Устройство для определения среднего значения случайного процесса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 5 ПС 06 Р 153 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское .свидетельство СССР Мф 696480, кл. С 06 Р 15/36, 1976.Авторское свидетельство СССР В 881766, кл. С 06 Р 15/36, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащее первый и второй ключи, первый и второй усреднители, вычитатель, счетчик, делитель частоты, блок сравнения, генератор импульсов выход которого подключен к входу делителя частоты, первый и второй выходы соединены соответственно с управляющим входом первого ключа и с информационным входом второго ключа, вы" . ход которого подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу первого усреднителя, информационный вход. которого соединен с выходом вычитателя, первым вход которого подключен к выходу второго усреднителя, информационный вход кото/рого соединен с выходом первого ключа, информационный вход которого является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос-: тей за счет определения среднего значения нестационарных сигналов., внего введены регистры, элемент задержки,. сумматор, элемент эквивалентности, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого регистра и к информационному выходу счетчика, выход элемента эквивалентности соединен с управляющим входом второго ключа, информационныйвыход счетчика соединен с первым входом сумматора, второй вход которогоподключен к выходу второго регистра,выход сумматора соединен с управляющим входом второго усреднителя, выходкоторого через элемент задержки подключен к второму входу вычитателя,выход третьего регистра соединен суправляющим входом первого усреднителя, выход четвертого регистра соединен с вторым входом блока сравнения.Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники и предназначено для определения средних значений нестационарных случайных сигналов, 5Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности определения среднего значения нестационарных сигналов. ОНа чертеже показано функциональная схема устройства.Устройство содержит первый ключ 1, второй усреднитель 2, вычитатель 3, первый усреднитель 4, блок срав нения 5, счетчик б, второй ключ 7, делитель частоты 8, генератор импульсов.9 элемент 10 задержки, сумматор 11, элемент эквивалентности 12, второй регистр 13, первый регистр 14, .20 третий регистр 15 и четвертый регистр 16.Устройство для определения среднего значения случайного процесса ра- ботает следующим образом.Перед началом работы в зависимости от требуемой погрешности определения среднего значения и алгоритма, реализуемого вторым усреднителем 2, в первом регистре 14 назначается объем выборки М х при условии, что с выхода первого ключа 1 поступают некоррелированные выборки. Шаг дискретизации задается делителем частоты 8 с учетом его коэффициента де- З 5 ления и частоты генератора импульсов 9. В исходном состоянии счетчик 6 сброшен "в ноль" и для второго усреднителя 2 устанавливается минимальный объем выборки С 1 ., задаваемый 40 вторым регистром 13. Третьим регистром 15 устанавливается необходимый объем выборкч Е, причем 1 НПри поступлении входного сигнала с инФормационного входа первого 45 ключа 1 на второй усреднитель 2 происходит усреднение его значений по алгоритму текущего среднего на заданном объеме выборки М,;.Небольшой объем выборки Н; обес печивает быструю сходимость алгоритма оценки среднего значения ш, но с . большой дисперсией результата. Например, алгоритм оценки текущего среднего эначенияопределяется поформуле 51-31л Бх(1 Ю)Э УД 11 11 11,1 а дисперсия оценки при условии некоррелированности выборок вычисляется по выражению0П 11 ЯКаждое последующее значение оценкищп с второго усреднителя 2 вычитается из,предыдущего значения ш, поступающего с элемента задержки 10, в вычитателе 3. Знаки разностей ш-ш усредняются в первом усреднителе4 на объеме выборки 11, заданном третьим регистром 15. Результат оценки Атр знаков разностей ш, -ш, получаемый с первого усреднителя 4 по истечении каждого объема выборки сравнивается в блоке сравнения 5 с заданным числом с А. Число С А задается в четвертом регистре 16. При выполнении условия А ) СА блоком сравнения 5 вырабатывается импульс сброса счетчика б, а при выполнении обратного условия Ае с СА импУльс сбРоса отсУтствУет.Известно, что сумма разностей знаков текущих оценок средних значений характеризует матрицу вероятностей переходов, причем до истечения И матрица вероятностей на участке стационарности симметрична и выполняется условие А,щ сА. Так как 1 сс(И, то на объеме выборки М,11 произойдет О проверок этих условий где Ч=По истечении объема выборки М1111 И н; участке стационарности выполняется условие Арс ЬА и импульс, сброса счетчика б отсутствует. При этом с второго выхода делителя частоты 8 через второй ключ 7 приходит сигнал на увеличение числа в счетчике 6, а на выходе сумматора 11 получится объемвыборки, например, Бе,= 2 И 11,1. Послепрохождения заданного числа минимальных объемов выборки й когда 1 И ; будет равно Им, заданному первым ре.гистром 14, срабатывает элемент эквивалентности 12, которнй закрывает второй ключ 7.Таким образом, после прохождения объема выборки И х на выходе .второго усреднителя 2 будет оценка среднего значения случайного процесса с дис" персией, Определяемой ИвахПри резком изменении среднего значения входного сигнала в оценке его появляется смещение. По истечении объема выборки К, заданного третьим регистром 15, с помощью элемента за"Составитель И,Мухинедактор Л.Авраменко ТехредМ.Гергель Корректор Е хман аказ 4189 4 Тираж 710 Государственного коми елам изобретений и от Москва, Ж, Раушска сное Потета СССкрытийя наб., д и 3035 ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектн филиал з 11 держки 10 и вычитателя 3 в первом усреднителе 4 накапливается такое зна- чение А 1 , что в блоке сравнения 5 выполняется условие А ЬА, Это значит, что сумма разности знаков текущих оценок средних значений характеризуется несимметричной матрицей ве-. роятностей переходов. Блок сравнения 5 вырабатывает импульс сброса счетчика б "в ноль". С сумматора 11 второму усреднителю 2 будет задан мини 64733 4мальный объем выборки И, определенный вторым регистром 13, что обеспечивает ускоренное устранение смещения оценки среднего значения сигнала. Для получения оценки срЕднего значения кусочно-стационарного случайного процесса с заданной погрешностью необходимо иметь интервал стационарности больше шага дискре тизации сигнала, умноженного на объемвыборки М ,.