Устройство для определения параметров аппроксимирующей экспоненциально-косинусной корреляционной функции

(22)Заявлено 0 З.1.1.77(21) 2539997/ с присоединением заявки РЙ -Гасударственный комитет СССР(23)приоритет пв делам изобретений и етнрнтнйОпубликовано 05, 05, 80, Бюллетень Дата опубликования описания 05.0(72) Авторы изобретения И. И. Вопков и В. И. Батищев Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВАППРОКСИМИРУЮЩЕЙ ЭКСПОНЕНЦИ АЛЬНО-КОСИ НУСНОЙКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной иизмерительной техники, предназначенныхдля аппаратурного определения характеристик случайных процессов,Известно устройство для определенияпараметров экспоненциально-косинусныхкорреляционных функций (Кф), содержашее в каждом из двух каналов послдовательно соединенные регулируемыйфильтр экспоненциального сглаживания,блок умножения, подключенный вторымвходом вместе с входом фильтра к выходу блока номирования, блок усреднения, к выходу которого в первом каналеподключены последовательно соединенныесхема сравнения, блок регулировки параметра, выход которого подключен куправляющим входам регулируемых, фильтров, второй вход схемы сравнения подклю чен к выходу источника постоянного напржжевия (11 .Недостаток устройства состоит в том,что значения параметров модели опреде-2ляются посредством дополнительных вычислений по результатам измерения и,. что самое главное, не обеспечивается минимум погрешности аппроксимации корреляционной функции исследуемого процесса выбранной моделью.Известно также устройство для о 1 тредепения параметров аппроксимирующей экспоненциапьно-коситтусной корреляционной функции, содержащее блок нормирования, первый вход которого является входом устройства, а выход подключен к.первому входу первого блока вычитания, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого подключен ко входу первого регулируемого фильтра, выход которого подключен ко входу второго регулируемого фильтра, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен через первый блок усреднения б первым ьходом второго блока вычита732908 4 связаны с дисперсией Э ьн нормированного процесса ) Й) следующими сосп ношениями) ни% второй 1 вход которого подключен кпервому выходу источника эталонных на. пряжений, а выход через блок регулировки параметра соединен с упраьпяющимивходами первого и второго регулируемых фильтров, выход первого из которыхподключен к первому ьходу второго ключавыход которого соединен с первым ьходомтретьего блока умножения, выход которого подключен ко ьходу второго блокаусреднения, второй выход источника эталонных напряжений соединен со вторымивходами блока нормирования и первогоблока вычитания ,Ц,15Однако ддя обеспечения сходимостипроцесса подстройки параметров к оптимальным, т,е. обеспечивающим минимумквадратической погрешности аппроксимации необходимо априори знать ориентировочные значения оптимальных параметров, .гопосконьку в основу функционирования устройства положено условие обеспечения экстремума погрешности аппроксимации. Этообстоятельство значительно сужает область применения устройства поскольку онаограничивается процессами, для которыхвозможно. установить начальные значенияпараметров такими, чтобы при регулировкеони сошдись к оптимальным.30Кроме того, функциональные возможности устройства ограничиваются определением параметров экспоненциально-коси-.нусной модели корреляционной функции илюбое расширение функциональных воз 35можностей измерительного устройства оказывается очень полезным в практическомкорреляционном анализе.Цедь изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за40счет получения оценки интервала корреляции исследуемого процесса.Эта цель достигается тем, что в устройство введены третий блок вычитания,блок определения максимума, генератор45синусоидального сигнала и сумматор, вхсды которого соединены соответственно свыходом блока нормирования и со вторымвыходом источника этапонных напряженийа выход подключен ко вторым входам вто 0рого и третьего блоков умножения, входблока определения максимума соединенс выходом третьего блока вычитания,ьхОды которого подключены соответственно к первому выходу источника эталонных напряжений и к выходу второго блокаусреднения, выход блока определения максимума через генератор синусоидальногосигнала подключен ко вторым ьходам первого блока умножения, первого и второго ключей.На чертеже изображена блок-схема устройства,Устройство содержит блок 1 нормирования, блок 2 вычитания, источник 3 эталонных напряжений, величины которых Т хи, хн1 82 8сумматор 4, блок 5 умножения, регулируемые фильтры 6, 7 с передаточныминкциями%1 ьи р: "ь- р .рФ 1 Р 1 ф1 1 4-ргде сС - параметр фильтров, величина которого принимается: в качестве оценки показателя затухания экспоненциальнокосинусной модели Кф, ключи 8 (аналоговые), информационные входы которых подключены к выходам соответствующих фильтров, блоки 9 умножения, блоки 10 усреднения, блоки 11 вычитания, блок 12 регулировки параметра фильтров, блок 13 определения максимума, генератор 14 синусоидального сигнала с регулируемой частотой %0, величина которой принимается в качестве оценки частоты колебаний экспоненциально-косинусной модели Кф, управляющий вход генератора подключен к выходу блока 13.Устройство работает следующим образом.При поступлении на ьход блока 1 нормирования, являющийся входом устройства центрицованной реализации случайного про цесса ММ бпок 12 регулировки параметра изменяет величину параметра о(, регулируемых фильтров 6, 7 до обнуления сигйала У ) на выходе блока 11 вычитания первого канала, в то же время блок определения максимума изменяет частоту генератора 14 синусоидального сигнала, устанавливая ее такой, чтобы выполнялось условием=п 11 дх Установившиеся значения параметра с( фильтра ,и частоты Фр принимаются в качестве оценок параметров Кф.Ра (Ю,с о,1 =Е оофо (3)732908ляции ГиХ, Следует заметить, что поскольку величина квадратической погрешности всегда положительна, т. е.д ЪО,оценка интервала корреляции 7; будет5 заниженной, т.е. 2; .+Таким образом, данное устройство имеет следующие преимушества: регулировкапараметра фильтров и частогы генератораведется так, что величина погрешностиЮь изменяется всегда к своему минимуму;некоторое усложнение аппаратурйого оформления предлагаемого устройствапроисходит за счет включения устройствапоиска максимума, одпако замена регулируемого генератора ортогональных сигналов на генератор синусоидвльного сиг- нала является его сушествейным( упрошением;,кроме тога устройство позволяетоценивать, квадратический интервал корреляции. Сигнал 4 Ю на выходе блока 11 вычитания второго канала принимается в качестве оценкиT х квадратического интервала корреляции и. отличается от последнего на величину ЬСправедливость этих утверждений мож доказать путем следующих рассуждений.Вькодной сигнал 3 Ю блока 11 вычитания. первого канала в установившемся 15 режиме определяется следующим выражениемЧЮИЯХ И+О 1 уньт(ш 1 фф 3)А;СОго, СЙгде в а -импульсная характеристика 25г,фильтра, составленного из фильтров 6, 7.Выходной сигналФ Ю блока 1 1 вычитания второго канала в установившемся режиме определяется выражениемоэо Ф=ЬДхиС 1)+0 1 Р п 4 +) 6) 2 6 51 п О)Н,-С)+ Х+-;) д- О:Мах г которое после преобразований можно записать в следующем виде 40(7)ЭХН-.ОХи- . - с.Е .совсв С дС- - :иахе 3о 8 45Описываемое устройство позволяет определять параметры экспоненциальнокосинусной корреляционной функции, аппроксимирующей Кф анализируемого процесса по минимуму квадратической пс- грешности.Сигнал 9 М, описываемый выражением (7), отличается от ведичины квадратичного интервала корреляции на величину квадратической погрешности А, миними 55 зируемой, как уже отмечалось, в данном устройстве выбором параметров С,Фо мо жет бьтгь принят в качестве приближенной . оценки квадратического интервала корре 50 5мого процесса Ц 1) по минимуму квадратической погрешности СО219 И 1.И,О 1 сфщ 1 п 1 4) ОО-сИ ММ=П, рФ Зе соцр,РаС- ХИо формула изобретения Устройство ддя определения параметров аппроксимирующей экспоненциадьнокосинусной корреляционной функции, содержащее блок нормирования, первый вход которого является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого блока вычитаний, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого подключен ко входу первого регулируемого фильтра, выход которого подключен ко входу второго регулируемого фильтра, выход которого соединен с первым входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен через первый блок усреднения с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого подключен к первому выходу источника эталонных напряжений, а выход через блок регулировки параметра соединен с управляющими входами первого и второго регулируемых фильтров, выход первого из которых подключен к первому входу второго ключа, вьгход которого соединенпервым входом третьего блока умножения, выход которого подключен ко входу второго блока усреднения, второй выход источника эталонных напряжений соединен со вторыми входами блока нормирования и первого блока вычитаний, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения оценки интервала корреляции, в устройство вве2908 Составитепь В. ЖовинскийС. Патрушева Техред М. Нетко Корректор Ю, Макаренко Ред Тираж 751 Подписноеосударственного комитета СССРепам изобретений и открьггийосква, Ж, Раушская наб., д. 1555/11 ОНИИПИ по 113035, фипиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Пр щс Ь 7" ; .:;,. . 73 ены третий блок вычитания блок опреепения максимума, генератор синусои- . дапьного сигнала и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом блоке нормирования и со вторым выходом источника эталонных напряжений, а выход подключен ко вторым входам второго и третьего бпоков умноже ния, вход бпока определения максимума соединен с выходом третьего блока вычйФания, входы которого подключены со ответственно к первому выходу источника эталонных напряжений и к выходу 8второго блока усреднения, выход блока определения максимума через генератор синусоидального сигнала подключен ко вторым входам первого блока умножения, первого и второго ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР1 о Ие 456278, кл. С 06 6 7/19, 19732, Авторское свидетельство СССРпо заявке2407400/18-24,кл. 0 06 б 7/19, 1977,