Аналоговое устройство для определения параметров случайных процессов

О П И С А Н И Е 269618ИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сок)а Советских Соь)алистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М л. 42333, 7100 68 (ЛЪ 1235982 18-24 Заявлено ИНСНИС 31 ЗЯ 51)КИ ис 1 ПК 6 06 д Приоритет Комитет по делам зобретений и открытий при Совете 1 инистров СССР,1 Ъ".1910. Воллетепь Л) 1 пуоли Ваи атя опубликования описания 29.11970 Авторыизобретения А, Сергеев и А, Ф. Романе аягипель АЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕттИЯ ПАРАЧЕТ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВинтегратора соединен со вкодом второ лптеля и гкодом сумматора, второй в., торого соединен с вы.одом второго 1151. Я в.од со Вт 0131 м В.одох исРВО5 липсля, второй вкод второго делителя с кодом блока оиредслс)ия параметри функции, который соединен с Выкодом о рсдслеиия интервала корреляции, я ие 133 ого делителя служит выходом бло0 рсдс,1 сни 51 и яряхст 13 ическои фнкции, 1( соединен со вкодом блока умножения у стза. шос оть смя устроиства.е осущестг,ется автота изменением стятпчеусмого процесса путем иесной ф п:.) и . (1), спс швастся более эфие.кой функции ).(1) прок соооражен)ш. 25 Пусть исследуемый процесс .1 (1) содержитдве компоненты л(1) и Г(1), из которык оди 3 501) 5 ьг 5)стс 51 стацион 313 иои слмчаииои функцией, а дру:яя 1 Г(1) вносит нестационар- ность Изобретение относится к области аналоговой вычислительной тскники.Известно аналоговое устройство для определения параметров случайнык процессов, содсржяцее (1 ильт 13-интегрят 013, код которо 0 соединен со входом устройства, блок умножения, один 1 з вкодов которого соединен с выкодом фильт 135-иптсГряторт, Олок Вь 13 аботк иарамст 13 исской функ 1 н 1, в.од кот 013 ОГО сос. дииен со Вкодом устро)стВЯ, я 13 код - со вторым 3.(одом блока умнокения, олок вычитания, один вкод которого соединен с вкодов Уст)301 стВЯ ,х 1130 ж(.пи 51, Я д 13 УГОй В.":Од со в;одом устройства; блок определения дисперсш, вкоды которого соединены со вкодом устройства и выкодом блока определения парямет 13 ическои фикци, а Также Олок ОВ 13 С- деления интервала корреляции, вкоды кот- рого соединены с выкодами блока определснп 51 дпснс 13 сии Предложенное устройство отличается от известного тем, что в нем блок определения параметрической функции содержит фильтрыи 1 ПСГ 13 аторь, блоки деления и 01 ммс 1 тор, причем вкод первого фил тра-интегратора соединсп со 13.одом мстройсгва сГО 1)ыкод со ь.,одом торого фильтра-ииегратора, со вкодом первого делителя и со кодом блока определения дисперсии. Выкод второго фильтраЭТО иоз 130 ляст ВОВысистрой ства. 11 я С 13 тстке дн Ск В диии 33 мст)30 йств мя Гичсскос слежение око стркт 131 исслсд определения параметр результате чего обе рективное нснтрироган Выбор парямстричес зводится из слсдуго)шго деод коТелитсго делужиг ческой олока вкод ка опоторый строй 2 Ю 1) 18(с"(с)= (3Х(;)д,гдс Тг - интервал сглаживания; ). (1) - - параметрическая фмпкцпя, подлсжяияя опрс;слению,Параметрическая функция определяется пз КРИТЕРИ 51 ЗПППМУ)13 СРСДНЕЙ Кзс 1 ДРЯТИ 1 СС 1(ой ошибки, чем обеспсчпздстся более Высокая тОЧНОСтЬ ПОЛУЧЕНИЯ СтятИСГПЧССКПХ Пс)Рсч)1 С 1 Р )Б по срявпепио со способом, рсалпзуюцпм мсТод ПОЛ(ЕИИЯ ПарясЕтрпсСОСО 1 ф;ИППП гласно критершо пссмспепности. Уело)зис минимума средИ ошибки в опрсделсшш коъпонснты 11 (г).2 = 11 й(1) - 115 2,а также предположспе, что ц (1) соде 1(ит более шзкочастотный спектр колеояппй псксли компонента Хс(1) цз качестве первой оцспки дл 5 135 (/) 1(10 кет Оьть испог 1 ьзовди рсзу,ьтат его сглаживания 1 Г" (Е),г-,т,г - т," г+ т,ц 2хор 1-(гг,Х(х)(1-,Тг3 - т( ГДЕ Ог - МаКСИМаЛЬНОЕ ЗнаЧСППС тЕКЛЦСй ДПСперсии;сссор - интервал корреляции.Последнее прибликение и положено в основу функццоннрования сямонастраивающсгося устройства центрироваши.В состав устройства входят: блок Л опрсделенця параметрической функции, обесечивающцй получение параметрической функц 1 к случайного процесса и состоящий пз д)ух фильтров-интеграторов 1 и 2 с конечной памятью, делителейн 4, суммирующего усилителя 5. Фильтры 1 н 2, аппроксп" прующис пптеграторы с конечной памятью, могут быгь построены на электронных операционных уси лителях постоянного тока, охваченных цепью обратной связц из параллельно вклочсипьх резисторов н конденсатора.Сопротивление резистора подбирают таким образом, чтобы коэффициент передачи усилителя к, а емкость конденсатора выбирают исходя из желаемой величины постоянной времени Т цепи обратной связи. Суммирующш усилитель 5 представляет собой операционный усилитель, работающий Б режиме рпфметцческого сложеши Бхо ных сигналов.Блок Б определения текущей дисперсии обеспечивает получение оцспкн дислсрсни слу. чайного процесса ог(1) н состоит пз блока ВЫЧЦтаНИЯ (ВЫЧптаЮЩЕГО УСТРОйСБс б), бЛОКсч 130:313(,ДСПП 51 13 КПДПЯТ 1 К 33;РсОР 3 т) И Ип 1 С Г 11 с Г 0 Р с 1 .1 Гок В ОИР(,С,(.пи 1 111 с)1 Зс 1 лс 1 еОИРс.1 ЯПИП,Т;5 РсялизУст длгоРитм шДЯ - ,.,р, гДе- ,2 Т,Т - СРСДПСС Р сС(ГГ 05 ППС ЗСКДУ ПУЛ 5 ЗИ ЦСПТрпрояппой тсклцсй дисперсии, Т - зрсмяП ИСГ 3) П 1)ОБД И И 5.ЗРОГ О;10 к СОСОпт и:3 бгОкд цспГповс)ппя.), СО:С)1 Кс)ПСГО Ин ГСГРЯТ 01 С КоиесцОЙ Пас 5 Г 10, И 1 ЗЫЧИТсОИС 10 С 1 РОИСБс 1, СХСзсЬ 1 г)Ы,С.СПИ 51 ППС)13 с 1 ЛО 3 3(1 СК З И ЛС 13 ЫЗ 1 И КОО- ,111 с 1 ГЯ)1 П ПС.ПРП 3)013 с 1 ППОП,ИСПС 3)СПИ, СГЛ 2- кпвсиюПСГО фпгп 1 ря 11 ( па м 51 т 110 Т(ь квс 1 дР;ТО)с 12, ОбСССс 1 И 13 с 10 ПСГО БС)ЗЗСДСИИЕ ВЕБЯ,РЯТ СКУПС 0 С)(.ДИС;ГО Зис 1 ЧЕИИ 51 МЕЖДУи ул с Бы м п ко о р;и н ат а м и - Т. делп сл я 1, н 3ыходс которого образ)ется опенка иитервя 220 Т,Г 13 КОРРСЛ 5 ЦИИ СЛУЧайПОГО ПРОССС 2 ВИД 3- .г Т.мдсштабцрующсго умножптсля 14, ооеспечиающсго выработку параметра 4 отоо,Вычитающсс устройсБо 1 б вычисляет цснт 25 рировяппло составляющую сл) чайного про 1 сссс 1 1 пдс )со=Х(1) - 1.5 т Х(г)Уз(покитель 16 обеспечивает определение1 ССУПС ОПЕНКИ Матема1(ССКОГО ОЖпдаНИЯ НаОсновс соотношения пг"Х(1) =),(1)5 тХ(1). Лп 30 ис Йпс 151 Оцсика м 21 емати(1 ескОГО Ожидания наэтот умножптсль поступает с интегратора 17.Прншпп работы устройства состоит в слез юпсм.11 сслсдусзая редлпзац;я иестационарного35 случайного процесса Х(Г поступает на входблока опрсделсши 1 ярдметрнческой функцииЛ п одИ подастся на вычггающне) сГройстс с) п 12.В)од ияпр 51 жсиия )01(с ПроисходиГь нсио 40 срс;стсино от устройс) Ба, регистрирующегопсстСИиопарп. случайный процесс при сочлепсппп последнего с андлизпруощей аппаратурой, либо с помощью установки Ввода прирсгпср;цП 1 процесса иа якой-;и 00 запцсыБдющш прибор.С 13 ЫХОя ПсрВОГО фПЛЬТра Ис 1 иряКЕНИЕ5 т,Х(1) поступает на Второй интегратор 8(5 т)И ОДПОБРСМСИПО ПОДс 1 Е 1 Сг Па 13 Ыс 1 ИТ 210 ПСЕ "сСТрОйС 130 б И делптЕЛЬ х 1. Г 1 ОД 5 т ПОНПМастСЯопсряцп 5 усреднения пд интеграторе с конечюй памятью. Со Вороо интегратора 8 напряжение 5 т 5 т,Х(1) непосредственно подаетсяпя делитель 1 и блок б арифметического суммирования. 11 а выходе делителя формируетсд4 - .С.г)пдрдмсгр в;да. Здесь т - знакор 2ьят хморчепце интервала корреляции второго порядка.Б 11 р;ботдшый статический параметр по 60 д,.с с 51 пя блок б, пя который одновременнопосгу 1 яст и;пряксппс 5 т,5 т,Х(.), и на выхо;с этого блока обр;а) етс:Я напряжение4 :г х( )кор5 т, 5 т, +, которое в дальнейшемт Х269618 4 коЬ 5 Х+5 т, 5 т ЛИ) 10 30 У,(1=У(1) - 5 т У) юЛдстся пя Лслптсль . Олноврсмсппо пд лс;штсль юстмпдс. Нд;РЯжспс 5 т Х. ПЯ выолс дс,птсл 51 фОр.и ст 51 п 1 пр 51 жснпс оторос п прслставляст искомое значение пя)ямст)исскОЙ 11)пкцп /. ) . Зпяспие пяр 1- стрпчсской функции ыволптся па кяЯл рсистрации и одпозремсипо па умпожитсль 1 б.Принцип работы блока опрелслспия диспср.ип состоит в следующс),1: с вы ола г,ычптяюцего устройстза б цептрирогаппый случайный роцссс вида Х) (1) =-Х - ЯтПоступает а квадро)ятс 7 и з ля.ьсЙшс Сг;1 яжпвястс 51 иГсгрятором 8. 112 выхолс интегратора форшрустся текуцая дисперсия О-, которая погнется на блок регистрации и масштабируюций умпожитель 14. В блоке определения ипервала корреляцш осуществляются слелуоцпе оперщии,Текущая дисперсия вила У(1) = Х (1) тХ подается па блок центрирования 9,котором происходит прсоорязовяиия вплд Этот блок содержит интегратор и вычитаюлее устройство и реализует операции, апалоичные преобразовашям в блоках 1 и б.35 Центрироваппая дисперсиоппая составляютая поступает на схему выработки нулевых оордипат, Уело)пе пулевых приближений снтрироваппых составляющих У(г) провеяется согласно соотношению 1 Уо)(Г) - У( - )(Г) 40Л, где У 1 )(г) и У(г), - ,) - цсптрпрованные сотавляющие положительной и отрпцательпои олярпости; Л - некоторая достаточно малая ели-ина. Блок 10 прслставляст собой Пел,- 45 ейный элемент тина амплитудного лискрпм;1- яторя с релено 1 хярактсистпкОЙ. С Выхо 12 лока 10 напряжение, пропорциональное те- )ЩИМ ИПТСРВЯЛЯМС)КДУ Н ЛЕВЫМП 100 РЛИ- атами, поступает па интегратор и В лдльнейем подается па квалратор 12. После квалриования средних зпачсшш интервалов параетр Т подается па лслительнос устройство 3, в котором осуществляется вычисление зиаУо 55 ения, принимаемого в дальнейшем в3ачестве оценки интервала корреляции слуяйного п 1)оцесса т 2) .С выходя блока 13 этоОРяпр 5 жеппе Гсступяет пг 1 нанял реГистр 21 Пд 60множительноустроСгво (мясштябируюий умпожптсль 11), которое пмсст лва вход, На одни вхол подяется оценка текущей исперсип 0 г(1) и на второй - параметр т 2), эсме того, пелусзятпизяется )мис)кение пя 65 мдспггдс)пый коэффписит 1. 112 Бьхолс этогос 1)01 Г 11 Бь)д(12 ты 3 дс 15 112,11)5 Я.11 с4 У- - 22)4.- - г,р, которос испореле) Бсппо нов,г у,ступает па лслптсль:) блокд очрелелспия пяпд)етрп 11 ой 1 п,цпп.13 структ; ру преЛлягдмого устройства вхоля 1 Якк 1 ьи 1 як)1 цс )3 трсиствс 10, и 3 1 ыхсдс которо 0 Об)1)11;) ст 51 цсп Грп)01)213 поезп 11 ппс .ъ р ( ) л- I.т л), 1 ) )ид)китель1, 1)0) п;)1)и;п 1 1 скцк) Оцспкм )Ятс)Ятпескс 0 оя,ьляпп 51 В:ля;7 Х) = l,(1) т, ХсГГ 1 жив 1 пис Оста)л 5 к)иси прсисхслит ня БЬ 1 хо;с питсг)тор 1 1/.11 а к;шалы регистрации гоступшот следу,ащпс параметры случайных процессов:иптс 31ксРел 5 цпи т Ор диспсРспя 0 )ЛИПСЙП 25 ОЦСП 1 Ц 1 Матс.12 ГЧССКОГО 0)КПЛЯ 1 ИЯт Х); пярамстричсскдя оценка математического о)кидяпия ), Ът Х; параметрическая функция ).(1); центрированный случайныйпроцесс Л р.Ус 1 рсист 30 мс)кст Оь 1 ть использОВянс приэкспериментальном псслсловдшш иестяционярпых сигп ялов различной физической природы,а также в Бплс ) прявляющего контура, пепосрслстггипс Вк,;псчяс.;ОГО в ст)уктуу мпогомерной Динамической системы управления,работающей в условиях случайных возмуще 1 п Й. Предмет изобретен и я.)палоговсс устройство лля орелеления параметров случдйпых процессов, солер)кащее фильтр-интегратор, Бхсл которого соединен со вхолом устропствд, блок упоженпя, один пз Входов которого сослинсн с выходом фильтра- интегратора, блок опрлслешя параметрическойкой функции. вход которого соединен со входом устройства. а вьхол - со вторым входом блок 1 ) )псжпп 51, Олок Быитяни 51, Один вход которого соелппсн с выхолом устройства умножеш:я, д другой вхоЛ - со ВхоЛом устройства, блок опрелслсния лсперсии, входы котс)ОГО сослппспы со Вхсло) устрОЙствд и Выхсло)1 б,01.д оп 1) сЛслснп 51 пя а метриееОЙ фнкцпи, д также блок опрелелепия интерваЛя Кс)1)ЕЛ 5 ЦПИ, БХОДЫ Котс)ОГО СОЕДИНЕНЫ С ВыхОлями блок 1 Оп)еде,сипя дисперспп, От, аоБес) Тс)1, что. с целью повышения точности работы устройства, ь нем блок определения п 1)1):сгрБеско фикции сслерит фильтры-интеграторы, блоки деления и сумматор, причем вхол первого фильтра-интегратора соел;шен со входом устройстгя, его выхол пслклцсчеп ко зхолу второго фильтра-инГсгртор 1 ко входу первого делителя и ко )кол блока опрслслспия дисперсии, выхоЛ Во)010 фильтр:1 ипгсг)орд соединен со вхс. л 1; 1 второго лелпсля и )холом сумматора, Второй Бхол которого сослппсп с выходом второго Делитля, я выхол - со вторым входо) первого Делителя второй вход второго лелп26 с 618 телл слуок 13 т Засолом блока 33;рсс с 1;я;араметричсс 1 со 1 фуик 1 ии, кот 03 рсос.1 и 1 с 1 с 13 Г- .содом блока оирсаееии 51 1 тор 3,л 3 коррсля- ЦИИ, с 3 3 И ОЛ ИЕРВОГО ДСЛИСЛ 5 С;1 У 5 КИТ В 1.:ОСоставитель Дм 33 трисва33 ктор Н, Беп 33 скд 5 Текпа Л, В, Кук ива Корректор Л. И. Гаврилов Поаписповетс .1 ипистров ССС 1.".дкдд 2 Я111 Г 111 Гпр 3 к 4 оо5 пт е 3 д по асс д 5 д пдоопстсп и Й и Оте 15 в 3 тп 3 п 1) иЗт 1 оскпа, )К, Ратискал пдб., 5. 4 5 Ти:о 313 дф 3 я, п 1. Сапунова, 2 6 лов б Ок; о р",;,лси 13 я параметрической функ. и.,1, к 3 ои,.1 ссс.тишеи со В 3 сочом блока умно ; к . 11 5 т с т 133 с 1 В 1.