Устройство для определения среднего значения

(иф яф 1 ФД 7щъ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) 1174948(46) 23.06.87. Бюл. У 23 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 1174948, кл. С 06 С 7/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для оценки параметров случайных нестационарных сигналов (СНС) и является усовершенствованием изобретения по авт. св, У 1174948.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счетоценки комбинированного показателя наклона, Показатель определяется какпроизведение числа экстремумов функции среднего значения на коэффициентее наклона на интервале анализа. Устройство содержит интеграторы 1,4 и 9,элементы 2,5,7,10,12,15,21-1,21-пзадержки, вычитатели 3,8,16,22-1,22-п, сумматоры 6,11,13,14 и 23,пороговый элемент 17 с памятью, элемент 18 дифференцирования, счетчик19, элемент И 20, ключ 24, умножитель 25, преобразователь код - напряжение 26. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для оценки параметров случайных нестационарных сигналов (СНС)и является усовершенствованием иэобрения по авт, св. У 1174948,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства эа счет оценки комбини"рованного показателя наклона функциисреднего значения СНС.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит интегратор 1,элемент 2 задержки, вычитатель 3,интегратор 4, элемент 5 задержки,сумматор Ь, элемент 7 задержки, вычитатель 8, интегратор 9, элемент 1 О задерж-ки, сумматор 11, элемент 12 задержки,сумматоры 13 и 14, элемент 15 эадерж.ки, вычитатель 16, пороговый элемент17, элемент 18 дифференцирования,счетчик 19, элемент И 20, дополнительные элементы 21-1-21-и задержки,группу вычитателей 22-1 - 22-п, дополнительный сумматор 23, ключ 24,умножитель 25, преобразователь код -напряжение 26,Устройство работает следующим образом,СНС с неизвестным математическиможиданием (средним значением) одновременно поступает на интегратор 1 и элемент 2 задержки. Первый сглажен ный сигнал поступает далее на вычитатель 3, на второй вход которого поступает задержанный на половину интервала сглаживания случайный сигнал, В вычитателе 3 осуществляют первое центрирование сигнала, т.е. из случайного сигнала вычитают его сглаженное значение, полученное на выходе интегратора 1Далее первыйФцентрированный сигнал сглаживают в интеграторе 4 и подают на сумматор 6, на другой вход которого подают задержанный сигнал с выхода интегратора 1. В результате этого на выходе сумматора 6 получают оценку математического ожидания случайного сигнала на выходе первого каскада, Эту оценку подают на второй каскад на вычитатель 8, на второй вход которого поступает случайный сигнал, задержанный элементом 7 задержки еще на половину интервала сглаживания, В вычитателе 8 вычитают из случайного55 Б счетчике 19 регистрируется число экстремумов в кривой оценке мал щтематического ожидания М(С, Т), которая совпадает с истинным значением математического ожидания М(с) случайного нестационарного сигнала. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 сигнала его оценку математическогоожидания, полученную с выхода сумматора 6.Затем второй центрированный сигнал сглаживают в интеграторе 9 и подают на один из входов сумматора 11,на другой вход которого подают задержанный элементом 10 задержки сигнал с выхода сумматора 6, В результате на выходе сумматора 11 второгокаскада получают еще одну оценку математического ожидания случайногосигнала. Устройство снабжено подоб"ными каскадами в количестве ш, необходимом для сведения ошибки смещения к нулю, Поэтому (ш)-ю оценкуматематического ожидания получаютна выходе сумматора 13 (ш"1)-го каскада, а а-ю оценку математическогоожидания получают на выходе сумматора 14 ш-го каскада,В случае сглаживания СНС с математическим ожиданием М (с), описываемым полиномом степени не выше 12(ш)"1, на выходах сумматоров 6,11и т. д. до сумматора (шг 2)-го каскада получают оценки М(с, Т), отличающиеся от истинного значенияМ(с) на величины смещения оценокд(М 1"(., Т,При совпадении оценок разностейсигнал на выходе вычитателя долженравняться нулю. Практически наблюдаются некоторые малые флуктуации раэностного сигнала, обусловленные тем,что Т ввеличина ограниченная. Поэтому к выходу вычитателя 16 подключен пороговый элемент 17 с памятью,Величина порогового напряженияподобрана так, чтобы малые флуктуации разностного сигнала на выходевычитателя 16 не вызывали срабаты"вания триггера в пороговом элемен"те 17, Таким образом, при совпаденииоценок М (г., Т) и М (с, Т) непроисходит срабатывания пороговогоэлемента 17 и на вход элемента И 20поступает разрешающее напряжение.Тогда число, зарегистрированное всчетчике 19, поступая на второй входэлемента И 20, выдается на выходустройства.1319050 35 2 ш Число экстремумов К с -- гдеэ - 2 ф 2 ш- наивысшая степень аппроксимирующего полинома.Для определения комбинированного5 показателянаклона функции среднего значения СНС необходимо также определение коэффициентатак как по определению= Кэ.1, . Коэффици ент , можно оценить следующим образом. Математическое ожидание описывается функцией, включающей постоянную составляющую 6, линейно зависящей от времени член ,с и сумму нелиней но зависящих от времени членов с)=++ Рз -эт.е. М(с) =фс+ Ъ, с +Ч (с),Тогда оценка для коэффициента представлена в виде 20 Е- И;-;,1которая определяет структуру устройства оценки коэффициентапри этовначале необходимо получить разностиоценок математического ожидания СНСв соседние моменты времени г., с; .Эта операция выполняется в вычитателях 22-1 - 22-п. Затем необходимобыло бы умножить каждую разность насоответствующий коэффициент Однако, при Ьс = г.;-с, для всех э.=1,2п коэффициенты Ь; оказываются одинаковыми, Поэтому операцию умножения можно не производить, проделав операцию масштабирования при суммировании разностей в сумма 45 торе 23. Полученная на выходе суммалтора 23 оценка Р, поступает на вход ключа 24, управляющий вход которого подсоединен с выходу порогового элемента 17 с памятью, Не срабатывание порогового элемента 17 выдает разрешающее напряжение на управляющий вход ключа 24. В результате на выхо де ключа 24 в момент с действует сигнал, отображающий в заданномлмасштабе коэффициент , . Значение оценки , передается на выход устройства и одновременно на один вход умножителя 25. На второй вход умножителя 25 поступает напряжение с выхода преобразователя код - напряжение26, на вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 20. Такимобразом, на выходе умножителя 25 появляется напряжение, отображающеев заданном масштабе комбинированныйпоказатель наклона функции среднегозначения СНС.1При сглаживании СНС с математическим ожиданием, описываемым полиномом, степень которого выше 2 ш,на выходе вычитателя 16 получаютразностный сигнал с флуктуациями,превышающими пороговый уровень элемента 17, с выхода которого на входэлемента И 20 поступает запрещающеенапряжение,Формула изобретения Устройство для определения сред-. него значения по авт. св. У 1174948, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства эа счет оценки комбинированного показателя наклона функции среднего значения, в него введены и (и - число одновременно анализируемых выборок, натуральное число) дополнительных элементов задержки, группа из и вычи" тателей, дополнительный сумматор, ключ, преобразователь код - напряжение, умножитель, причем выход сумматора последнего каскада соединен с входом первого дополнительного элемента задержки и входом уменьшаемОго первого вычитателя группы, выход 1.-го (1. =1 и) дополнительного элемента задержки соединен с входом вычитаемого -го вычитателя группы и входом уменьшаемого (1+ 1)-го вычитателя группы, выход и-го дополнительного элемента задержки соединен с входом вычитаемого и-го вычитателя группы, выход каждого вычитателя группы соединен с соответствующим входом дополнительного сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента и является выходом значения сигнала, превы щения уровня допустимых флюктуаций устройства, выход ключа соединен с первым входом умножителя и является выходом значения коэффициента нак"1319050 Составитель В, ОрловТехред И.Попович Корректор Т, Колб Редактор Г, Волкова Заказ 2514/44 Тираж 672ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 лона устройства, выход элемента И соединен через преобразователь код -напряжение с вторым входом умножителя, выход которого является выходом значения комбинированного коэффициента наклона устройства.