Устройство для определения момента изменения свойств случайных величин

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 240979 (21) 2837040/18-2с присоединением заявки Мо б Г 15/Эб Государственный комите СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 15,1181, Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 1 Ы 1,8 ДК б 81. 3 (088. 8)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТ ИЭМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИ ециалиройстиза ста ится к с льным уся ан тение отн м вычисли назначенн х свойст с ве". 20 Изобре ос п зированны те твам, пред ым дл ал тистически в случайных про цессов.Известно устройство для определения момента изменения свойств нормального шума с экспоненциальной корреляционной функцией, параметры которой могут принимать две определенные пары значений, содержащее блок задержки, блок определения разности, квадраторы, сумматор, схему сравнения, усредняющую цепь 11 .Недостатком устройства является ограниченность области применения, обусловленная нормальностью распределения и знанием параметров корреляционной функции. На практике часто такими сведениями экспериментатор не располагает.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор случайных процессов, содержащий сумматор, два ключа, экотраполятор, вычислитель текущей дисперсии, блок памяти, блок деления, блок управления, амплитудный селектор, блок регистрации, анализатор длительности сигнала. Анализатор позволяет производить выявление участков ненормальности работы аппаратуры или изменения режимов ее работы 2 .Однако устройство требует предварительной настройки, связанной с установлением порогов и уровней значимости, величина которых зависит от регулируемого параметра Т.Цель изобретения - повышение бнтродействия за счет автоматизации процесса настройки.Поставленная цель достигается тем что в устройство для определения момента изменения свойств случайных личин, содержащее блок регистрации, сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, введе ны 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 ре.гистров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации и входом интерполятора,вы 881767ход которого подключен к входу блока определения экстремума, второй ныход которого соединен с третьим нходом ключа.При оперативном контроле работоспособности системы, контроле нормальности протекания производственно. го или природного процесса возникает задача оценки момента изменения характеристик этих процессов. Как правило, это реждение надо принимать по результатам измерений, являющихся случайными величинами или случайными процессами. Таким образом, задачазаключается в оценке факта и момента изменения статистических характеристик случайных величин, таких, например, как математическое ожидание или дисперсия. Причем для повышения оперативности саму оценку математичес-. кого ожидания или дисперсии можно и не производить, Важно оценить лишь момент изменения этих величин.Работа устройства основана на существовании максимума у величины У являющейся оглаженными значениялми случайной величины 5, которая определяется следующим образомК5.й-, скулз(ХК, 1-Х 1+.41 е 1где х - реализация центрированнойслучайной величины х, поступающей на вход устройства,к - размер скользящего интервала,текущий номер реализациислучайной величины внутрискользящего интервала)текущий номер обрабатываемого скользящего интервала,1/1/М-К + 1,М - общий объем выборки, поступающий на вход устройства.П р и м е р 1. Пусть имеется всего 8 реализаций случайной величины,х ьх 7 8Примем К = 4. Тогда процесс нахождения 5 равенХ 1 ХТХ 46 7 8Х хх 1 Х;Х ХХ 4 хх, х, Х,Х 5,=11 Х 5 ИХ 11+1(1 Х,-1 Х,Д);) 4 ХХ 6 Х 7Х 7 ХьХЯХ 4 ,Х 5ХР Х 7 ХХ 5П р и м е р 2, Пусть имеется 16 реализаций случайной величины, при чем вторые 8 получаются удвоениемпервых 8. 1 - 2 0 2 1 1 2 1,11-4042242.Выбираем К = б. Тогда 5 принимает следующие значения3 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 освободившееся справа место. Еслиэкстремум обнаружен, то сигнал с,второго выхода блока б определенияэкстремума поступает на второй входблока 7 регистрации, на вторые выходы регистров 2 и 3, которые в этом еО 65 5 б 4 2 2 10 8 10 14 12 8 410 . т.е. при ),= 8 имеется максимум.В устройстве, чтобы исключитьслучайные колебания случайной величины 5 , ее значения сглаживаются и омаксимуме принимается решение по15 сглаженным значениям.Таким образом, если происходит изменение, например, среднего значениясредней величины или дисперсии, топри движении скользящего интервала,щ содержащего К чисел, вправо суммаразностей чисел, расположенных друготносительно друга н прямом и обратном порядке, достигает максимума,как только К/2 значений чисел принимаетзначения. случайной величины с новымматематическим ожиданием или дисперсией.На чертеже приведена схема устройстна.Устройство содержит ключ 1, регистЗО ры 2 и 3, сумматор 4, интерполятор 5,блок б опредеЛения экстремума, блок7 регистрации.Устройство работает следующим образом,35 Первые К значений центрированнойслучайной величины поступают черезпервый вход ключа 1 на регистры 2 и3, где запоминается их значение, Всумматоре 4 производится вычисление40 суммы разностей синхронно считываемых чисел н прямом (с регистра 2)и в обратном порядке (с регистра 3),С выхода сумматора 4 полученное значение поступает на первый вход блока4 7 регистрации, где фиксируется этавеличина, и на вход интерполятора 5,в котором производится сглаживаниеэтих величин с помощью одного из операторон, например скользящего среднего. Сглаженные значения с выходаинтерполятора 5 поступают на входблока 6 определения экстремума (максимума). Если максимум не обнаружен,то с первого выхода блока б подаетсясигнал на второй вход ключа 1, по ко 55 торому ключ Т пропускает от 1 доо (а) чисел на нходы регистров 2и 3, в которых производится сдвигкода нлево на 1 или о чисел, и запоминание поступившей новой порции на881767 ма, первый выход которого подключенк 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, выходкоторого подключен к входу блока определения экстремума, второй выходкоторого соединен с третьим входомключа,Составитель Э. СечинаРомжа Техред И,Гайду Корректор М. Коста едакт аказ 9976/75 Тираж 748 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, ЖПодпиго комитета СССРй и открытийРаушская наб., д о/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна случае обнуляются, и на третий вход ключа 1, который по этому сигналу пропускает очередную порцию К чисел ,на 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 иЗобретенияУстройство для определения момента изменения. свойств случайных величин, содержащее блок регистрации,сумматор и ключ, первый вход которого является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содер-. жит первый и второй регистры, интерполятор и блок определения экстремуИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 324633, кл. 6 06 С 7/52, 1970.2. Авторское свидетельство сссРпо заявке Р 2708718/18-24,кл. 6 Об С 7/52, 1978 (прототип).