминающего устройства соедииви о пирвими входами вгорого оум- С матора и блока деления, выход которогс соецинен с первым входом треть- Я его сумматора, второй вход которого объединен с третьим входом первого 1 шей сумматора и подключен к выходу блока щ, задания констант, выход первого сум- ври матора соединен с вторым входом вто- (Д) рого сумматора, выход которого подключен к второму входу блока деления фф выход третьего сумматора соединен свходом индикатора, Ю , МавйИзобретение относится к измерительной и электронной вычислительной тех,нике.и может быть использовано в устройствах для оперативной обработкивходных данных при отсутствии сведений об их законе распределения атакже в устройствах точности функционирования различных систем,Изнестно устройство, содержащеевходное устройство, аналого-циФровойпреобразователь, цифровой дискримина тор, генератор импульсов, счетчик,позволяющее Определить точечную оценку вероятности (частоту ) попаданияизмерений в заданный интервал ( дифференциальный коридор) 1 )5Недостатком такогоеустройстна является то, что оно не позволяет определить интервальную оценку истинного значения доли Р совокупности, сосредоточенной н заданном допуске 20В=Гп, д.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство, содержащее входной регистррегистр наименьшего числа, регистрразмаха, триггеры, элементы задержки,генератор и схемы совпадения, позволяющие определить экстремальные выборочные значения Х(, Х щ, междУкоторыми с доверительйой йероятностьюсосредоточено не менее доли Р совокупности неизвестного распределенияР(х )Чиу 1-и Р +(и) Р35 где п - объем выборки (.23Недостатком такого устройства является то, что точность определения доли Рассосредоточенной н заданном допуске 0= 1 а, д 3,существенно зависит )0 от положения случайного интервала 1 Х Х 3 относительно заданного дойуска )га, д,). Выборочные значения Х гпп, Хаах мОгут ныхОДить за ДОпус тймую область Эф, д, при этом ин- тервал (Х Х а пересекается с допустимой областью Б либо не имеет с ней общих точек.Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой непараметрический анализатор статистического распределения, содержащий первый, второй и третий регистры, элемент И, первый вход которого объединен с входом элемента задержки и является входом анализатора, первый выход элемента задержки подключен к входу сброса первого регистра и единичному входу триггера, выход которого соединен 60 с информационным входом первого регистра, содержит первый и второй дискриминаторы, первый, второй и тре тий сумматоры, блок деления, счетчик постоянное запоминающее устройство, б 5 блок задания констант, индикатор,элемент ИЛИ и счетчик объема измерений, вход которого соединен с вторымвыходом элемента задержки, а выходсчетчика объема измерений подключенк первому входу первого сумматора,второй вход которого объединен с вхо,дом постоянного запоминающего устройстна и подключен к выходу счетчика,вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй нходы которого подключены к выходам соотнетст -ненно первого и второго дискриминаторон, первые входы которых подключены к выходам соответственно третьего и второго регистров, а вторые нходы первого и второго дискриминаторовобъединены и подключены к выходу перного регистра, выход постоянного запоминающего устройства соединенпервыми входами второго сумматора иблока деления, выход которого соединен с первым входом третьего сумглатора, второй вход которого объединенс третьим входом первого сужлатораи подключен к выходу блока заданияконстант, выход первого сумматорасоединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен квторому входу блока деления, выходтретьего сумматора соединен с входоминдикатора.Принцип работы анализатора осно 1ван на нахождения наибольшего Х,Фа (и наименьшего Х , выборочных значегг 1 пний, принадлежащих допустимой области 3, и опре,делении с заданной до -нерительной вероятностью т доли Р,совокупности распределения Р(х ) контролируемого параметра сосредоточенной в интернале. Хп Хгп,Пусть число измерений, попавшихза пределы допустимой области 4равно К, На основании известного соОТНОШЕНИЯ )(Р ; - 1-2 --7; 2 с-Хг-угде Х.;. = )Ф 2 (к+2; О = (1 - гг)-кван - тиль Храспределения с 2 (Ф +2,г степенягли свободы; Ъ=2 п-к. Значения (1- ) - кнантилей Х - распределения для различных степеней свободы 2(К+2), необходимые для вычисления Р., формируются н анализаторе с гомощью ПЗУ, которое может быть реализовано, например, на микросхемах типа К 558 РР 11,П р я м е р, Пусть =0,99, а п=б 2 измерений значений контролируемого параметра Р - за пределы допустиймой области вышло К=1 измерение. Имеем 11=122.1- У 1 б,812Р1092521 ВНИИПИ Заказ 3256/33 Тираж 699 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проеткная, 4 Блок-схема устройства приведена на чертеже.Устройство содержит первый и второй регистры 1 и 2, элемент 3 задержки, триггер 4, регистр 5, счетчик б, элемент ) 7, цифровые дискриминаторы 8 и 9, счетчик 10, сумматоры 11, 12, блок 13 задания константы, постоянное запоминающее устройство 14, сумматор 15, блок 16 деления, индикатор 17, элемент ИЛИ 18 (переходное ),Устройство работает следующим образом. Входные числа, соответствующие измерениям, поступают в число-импульсном коде сериями, каждое число - серия импульсов. Перед началом работы в регистрах 1 и 2 устанавливаются коды нижней и верхней границы допуска соответственно. Затем приходит пер все число на шину "Запись", С первым же импульсом серии срабатывает злелент 3 задержки, который Формирует импульс длительностью большей длительности наибольшей серии импульсов. 25 По переднелу фронту этого импульса ф на первом выходе элемента 3 возникает короткий импульс, устанавливающий триггер 4 в единичное положение и сбрасывающий регистр 5 в нулевое сос тояние. Кроме того, по заднему фронту импульса со второго выхода элемента 3 срабатывает счетчик 10 (счетчик общего объема ). Триггер 4 высоким потенциалом открывает элемент И 7. 35 В результате чего импульсы серии просчитываются регистром 3. В процессе работы триггер 4 остается в единичном положении. Код числа, зафиксированный регистром 5, поступает на второй вход первого 8 и первый вход второго 9 цифровых дискриминаторов, на первом и втором входах которых соответственно присутствуют коды фиксированных чисел с выходов регистров 1 и 2. Цифровые дискриминаторы 8 и 9 осуществляют сравнение кодов чисел, Цифровой дискриминатор 8 осуществляет сравнение кода числа Х, поступившего с регистра 5,с кодом числа а (нижняя граница допуска). В 50 случае, если х(а, на выходе цифрового дискриминатора 8 возникает импульс, поступающий на второй вход счетчика б, На выходе цифрового дискриминатора 9 возникает импульс в случае, 55 если хЬ (верхняя граница допуска ), и поступает на первый элемент ИЛИ 18, Все импульсы, поступающие на входы счетчика б, через элемент ИЛИ 18 суммируются. С приходом следующей ерии опять сбрасывается регистр 5 и про-изводится запись нового измеренногс значения, которое опять сравнивается со значениями а и Ь. По окончании измерения содержимое счетчика 10 соответствует общему объему измерений и, а содержимое счетчика б соответствует количеству К измерений, вышедших за пределы допуска. Код числа К поступает на первый вход сумматора 11 и на вход йЗУ 14. По второму входу сумматора 11 в соответствующий регистр записывается код числа и с выхода счетчика 10, а по третьему входу записывается код с выхода блока 13 задания константы. Кроме того, в регистре первого слагаемого, а также в регистре суммы (выход ) автоматически осуществляется сдвиг влево на один разряд, что означает умножение на два при использовании двоичных кодов. Таким образом, на выходе сумматора 11 образуется код числа 2 Ь=2(2 о-к, который поступает на первый вход сумматора 12, На второй вход этого сумматора поступает код числа Х 1 3, с выхода ПЗУ 14. В ячейках памяти ПЗУ зафиксированы (1 в )- квантили функции Х - распределения для различных значений Ж . На выходе сумлатора 12 образуется код числа 2%+ Х 1-, поступающий на второй вход блока 16 деления, на первый вход которого поступает код числа Х7. с выхода ПЗУ 14. В результате на выходе образуется код числа12 Н+ Хкоторый поступает во входной регистр по первому входу сумматора 15, во входной регистр которого по второму входу постоянно записывается код "1" с выхода блока 13 задания константы. Кроме того, во входном регистре по первому входу автоматически осуществляется сдвиг на один разряд влево, что соответствует умножению записанного числа на два. Таким образом, на выходе сумматора 15 образуется код числа Р = 1 -2 , которое отоб 1-72 Ь+ Х 1ражается на индикаторе 17.Таким образом, в отличие от прототипа., который позволяет приближенно опрецелять долю Р совокупности, сосредоточенную в заданном допуске, предлагаемое устройство позволяет определить долю Р с большей точностью,. не зависящей от положения размера выборки.