Устройство для определения параметров экспоненциально косинусной модели корреляционной функции

,87, Бюл.Блинов3(088.8)ское свидеткл. С 06 С раметрами (под ратной связью рам позволяет ьство СССР19, 1974,рокс ссле ность ап функций цессг, П помощи б и интегр щими фун ство обл ДЕЛЕНИЯ ПАРАОСИНХСНОЙ МОдстр оков торо к спеслител нои шению к шума ям истинной атистичесисследуемогозкспоненциаль2 ил,тения -ьт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕ МЕТРОВ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНО-К ДЕЛИ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ (57) Изобретение относится лизированным средствам выч техники и предназначено дл ментального определения ст ких характеристик. Цель из повышение точности. Устрой держит два низкочастотных ков определения диспер 1, 12 и 13, матричный ведение управления пастройки) фильтров обпо измеряемым параметминимизировать погрешмации корреляционной уемого случайного пройка осуществляется при 7-10 дифференцирования14-16 с соответствуюальными связями. Устрой. устойчивостью по отноизмерений и отклонениорреляционной функции случайного процесса от о-косинусной модели.2271Устройство работает следующим образом.Центрированйая реализация исследуемого процесса х(С) поступает на вход Фильтра 1, частотная характеристика Ф(я) которого имеет видР е) -1(дЯ)+28,ди+ОГ+ Ь(2)С выхода фильтра 1 преобразованный сигнал х(С) поступает на входы фильтра 2, имеющего частотную характеристику, идентичную (2), и блока 7. Выходной сигнал Фильтра 2 последовательно преобразуется блоками 8-10. Сигналы с выходов фильтров 1 и 2 блоков 7-10 подаются соответственно в блоки 3, 4, 5, 11, 12 и 13, где в соответствии с (2) спектральной теорией случайных процессов формируются сигналы 130)5 где Я(ц спектраль исследуем отност случ но процесгналы 0 в, -в 6, где е по- рмиступают в вычислителруются сигналы=Э,( ) Кеу+се )" +2(Х,)е Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дляэкспериментального определения статических характеристик стационарныхэргодических случайных процессов. 5Цель изобретения - повышение точностиКорреляционные функции некоторыхклассов реально наблюдаемых случайныхпроцессов.с достаточной точностью 1 ОмоГут представляться в виде экспоненциально-косинусных. В качестве критерия точности такого представленияможно взять, например, среднеквадратический критерий152Е = 1 к 7) -Р) еое)ее 1 Йс, (огде К(1- корреляционная функция исследуемого случайного процесса х;), и- соответственно коэффициентзатухания и частота в аппроксимирующем экспоненци 25ально-косинусном выражении;0 х - дисперсия процесса х(.).Низкая точность оценивания параметров М, и 5 в известных аналогичныхустройствах объясняется неустойчивостью последних по отношению к малым30отклонениям корреляционных функцийисследуемых случайных процессов отэкспоненциально-косинусной модели,что вызвано отсутствием в этих устройствах блоков подстройки, позволяющих минимизировать погрешность аппроксимации, описываемую, например,выражением вида (1).Введение в устройство регулировокпараметров низкочастотных фильтров,включекие в состав устройства блоков,образующих обратную связь по оцениваемьм параметрам, позволяет минимизировать погрешность аппроксимации,определяемую выражением (1). 4На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - структурная схема матричного вычислителя.Устройство (фиг. 1) содержит первый и второй фильтры 1 и 2 низкойчастоты, блоки 3-5 определения дисперсии, матричный вычислитель б, спервого по четвертый блоки 7-10 дифференцирования, блоки 11-13 определения дисперсии, интеграторы 14-16.Матричный вычислитель (фиг, 2).содержит умножители 17, сумматоры 18,функциональные преобразователи 19. е -О, -. - (101302271 4емого на выходах фильтров 1 и 2 иблоков 8-10, и поступающим по цепям (11) обратной связи измеряемым параметрамРх ф 15 Блок 6 реализует функциональные ыра- преобразователи сигналов согласно .формулам (9) - (11), Эти формулы в с- векторно-матричном представлении могут быть записаны следующим образом: поступающие затем на интеграторы 14-16 соответственно, которые и в батывают искомые оценки Рх, Ф ипараметров экспоненциально-косину ной модели корреляционной функции исследуемого процесса х(й), Сигналы Р, к ис выходов интеграторов 14- 16 поступают на подстроечные входы вычислителя 6, а сигналы к и 5 - также и на управляющие входы фильтров 1 и 2, 15Составляющие градиента критерия качества 8 , 3,х, 3 в устройстве определяются вычислителем 6 по дисперсиям сигналов, полученных из исследу 20 Рх Р Р Р Р Ъ Ъ К, К, з ф ггэ Кгт ффффф Кгт. Кз ф Кг ф ффф 1 КЗт г1 Г О О О 2-1/4 - +-Рр ( + ) фъет О) +г(гвт ) -ген -1 О 3 1/2 /а+г)Тшу О 2 Ке 1 тп 6 г О О Поскольку у =И+ив, то=(О -)++ти, следовательно, Ке =тх - ; 35 тш =рге=(-р) +ес/3Блок 6 содержит 21 умножитель 17 (тп=13; п=17), причем умножители 17, 17 г и 17 (п=1, .7) имеют общие первые входы, соединенные соответственно с первым выходом устройства и выходами блоков 3, 4, 5, 11, 12 и 13; три сумматора 18) (ш=1, 2, 3), каждый из которых 45 имеет семь входов, подключенных соответственно к выходам блоков 17 щ 17,г.17,7 умножения. Выходы сумматоров 18 18 г, 18 г являются выходами блока 6, На вторые входы умножителей 17)1 (ш=1, 2, 3; п=1 ,7) подаются сигналы, формируемые согласно таблице, На вторые входы умножителей 17 17 176, 17,т 17 г х 17417 зг17 э 417 эт подают 55 ся нулевые сигналы, а на второй вход умножителя 17 - сигнал (-1). Второй вход умиожителя 174 соединен с вторым выходом устройства, а вторые Эе ам ф Эе 3(14) Но посколькуФРх Кр р, ф ф" К (вто в силу (12) - (14), входы остальных умножителей 17 - с выходами соответствующих функциональных преобразователей 19, также входящих в состав блока 6.Таким образом, в устройстве реали" зуется обратная связь по измеряемым параметрам, обеспечивающая непрерывную минимизацию погрешности аппроксимации Я, определяемую (1). Это доказывает, что согласно (1), (3) - (11) и теоремы Парсеваляо Е13022Таким образом, предлагаемое уст" ройство по сравнению с известными обладает устойчивостью по отношению к шумам измерений и отклонениям истинной корреляционной функции исследуемого случайного процесса от экспоиенциально-косинусной модели. Тем самым достигается более высокая точность оценок параметров.10Формула изобретения Устройство для определения параметров экспоненциально -косинусной модели корреляционной функции, содер жащее два фильтра низкой частоты, три блока определения дисперсии и матричный вычислитель, первый, второй и третий информационные входы которого соединены с выходами одноименных блоков определения дисперсии, информационный вход первого фильтра низкойчастоты является информационным входом устройства, выходы первого25 и второго фильтров низкой частоты соединены с входами первого и второго фильтров низкой частоты соединены с входами первого и второго блоков определения дисперсии, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены с четвертого по шестой блоки определения дисперсии, четыре блока дифференцирования и три интегратора, выход первого Фильтра низкой частоты соединен З 5 с информационным входом второго фильтра низкой частоты и через первый 716блок дифференцирования соединен с входом третьего блока определения дисперсии, выход второго фильтра низкой частоты соединен с входом второго блока дифференцирования, выход которого соединен с входами третьего блока дифференцирования и четвертого блока определения дисперсии соответственно, выход третьего блока дифференцирования и пятого блока определения дисперсии, соответственно выход четвертого блока дифференцирования соединен с входом шестого блока определения дисцерсии, выходы с четвертого по шестой блоков определения дисперсии соединены соответственноес одноименными информационными входами матричного вычислителя, с первого по третий выходы значений параметров которого соединены соответственно с входами с первого по третий интеграторов, выход пергго интегратора соединен с первым подстроечным входом матричного вычислителя и является выходом значения дисперсии устройства, выход второго интегратора соединен с первыми подстроечными входами обоих фильтров низкой частоты, вторым подстроечным входом матричного вычислителя и является выходом значения коэффициента затухания устройства, выход третьего интегратора соединен с вторыми подстроечными входами обоих фильтров низкой частоты, третьим подстроечным входом матричного вычислителя и является выходом значения частоты устройства.1302271Составитель Е. ЕфимоваРедактор Л. Гратилло Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин Заказ 1217/48 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4