Анализатор случайных процессов

О П И С А Н И.З. 397934ИЗОБРЕТЕН ИЯ Соаз Советских Социалистических РеспубликАВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ от авт. свидетельства-Зависих1751507(18-24) аявлецо 24,11,1 6 06 д 7(52 инением заявки-пр осударстеенныи комитетСовете Министров СССРпо делам изобретенийи аткротий Приоритет - Опубликован УДК 681 3 51973. Бюллетень хЪ 37 ия оп сания 28 Л 11.Г( ата опубликов Авторыизобретет барев, Ю. А. Лупенко, Ю. К. Постоенко и И. М, Шмер Новосибирский электротехнический институт Заяви НАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССО 2 личиться по сравнению с режи входная шкала идеально полно и то ствована. Кроме того, при ручном с 5 вспомогательная операция о времени. Отсутствие автоматического ц ния в анализаторах, особенно в ан законов распределения, также прив о полному задействованию входной Цель изобретения - повышение анализа и упрощение работы с аца. т, е. автоматизация вспомогательн ццй по согласованию диапазона 15 входного сигнала со входным диап числительного блока и центрирова Преллагагмый анализатор отли что на каждом цз двух его входов по устройству автоматической ста 20 диапазона изменения амплитуд индикацией коэффициента переда обратной связи каждого из которы интегрирующий усилитель (интегра Такое выполнение анализатора 25 расширить обла:ть его пспользова сить точность анализа и упрост с ним. Это обусловлено тем, что до устройства автоматически усцлива емый сигнал ровно до входноц шк ЗО лительцого блока независимо (ом, котла но задейогласованци э тнц мает мцо Изобретение относится к измерительной и вычислительной тенике. Устройство может быть использовано для нахождения оценок различных вероятностных характеристик стационарных на интервале анализа эргодических по отношению к оцениваемой характеристике случайных процессов, а именно - оценок,математических ожиданий, дисперсий, одномерных и двумерных дифференциальных и интегральных законов распределения, автои взаимных корреляционных функций, спект ральных плотностей мощности и т. п. Вил оцениваемых характеристик определяется конструкцией блока вычислений анализатора,Известны анализаторы случайных процессов со вводом данных непосредственцо от датчиков, позволяющие находить оценки вероятностных характеристик стационарных эргодических случайных процессов при постоянном диапазоне изменения амплиту т сигналов на входе.При использовании известных анализаторов необходимо вручную согласовывать диапазон изменения амплитуд исследуемых сигца лов со входным диапазоном анализатора. Результатом ручного согласования может явиться неполное задействование входноц шкалы анализатора либо превышение ее. В обоих случаях погрешности вычисления оценок вероятностных характеристик могут увеентрироваализатораходит к нешкалы.точностпзизатором,ых операизмецеццяазоном вы.нцю.чается тем,включенобилизацицсигналов сги, в цепьх включентор),позволяетния, повыть работхбавленныеот псследуалы вычисв пределахконструктивных возможностей анализатора)от диапазона изменения амплитуд сигнала,автоматически цндицпруют полученный прцэтом коэффициент передачи сигнала, автоматически центрируют сигнал, поступающий павход вычислительного блока, Иными словамц, добавленные устройства автоматическисогласуют шкалу ситпала со шкалой вычислительного блока анализатора, выполняя приэтом центрирование.На чертеже изображена блок-схема анализатора случайных процессов,Первое устройство стабилизации амплитудного диапазона 1 с интегратором (интегрирующим усилителем) 2 в цепи ооратнойсвязи подключено к одному из входоз вычислительного блока 3, к другому входу которогоподключено второе устройство стабилизации4 со вторым интегратором (интегрирующимусилителем) 5 в цепи ооратной связи. Ко входам устройств стабилизации 1 и 4 подсоединены соответственно схемы суммирозацияби 7.Входные сигналы подаются на суммцру 1 ощце входы устройств стабилцзации 1 и 4. Выходом анализатора является выход вычислительного блока 3.Работает данный анализатор следующимооразом.Исследуемые сигналы х и у подаются на суммирующие входы схем суммирования6 и 7 соответственно, На второй вход каждойиз них поступает выходной сигнал соответствующего интегратора 2 или 5. Входы интеграторов подключены к выходам устройств стабилизации, которые подключены ко входамвычислительного блока 3.Устройства 1, 4 и интеграторы 2, 5 работают аналогично.Устройство стаоилизациц работает следующим образом,Пусть- А; А 1 - входная шкала вычисли.тельного блока 3 по каждому входу (максимальный воспринимаемый диапазон изменения амплитуд сигнала на входе блока 3); Г(1)и Г 11) - сигналы на выходах устройств 1, 4;Р,; Р 2 - заданный заранее интервал значений вероятности выхода сигнала У(1) плЪ за диапазон- А; А 1, обеспечивающийполучение оценок вероятностных характеристик в блоке 3 с заданной точностью;Р фЯ = Р(/ У / ) А - определяемое в устройстве 1 значение оценок вероятности выхода У(1) за диапазон- А; А 1,Тогда алгоритм работы устройства стабилизации диапазона 1 имеет следующий вид:1) устройство 1 увеличивает свой коэффициент передачи К, если РЯР 1;2) устройство 1 уменьшает свой коэффи. циент передачи К, если РиЯ)Р,Р3) устройство 1 стабилизирует свой коэффициент передачи К (поддерживает его на полученном к концу отработки сигнала У уровне), если Р,Р,фЯ;Р, для всех 1, пре вышающих интервал отработки коэффициента К.Все эти операции происходят автоматически. Получаемый в процессе и по окончании 5 отработки коэффициент К автоматически индицируется в устройстве. Это позволяет, зная значения А и К, определить вероятный диапаЛ Лзон сигнала х, т. е. диапазон Г -- ;К К 1 Ов котором амплитуды сингала х(1) лежат с вероятностьюРх1 - Р 2, 1 Р 11 Т2511 + 1 щТиК 111К(1 о),=о Ти иК 1 и Ки + зогде Т - постоянная времени интегратора, а К, - коэффициецпг передачи разомкнутого усилителя интегратора. Как следует из форм.лы, д,чя со=О 35 ЫО) = -- О,Кро), - К, для а - , О. Ки 1 и" и су Следовательно, прц больших Ки система уст О ройство стабилизации - интегратор пр акти.чески не передает нулевую и близкие к ней частоты, передавая почти идеально все другие частотные составляющие обрабатываемого сигнала, т. е. практически идеально центри ве., ч ур)При этом на выходе интегратора появляется оценка и,ф(8) математического ожидания входного сигнала х, но с противопочожным знаком, так как для выходного сигнала ццтегратора передаточная функция по отношению ко входному сигналу имеет вид 1К,фо)Ти -ои 55 Из приведенных формул, следует, чтодрейф нуля устройства стабилизации диапазона влияет лишь на точность нахождения оценок математического ожидания на выходе интегратора.Таким образом, спустя общее время одновременной отработки коэффициента К и центрирования сигнал У на выходе устройства 55 1 появляется без постоянной составляющей Одновременно с отработкой, т. е, с отра.боткой системы неравенств Р, Р (Е)Р происходит центрирование Ь, потому что в диапазоне частот, занимаемых обрабатываемыми сигналами, система устройство стабцлцзаццц диапазона - иптегрируощий усилитель прц постоянном коэффициенте К устройства стабилизации имеет частотнуо ха- рактеристику397934 Пре 1 дмет изобретения Составитель Э. Сечина Текред Т. Курилко Корректор В. Жолудсва Редактор Н. Синицына Заказ 748/2457 Изд ю 989 Тираж 647 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5(в пределах погрешностей), а его ампл:1 туды лежат в постоянном диапазоне 1 - А; Л с вероятностью выхода на диапазон Ра 1 Рь Рв. Оценка же математического ожидания зхо;1 ого сигнала может быть сосчитана с вьгхода интегратора.Следовательно при любом диапазоне обраоатываемого сигнала аппаратурная погрешность, вносимая вычислительным блоком, постоянна, а сигнал СУ(г) центрируется. Нетрудно убедиться, что если обрабатываемый сигнал х(г) цли д(/) имеет однобокий закон распределения, то центрирование, создавая з;змокцость непосредственного вычисления оценок корреляционных функций, узелггчпзает число значимых точек оценок законов распределения.По окончании отраооткц сигнала /.(г) вычислительный блок находит оценки зероятностцых характеристик обычным ооразом.Отметим также, что интегратор необходим це голько (и даже не столько) для центрирования, а з большей степени для создания 11 езагисимо от К наиболее полного задействования входной шкалы 1 - А; А вычислительного блока, находящего оценки законов распределения и корреляционных финкций, Если бы интегратора не было, то при наличиц постоянной состазляющей пг,. з сигнале,с;(/), осооеццо когдат,.)х(/) - ггг., а К1, диапазон изме:гецця Ь(Ц был очень мал даже при выполггенцц условия Рф У ) АИР 1; РдИме шо одновременное введение устрой.5 ства стабилизации, работающего по указанному выше алгоритму, и интегратора обеспечц.зает наилучшее задействование шкалы- Л; Л, когда треоуется находить оценки законов распределения и корреляционных функццЙ 10 без дополнцтель:гого центрирования в вычислительном устройстве,15 Анализатор случайных процессов, содержащий вычислительный блок, от.гичагогггиггся тем, что, с целью повышения точности анализа и упрощения работы, он разделен на два канала, каждый из которых содержит схему 20 суммирования, первьш вход которой подключен к соответствующему входу анализатора, а выход через устройство автоматической стаоилпзаццц диапазона изменения амплитуд - ко входу интегратора, выход которого соедц нен со вторьм входом схемы суммированиясзоего канала, а выход устройства автоматической стабилизации диапазона изменения амплитуд ;.аждого азла подключен и соответствующему входу вычислительного блока.