Устройство для определения математического ожидания

(5 ЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРС ство СССР 1973. урное опре йных прос, 54ое свидетел 06 Г 15/35 .Я. Аппарат ристик случ ергия", 197 Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЭОИЕТЕНИй И ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт .им, Орджоникидзе (53) 681.333(088.8)(56) 1. Авторскь В 451999, кл. 6 32. Мирский Гделение характе а цессов. М., "Эн 2 (прототип) .(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОЖИДАНИЯ, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого ключа, информационный вход которого объединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя и соединен с выходом генератора тактрвых импульсов, управ. - ляющий вход первого ключа объединен с управляющим входом второго ключа и подключен к выходу первого триггера, выход аналого-цифрового.преобразователя соединен с информационным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй триггер, блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель, умножитель, пороговый элемент, выход первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в "0" первого триггера, вход установки в " 1" которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумматора объединен с первым входом первого сумматораи подключен к выходу элемента И первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с выходом. элемента ИЛИ, первый вход к 1 торого подключен к выходу переполнения счетчика, информа ционный выход которого соединен с вторым входом второго Сумматора и первым входом умножителя, второй 3 вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в " 1" второго триггера и управляю щим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, инФормацион фей ный вход блока памяти объединен с вы вторым входом вычитателя и подключен фр к выходу второго ключа, прямой выход,первого триггера соединен с входом установки в "0" второго. триггера, прямой выход которого подключенк второму входу элемата И, второйвход первого сумматора соединен свыходом третьего сумматора, первыйи второй входы к торого подключены .соответственно к выходу умножителяи выходу делителя, вход которогообъединен с входом порогового элемента и соединен с выходом вычитателя, выход порогового элементасоединен с вторым входом элемента ИЛИ11361 5 1Изобретение относится к вычислительной технике,и может быть использовано в информационно-.измерительной технике,. в частности для определения математического ожидания5 стационарных случайных процессов,Известно устройства содержащее блок памяти и два сумматора, осуществляющие сглакнвание случайной погрешности, наложенной на квадратичную функцию и .Недостатками этого устройства яв". ляются низкая точность и большое время определения, математического ожидания.Наиболее близким к предлагаемому является устройство.для определения математического ожидания содержащее аналого-цифровой преобразо" ватель, подключенный выходом через ключ отсчетов к входу сумматора отсчетов, и тактовый генератор, соеди" ненный с входом. запуска аналого-цифрового преобразователя и через ключ тактовых импульсов со счетчиком 25 времени, выход которого подключен к входу триггера пуска, соединенного выходом с вторыми .входами ключей отсчетов и тактовьпс импульсов, Из" вестное устройство осредняет и от" счетов аналого-цифрового преобразователя, равноотстоящих один от другого. Выбрав и = 100, 1000 и т.д. и перенеся запятую в сумматоре отсчетов соответственно на 2,3 и более декад получают. на его выходе математическое ожидание входного сигнала 21Недостатками известного устройст- ва являются малая точность и большое время измерения, вызванные тем, что не учитывается корреляционная связь между соседнимиотсчетами аналогоцифрового, преобразователя и осреднение ведется не по времени измере 45 ния, а по,числу отсчетов.Цель изобретения . - повышение точ" чости определения характеристик случайных, процессов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения математическогс ожидания, содер. жащее аналого-цифровой преобразователь, первый и второй ключи, генератор тактовых импульсов, первый триггер, счетчик, счетный вход кото рого подключен к выходу первого ключа, информационный вход которого. объединен с входом запуска аналого 88 1. цифрового преобразователя .и соединен с выходом генератора. тактовых импульсов, управляющий вход, первого ключа объединен с управляющим входок второго ключа и подключен к выходу первого триггера, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с ннформа ционным входом второго ключа, информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, введены второй триггер блок памяти, первый, второй и третий сумматоры, элемент ИЛИ, элемент И, вычитатель, элемент задержки, делитель умножитель, пороговый элемент, выход первого сумматора является выходом устройства, выход второго сумматора подключен к входу установки в "0" первого триггера, вход установки в "1" которого является входом пуска устройства, первый вход второго сумматора объединен с первым входом первого сумматора и подключен к выходу элемента И первый вход которого объединен с входом элемента задержки и соединен с вьрсодом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переполнения счетчика, информационный выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и первым входом умножителя, второй вход которого объединен с первым входом вычитателя и подключен к выходу блока "памяти, управляющий вход которого объединен с входом установки в 1 второго триг гера и управляющим входом счетчика и соединен с выходом элемента задержки, информационный.вход блока памяти объединен с вторым входом вычи" тателя и подключен к выходу второго ключа, прямой выход первого триггера соединен с входом установки в -0" второго триггера, прямой выход которого .подключен к второму входу элемента И, второй вход первого сумматора соединен с выходом третьего- сумматора, первый и второй входы которого подключены. соответственно к выходу умножителя и вьщоду делителя, вход которого объединен с входом поро. гового элемента и соединен с выходом вычитателя, выход порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ. На чертеже изображена блок-схемаустройства.Устройство содержит аналого-цифро"вои преобразователь 1, ключ 2, блок3 11363 памяти, вычитатель 4, делитель 5сумматор 6, умножитель 7 сумматор 8;генератор 9 тактовыь импульсов,ключ 1 О,счетчик 11 триггер 12,триггер 13, элемент ИЛИ 14, пороговый элемент, элемент 16 .задерж 4 ки, элемент И 17 и сумматор 18.Устройство работает. следующим образом.В исходном состоянии триггер 12и сумматоры 8 и 18 сброшены в ффОфф,триггер 13 в единичном состоянии,а в счетчике 11 записано число, наединицу меньшее максимального, Ключи2 и Ю закрыты, а элемент И 17. открыт 15Генератор 9 периодически запускаетаналого-циФровой преобразователькоторый преобразует непрерывный сигнал хй) в дискретные отсчеты х.С поступлением импульса. пускатриггер 12,переводится в единичноесостряние.и перебрасывает триггер 13в нулевое. состояние. Впочи 2 и 10открываются, а элемент И 17 закрывается, Первый же тактовый импульс запускает аналого-анаровой Преобразователь 1 и дополняет счетчик 11 до. макеимальноге, Ммпульс с одного извыходов заполненного счетчика 11проходит элемент ИЛИ 14 и элемент 16 Юзадержки, записывает в блок 3 памяти.первый отсчет х 1,.сбрасывает счетчик11 на "О" и переводит триггер 13 вединичное состояние, открывая элемент И 17. 35Второй тактовый импульс записываетв счетчик 11 "1"второй раз запускаетаналого-цифровой преобразовательи на выходе ключа 2 появляется второйотсчет х . При этом возможны следующие 40два случая.При х, отличном от х , на выходевычитателя 4 образуется разность х-х1которая в пороговом элементе 15 образует импульс. Этот импульс проходит 45через элемент И 17 и поступает науправляющие входы сумматоров 8 и 8а через элемент 16 задержки - науправляющие-входы блока 3 памяти исчетчика 11. В результате этого в сум 50маторе 8 записывается среднее значение сигнала между первым и вторымотсчетами, в сумчаторе 18 - "1", вблоке 3 памяти - х, а счетчик 11сбрасывается на "О", 55При х =х на выходе вычитателя 4188 Технический эффект предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом ш-комплексом измерителей характеристик случайньпс процеесов Х 6-4/а заключается в повышении точности определения характеристик случайных процессов и уменьшении длительности эксперимента. Так, при определении математического ожидания винеровского процесса дисперсия погрешности при той же длительности эксперимента, уменьшается в 4 раза, а прн неизменной точности определения математического ожидания в 4 раза сокращается длительность экспе" римента. Этот эффект достигается благодаря тому, что второй сумматор суммирует значения измеряемого сигнала, осреднснные с учетом коррелнрованности отсчетов преобразователя за время между двумя существенными отсчетами. Кроме того, осредне" ние ведется не по числу отсчетов, а по времени эксперимента, которое фиксируется третьим сумматором,апамяти, счетчика 11 и сумматоров 8 и 18 не изменяются. Таким образом, при повторяющемся, отсчете изменяется только значение. счетчика 11 на единицу.С приходом третьего тактового импульса снова возможны те же два случая. При получении повторяющегося отсчета в счетчике 11 прибавляется единица, При получении отличающегося отсчета на входах. сумматоров 18 и 8 образуются соответственно времямежду двумя отличающимися отсчетами и среднее значение сигнала эа. это время. Эти значения .суммируются с уже имешщимнся в сумматорах 18 и 8, и т.д.Счетчик 11 имеет конечную емкость Поэтому при максимальном заполнении счетчика 11 импульс с его.выхода проходит элемент ИЛИ 14, производит описанные операции и сбрасывает на цЕО счетчик 11 для следующего.заполнения.При равенстве значения сумматора 18 ЮО, 1000 и т.д. импульс с его выхода .возвращает триггер 12 в нулевое.состояние и после перемещения занятой в сумматоре 8 влево соответственно на 2,3 и т.д. декадг на его выходе получается-математическое ожи дание ш сигнала х(е).136188 Составитель И. Мухиактор О.Юрковецкая Техред Т.фанта орректор В, Синицкая Закаэ 10287/38 Проектная, .4 атент", г. Уагор ВНИИПИ Госуд по дедам и 13035, Москваак ф 10ственногобретенийЖ, Рау Подписиоиитета СССРткрытийая наб., д. 4/5