Вероятностный интегратор

(54) ВЕРОЯТН (57) Изобрете рительной тех вышение точн повысить точ ского ожидан пытаний, Пр достигается а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1328814, кл. 0 06 Е 7/70, 1986,ОСТНЫЙ ИНТЕГРАТОР ние относится к области изме- ники. Цель изобретения - по- ости. Изобретение позволяет ность измерения математичея методом статистических иси этом повышение точности даптацией диапазона вспомогательного случайного процесса к математическому ожиданию измеряемого случайного сигнала с центрированием этого процесса на величину текущей оценки математического ожидания измеряемого случайного сигнала параллельно с использованием знакового метода оценивания среднего в зоне нечувствительности метода статистических испытаний. Интегратор содержит блок сравнения 1, блоки усреднения 2, 4, блок 3 масштабирования, блок умножения 5, блок 6 вычисления диапазона вспомогательного сигнала, аналоговые блоки 8, 9 памяти, блоки 10, 12 сложения, блок 11 вычитания, ключ 13, блок 14 знаковой оценки среднего, генератор 15 тактовых импульсов. 3 ил.Изобретение относится к области измерений, контроля и управления и может найти применение в информационно - измерительной технике, радиотехнике и приборостроении.Цель изобретения - повышение точностиПринцип действия интегратора заключается в следующем, Заданному отклонению д середины диапазона Ь, генерируемого вспомогательного равномерно распределенного процесса, от математического ожидания измеряемого случайного сигнала, соответствует оптимальное значение Ь =- Ьорг при котором погрешность стохастического интегрирования (усреднения) минимальна, Поэтому, используя центрирование вспомогательного процесса по текущей оценке математического ожидания измеряемого случайного сигнала, можно повысить точность стохастического интегрирования. Однако по мере уменьшения д соответственно будет уменьшаться Ь = Ь,рг и при некотором Ь = Ьорг близком к нулю процесс интегрирования практически остановится. Чтобы обес. печить интегрирование при малых значениях Ь,когда текущие наблюдения не попадают в пределы Ь = Ьорг необходим учет этих наблюдений с помощью метода, не связанного с шириной диапазона Ь (например, метода знакового интегрирования). С этой целью в интеграторе одновременно реализованы оба метода усреднения: при попадании текущих значений измеряемого процесса в пределы диапазона они обрабатываются методом статистических испытаний, а при попадании вне предела указанного диапазона - знаковым методом; в качестве результирующего значения используется взвешенная сумма обоих типов оценок.Эмпирическая зависимость между Ь и отклонением д получена экспериментальным путем и описывается регрессионным уравнением Ьорг =0,27 +5,6 д 1 - 1,54 д,На фиг, 1 приведена структурная схема интегратора; на фиг, 2 - функциональная схема блока вычисления диапазона вспомогательного сигнала; на фиг. 3 -функциональная схема блока знаковой оценки среднего.Интегратор содержит(фиг, 1) блок 1 сравнения, блок 2 усреднения, блок 3 масштабирования, блок 4 усреднения, блок 5 умножения, блок 6 вычисления диапазона вспомогательного сигнала, генератор 7 шума, аналоговые блоки 8-9 памяти, блок 10 сложения, блок 11 вычитания, блок 12 сложения, ключ 13, блок 14 знаковой оценки среднего, генератор 15 тактовых импульсов.Блок 6 (фиг. 2) содержит узел 16 определения абсолютного значения, умножители 17 - 19, регистры 20-22 памяти, сумматор 23,блок 14 (фиг. 3) содержит умножители 24, 25,вычитатель 26, сумматор 27, элементы 28, 29сравнения, элемент ИЛИ 30, усреднители5 31, 32, вычитатель 33, регистры 34, 35 памяти,Интегратор работает следующим образом,Измеряемый сигнал поступает одновре 10 менно на вход ключа 13 и на вход блока 14.В случае, когда измеряемый сигнал гг в зонедиапазона Ь = Ьорг а логический сигнал рс выхода блока 14 отсутствует, тем самымразрешая роботу метода статистических ис 15 пытаний и запрещая знаковый метод, 1 г проходит через ключ 13 на вход блока 1сравнения. При этом на другой вход блока 1 свыхода блока 10 сложения поступает равномерно распределенный в диапазоне20 Ь=Ьорг/2+ Яц - Ь,рг/2+ Зг) центрированныйна величину Зг случайный уг сигнал. На другойвход блока 10 сложения поступает напряжение 31 с выхода блока 9, который храниттекущую оценку математического ожидания25 измеряемого сигнала, Блок 1 выполняетследующую логическую операцию0; гг гх=1; гг 7 г.30 Логический сигналс выхода сравнивающего устройства 1 поступает на вход блока2 усреднения,. работающего по принципуусредняющего звена с постоянной времених 1, где т 1 - время скользящего интервала35 усреднения измеряемого сигнала при условии, что Ьорг на этом интервале остаетсяпрактически неизменным.Значение с выхода блока 2 усредненияпоступает на первый вход блока 3 масштаби 40 рования, осуществляющего масштабирование усредненного на интервале т 1 значенияизмеряемого сигнала в соответствии сЬ = Ьорг,выходное значение которого поступает на второй вход блока 3 масштабиро 45 вания с выхода блока 8. Напряжение свыхода блока 3 масштабирования равноОвыхз = (ОехзИвых 2- 0,5) ЬоргНапряжение с выхода блока 4 усреднения поступаетна вход блока 11 вычитания и на вход блока9. На другой вход блока 11 вычитания поступает напряжение с выхода блока 9, равноезначению текущей оценки Згна предыдущем участке интервала скользящего усред 55 нения ц, Напряжение с выхода блока 11вычитания поступает на вход блока 6 вычитания.Блок 6 работает, непосредственно реализуя вычисления в соответствии с указанным выражением.. Случай запрещения метода статистиче- аналогового блока памяти и выходом второских испытаний и разрешения знакового ме- го блока усреднения, являющимся выходом тода наступает приусловии г 1-Я 1 1Ар 1 /2. интегратора, выход генератора тактовых Приэтомнавходпервыйблока 1 черезключ импульсов соединен с синхровходами пер под управлением сигнала, вырабатывае ваго и второго аналоговых блоков памяти, могосвыходаблока 14,поступаетнапряжение вход обнуления второго аналогового блока с выхода блока 9, равное величине центриро- памяти и вход задания начального значения вания Яь первого аналогового блока памяти являютВ блоке 14 элемент 28 сравнения вы- ся соответственно входами обнуления и заполняет следующую логическую операцию 10 дания начального значения диапазона1; -Ьор 1 /2 + Я 1 В/1 вспомогательного сигнала интегратора, выл= ход блока вычитания соединен с входом0; Л./г+ Я, Вй блока вычисления диапазона вспомогательЭлемент 29 сравнения выполняет сле- ного сигнала, выход которого соединен с дующую логическую операцию 15 информационным входом первого аналого 1; -Ьор 1 /2 + Я 1г 1 вого блока памяти, о т л и ч а ю щ и й с я 12= тем, что, с целью повышения точности, в0; Ьор 1 /2 + Я 1г 1него дополнительно введены второй блокНапряжение с выхода умножителя 25, . сложения, блок знаковой оценки среднего и равное 20 ключ, причем первый информационный Ьз 1" 1"вход ключа соединен с информационным Овых 25 3101 -- 3 ( 201 5 1 71входом блока знаковой оценки среднего ио о является информационным входом интегра является выходны напряжением блока 14, тора, вход задания порога и информационкоторое поступает на выход блока 14 и с 25 ный выход блока знаковой оценки среднего него поступает на вход блока 12 сложения. соединены соответственно с выходом перВ момент включения в блок 8 заносится вого аналогового блока памяти и первым начальноезначение(возможномаксимальное) входом второго блока сложения, второй Ь,аблок 9 обнуляется. Синхронновключается вход и выход которого соединены соответи генератор 15 тактовых импульсов, который 30 ственно с выходом блока масштабирования выдаетстрогосинхронизированнуюрегулярную и входом второго блока усреднения, выход последовательность импульсов с периодом по- второго аналогового блока памяти соединен вторения, равным интервалу скользящего ус- с вторым информационным входом ключа и реднения т 1 поступающих на синхровходы входом опорного сигнала блока знаковой блоков 8 и 9. 35 оценки среднего, выход признака превышения порога которого соединен с управляю- Формула изобретения щим входом ключа, выход которого 1. Вероятностный интегратор,содержа- соединен с вторым входом блока сравнещий блок сравнения, два блока усреднения, ния, блок масштабирования, два аналоговых 40 2, Интегратор по и, 1, о т л и ч а ю щ и йблока памяти, первый блок сложения, блок с я тем, что блок знаковой оценки среднего вычитания, генератор шума, генератор так- содержит два умножителя, два регистра патовых импульсов, блок умножения, блок вы- мяти, сумматор, два вычитателя, два элечисления диапазона вспомогательного мента сравнения, два усреднителя и сигнала, причем выход "Больше" блока 45 элемент ИЛИ, причем первые входы перво- сравнения через первый блок усреднения го и второго элементов сравнения подклюсоединен с информационным входом блока цены к информационному входу блока, вход масштабирования, входзадания коэффици- уменьшаемого первого вычитателя и.перентамасштабированиякоторогосоединенс вый вход сумматора подключены к входу выходом первого аналоговогоблока памяти 50 опорного сигнала блока, первый вход пери первым входом первого блока умножения, вого умножителя является входом задания второй вход и выход которого соответствен- порога блока, второй вход умножителя соено соединены с выходом генератора шума и динен с выходом первого регистра памяти, первым входом блока сложения, выход ко- . а выход - с входом вычитаемого первого торого соединен с первым входом блока 55 вычитателяи вторымвходомсумматора,высравнения, а второй вход блока сложения ход которого соединен с вторым входом соединен с выходом второго аналогового первогоэлементасравнения, выходкотороблока памяти и входом вычитаемого блока госоединенс первым входомэлемента ИЛИ вычитания, вход уменьшаемого которого со- и через первый усреднитель с входом вычиединен с информационным входом второго таемого второго вычитателя, вход уменьша 1667064емого которого через второй усреднитель соединен с выходом второго блока сравнения и вторым входом элемента ИЛИ, выход первого вычитателя соединен с вторым входом второго элемента сравнения, выход , элемента ИЛИ является выхОдом признака превышения порога блока, выход второго вычитателя соединен с первым входом второго умножителя, второй вход которого соединен с выходом второго регистра памяти,выход второго умножителя является информационным выходом блока.3. Интегратор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок вычисления диапазонавспомогательного сигнала содержит узел определения выделения модуля, три умножителя, три регистра памяти и сумматор, причем вход узла выделения модуля является входом блока, выход узла выделения модуля соединен с первым и вторым входами 5 первого умножителя и первым входом второго умножителя, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом 10 третьего умножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого умножителя и выходом второго регистра памяти, выход третьего регистра памяти соединен с третьим входом 15 сумматора, выход которого является выходом блока,1667064 О, Кравцов Редактор О. Спесивы ректо оизводственно-издательск каз 2524 ВНИИПИ Го оставитель В. Орловехред М.Моргентал Тираж 395 Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 т "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1