Адаптивное устройство для вычисления среднего

нЙ ЕНИ Союз СоветскихСоциалистически Республик 117 ИЗОБР ИДЕТЕЛЬСТВ ВТО М 61) Дополнительное22) Заявлено 09,10.78присоединением заяв зО 06 Р 15 36 21) 2672631/18-24 с дерствеииыи комитет СССР делам изобретеиии и открытий(53) УДК 681 43) Опубликовано 07.10.80. Бюлл 45) Дата опубликования описан 8.8) З,аявител ОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕГО АДА Изобретение относится к области специализированных п 1 ифровых вычислителыных устройств,:.предназначенных для вычисления статистических характеристик случайных процессов, ЬИзвеспно успройспво для вычисления среднего значения 111, на основе которого лежит алгоритм стохастической аппроксимации Роббинса - Монро (модификация фабиана), Устройство содержит соединенный 1 О с входом устройства апалого-цифровой преобразователь (АЦП) н реверсивный счетчик, выходы которых подключены к соответспвующим входам схемы сравнения кодов, выходами соединенной через пррггер с управляющнмн входами реверсивного счетчика .и генератор импульсов, подключенный к первому и второму счетчикам, выход первото счетчика подключен к управляющему входу схемы сравнения кодов и через эле Мент задержки к управляющему входу АЦП, элемент ИЛИ и элемент И.Наиболее близкйм по технической сущности к,изобретевию является устройство для:вычисления среднего 121, . содержащее 25 блок разности, выход которогоподключен к первому входу блока управления, выход которого соединен с:первым входом сумматора, второй вход которото объединен с первым входом блока разности и подклю- ЗО 2чен к выходу блока памяти. Вход блока памяти соединен с,выходом сумматора, второй вход блока разности является первым входом устройства, вторьгм входом устрой: ства является вход счетчика замеров,Невысокое быспродейспвие обусловлено тем, что:в процессе вычисления 1 среднего в устройстве неоднократно реализуется операцИя деления, характеризуемая длительным временем выполнения и относительно невысокой точностью из-за ограниченности разрядной сетки цифровых устройств.Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных воэможностей устройства за счет анализа,нестационарных процессов.Поставленная цель доспигается тем, что в устройство для вычисления среднего вве дены логарифмический дреобразователь, компаратор, блок вычисления показателя степени, блок вычисления коэффициента ус.реднения. Выход счетчика замеров через логарифмический преобразователь подключен к первому входу компаратора, второй вход которого объединен со входом блока вычисления коэффициента усреднения и соединен с выходом блока вычисления показателя степени, вход которого подключен к,выходу комп аратора Второй вход блока управления соединен с выходом бло,ка 1 вычислевия коэффициента усреднения.Структурная схема устройства;представлена на чертеже.Устройство содержит блок 1 разности, блок 2 управления, сумматор 3, блок 4 памяти, счетчик,замеров 5, логарифмичеокий преобразователь бкомпаратор 7, блок 8 вычисления показателя степени и блок 9 вычисления коэффициента усреднения.На:первый вход блока 1 равности подается код параметра, а его выход подключен к первому входу блока 2 управления. Выход блока 2 управления подключен к первому входу сумматора 3. Выход сумматора 3, с которого снимается вычисленное среднее, подключен ко входу блока памяти 4, выход которого подключен к первому входу блока разности 1 и ко второму входу сумматора 3, На вход счетчика замертв 5 подается код замера, определяющий номер итерации. Выход счетчика замеров 5 через логарифмический преобразователь б, подключен к первому;входу компаратора 7. Информация с 1 выхода компаратора 7 подается на,вход блока вычисления показателя степени 8, выход:которого подключен ко второму входу иомпаратора 7 и через блок 9 вычисления коэффициента усреднения ко второму входу блока 2 управления,Предлагаемое устройство реализует,рекуррентный алгоритм вычисления среднего видаА=Ап - 1+ 2 (Х - Ал)(1) где А - оценка средиего после а го за мера; Х - значение усредненной величины в и-ом замере, причем выполияется условие Для вычисления значеввя Уможно воспользов атыся условием причем значенйе Уувеличивается:на едивйцу ирй выполнении условия (3).В предлагаемом устройстве ,реализуется процедура вычисления аида Уд 1+1, если 1 од,п - 2+1 оя,) Уа 1 У= У, если 1 од,и - 2+1 од, (У, 1Блатодаря ис 1 пользойанию алгоритма (1) устройство ае произвоают операцию деления, требующую больших затрат времени и приводящуюкзначительной погрешности вычислений, В аредлагаемом устройстве вместо операции делений реализуется операция сдвига, что;приводит к,повышению быстрадействвя н повышению точности работы. Это дает воз 1 можность обрабатывать быстротекущие процеосы . и расширить функциональные возможности предлагаемого устройства.Устройство работает следукыцим образом.В исходном состоянии в блоках 4 И на 10 выходе сумматора 3 и в счетчике замеров5 записаны, нули.После подачи первого замера Х, на выходе блока 1 разности появляется величина 15Х 1. В счетчик замеров 5 записывается единица, а логарифмический преобразователь вычисляет величину 1 од 21 - 2+1 од,3= 0,7472, Компаратор 7 производит сравнение величин - О,472 и нуля, записанного в блоке 8 20вычисления показателя степени. Компаратор 7, сравнивая эти величины и реализуя формулу (4), перезаписывают в блок 8 вычисления показателя степени показатель У=О, а блок 8 вычисления показателя степени 8 25подает значение У, на вход блока 9. Блок 9 вычисления коэффициента усреднения вычисляет величину 2 - 1 =1 и подает ее на второй вход блока 2 упраиления, который формально реализует операцию сдвига.Эта величина подается на первый вход сум,матора 3, где акладываетоя с,нулем, записанным в блоке 4 памяти, После этого на выходе сумматора 3 появляется величина Х 1 которая записываепоя в блок 4 памяти.На этом заканчвваепся вервая итерация,На,второй итерации в блоке 1 разностивычисляется разность Х 2 - Х,. В счетчик за - меров 5 записывается код заиера 2, логарифмический преобразователь б вычисляет величину 1 од,2 - 2+1 од 23=0,2528, а компа.ратор 7 сравкивает ее с У,=О, записанным в блоке 8 вычисления показателя степени.После проверки услови.я (4) (0,25280) в блоке;вычисления показателя степени 8 вы чуляется У 2=У, +(1 =1, которое подаетсяна блок 9, Блок 9 вычисления юэффициента усреднения вычисляет величину 2 - , которая в блоке 2 уцравления сдвигает код разиоспн Х, - Х 1 на олин разряд влево. Величина 2-(Х 2 - Х,) окладываетоя в сумматоре 3 с содержимым блока 4 памяти, после чего на вьцюде сумматора 3 появляется среднее двух замеров А 2=Х,+ +2 - (Х 2 - Х 1)=0;5 (Х,+Х 2), котороезаписывается в блоке памяти 4. На этом заканчивается вторая интерация.На третьей итерап)ни в блоке 1 разностивычисляется разность- (А - Х ) =Х - 0,5(Х,+Х ). В счетчик замеров 5 записывается код замера 3, логарифмический преобразователь б вычисляет величину ЬщЗ - 2+ +1 од 23= 0,5056, а юмпаратор 7 сраввивает ее с У=1, записанным в блоке вычисленияпоказателя степени 8, ПОсле проверки условия (4) компаратором 7 (0,5056(1), в блоке вычисления по,ка:зателя степени пере- записывается величкна Жз=М,=1, которая подаетоя на блок 9 вычисления коэффициента усреднения. Блок 9 сохраняет величину 2 , которая в блаке 2 управления сдввгается на один разряд влево. Величина 2 -Хз - 0,5 (Х, + Х,)складывается в сум,маторе 8 с содержимым блока 2 памяти, после чего на выходе сумматора 3 появляется среднее трех замеров Аз=А+2 - )( Х Хз - 0 5 (Х+Хг)3 = 0 5 Хз+О 25 Х+ 0,25 Хз, которое записывается в блок памяти 4, На этом заканчивается третья итерация.Последующие итерации осуществляются аналогично.Таким образом, устройство обрабатывая информацию, цридает последним больше веса, чем предыдущим, что особенно важно прои обработке наблюдений,неста. ционарных процессов.Устройство может быть выполнено на уиифицированных элементах,и обладает конструктивной простотой, так как в лроцессе счета,в нем осуществляются простейшие операции типа сложения, сдвига и функцнонального преобразования простого вида. По сравнению с известньгми устройство обладает повышенным быстродействием, что позволяет обрабатывать большие массивы информации за короткое время, Изобретение может быть Использовано при разработке специализировавных вычвслительных усгройств, а его использование лозволит получить экономический эффект. Формула изобретенияАдаптивное устройство для вычислениясреднего, содержащее блок, разности, выход 5 которого подключен х первому входу блока управления, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого объединен с первым входом блока разности,и подключен к выходу блока па мяти, вход блока памяти соединен с выходом сумматора, второй вход блока разности является первым входом устройства, а,вторым входом успрюйсвва является вход счетчика за 1 меров, отл ич а ющеес я тем, что, 15,с целью повышеиия быстродействия, в неговведены логарифмический преобразователь, кампаратор, блок вьгчислвиия показателя степениблох вычислеиия коэффициента ус;реднения, при этом выход счетчика замеров 20 через логарифмический преобразовательподключен к первому входу компаратора, второй вход которого объединен со входом блока вычисления коэффициента усредненыя и соединен с выходом блока,вычисле иия паказателя степени, вход которого подключен к выходу кампаратора, второй вход блока управления соединен с выходом бло.ка вьиисления коэффициента усреднения,30 Источники информации, принятые воанимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство485455Кл, й 06 Р 15136.2. Авторское свидетельство466512.Кл. (л 06 Р 15/36, 1975 (прототип).769551Составитель Л. Григорьян-ЧтенцТехред И, Заболотнова Корректор И, Осиповская Редактор Л, Утехина Заказ 1288/1296 Изд, Мо 485 Тираж 772 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Тип. Харьк. фил, пред. Патент