Адаптивное устройство для определения среднего значения

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиеРеспублик и 1934484ив делам кэобретеккй и открытий(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯИзобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для определения среднего значения стационарных эргодических случайных процессов,Известно адаптивное устройство, содержащее два усреднителя, блоки вы. читания, сравнения, формирования мо" дуля, формирования заданной погрешности и коррекции постоянной усреднения, осуществляющее свои функции в условиях недостатка априорной информации 113.Одйако устройство имеет существенную,аппаратурную сложность и ограниченные функциональные возможности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является адаптивное устройство для определе- . ния среднего значения случайного процесса, содержащее ключ, первый вход которого соединен с входом устройства, второй вход подключен к выходу регулируемого делителя частоты и к входу счетчика объема выборки, а вы ход соединен с первым входом усреднителя, выход которого подклюцен к выходу устройства, блок сравнения, ге нератор импульсов, регулируемый делитель частоты, второй усреднитель, блок вычитания, второй клюц, счетцик и блок формирования заданной погреш" ности 2 .Устройство определяет среднее 0значение на основе адаптивнои декормреляции выборки, однако имеет существенную аппаратурную,сложность и ограниченные функциональные возможности. Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном расширениифункциональных возможностей за счетопределения размахов входного сигнала и размахов оценки среднего значения.Поставленная цель достигается тем,что адаптивное устройство для определения среднего значения, содержа1 О 15 2 о зо 3 93448 щее ключ, первый вход которого объединен с входом счетчика числа выборок и подключен к выходу регулируемого делителя частоты, первый вход которого соединен с выходом генерато. ра импульсов, выход ключа подключенк первому входу усреднителя, выходкоторого является выходом устройства,второй вход ключа является входом устройства, блок сравнения, содержит блок деления и два блока определения размаха, при этом выход ключа . подключен к первому входу первого блока определения размаха, выход которого соединен с первым входом бло ка деления, второй вход последнегообъединен с вторым входом первогоблока определения размаха,"с вторым входом усреднителя и подключен к вы- с,ходу регулируемого делителя частоты,второй вход которого соединен с выходом, блока сравнения, выход блока деления подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока определения размаха, второй вход последнего подключен к выходу усредните ля, третий вход второго блока определения размаха соединен с первым выходом счетчика числа выборок, второйвыход которого подключен к третьемувходу блока сравнения.Кроме того, блок определения размаха содержит два элемента сравнения, два регистра, вычитатель, при этом выход первого элемента сравнения подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения49 и с первым входом вычитателя, второй . вход вычитателя объединен с первым входом второго элемента сравнения и подключен к выходу второго регистра, первый вход которого соединен с выхо дом второго элемента сравнения, вторые входы первого и второго регист" ров объединены и являются первым входом блока, вторые входы первого и второго элементов сравнения третьи входы первого и второго регистров объединены и является вторым входом блока, третьи входы элементов сравнения объединены с четвертыми входами регистров и являются третьим входом блока, выход выцитателя является вы- фф ходом блока.На Фиг. 1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства; 4 4,на Фиг. 2 - схема блока определенияразмаха.Адаптивное устройство для опреде.ления среднего значения содержитключ 1, усреднитель 2, блоки 3 и 4определения размаха, блок 5 деления,блок б сравнения, генератор 7 импульсов, регулируемый делитель 8 час.тоты и счетчик 9 числа выборок. Блоки 3 и 4 определения размаха содержатэлементы 10 и 11 сравнения, регистры12 и 13 и вычитатель 14.Устройство работает следующим образом.В начальном положении усреднитель2, блоки 3 и 4 определения размаха,регулируемый делитель 8 частоты исчетчик 9 установлены в нулевое состояние. С выхода регулируемого делителя 8 частоты последовательность.импульсов с минимально возможнымпериодом следования) поступает наключ 1 и на счетчик 9, одновременносинхронизируя работу усреднителя 2,блоков 3 и 4 определения размаха иблока 5 деления. Дискретные выборкис выхода ключа 1 поступают на усреднитель 2 и блок 3 определения размаха. В усреднителе 2 осуществляетсянахождение оценки среднего значенияв, например, с реализацией алгорйтма "скользящего среднего", а вблоке 3 определения размаха определяется величина размаха входного сигнала К как разность между наибольшим и наименьшим выборочными значениями. По прохождении выборки объемом М, который определяется заданной величиной постоянной усреднителя 2, в блоке 4 определения размаха начинает Формироваться размах оценки среднего значения В также на объеме в М выборок.Блоки 3 и 4 определения размахЪ работают следующим образом.Для определенности на элементе 10 сравнения и регистре 12 определяется наибольшее значение входного сигнала, а на элементе 11 сравнения и регистре 13 - наименьшее значение. На элементе 14 вычитания из наибольшего значения вычитается наименьшее, в результате чего Формируется значение размаха. На блоке 6 сравнения после обработки 2 М выборок сравниваются величины й 1 и йх/К, причем при В,Вх/К блок 6 сравнения, тактируемый импульсами с первого выхода счетчика 9,формирует импульс, увеличивающийкоэффициент деления регулируемого делителя 8 частоты, в противном случае этого не происходит. Счетчик 9 через каждые М выборок попеременно устанавливает в нулевое состояние 5 блок 4 определения размаха или тактирует блок 6 сравнения.Устройство работает циклически и после нескольких циклов шаг дискретизации входного сигнала устанавли вается примерно равным величине его интервала корреляции. Поэтому задав постоянную усреднителя 2 в предположении, что выборка некоррелирована, и регулируя шаг, получаем оценку 5 среднего значения с заданной погрешностью. Этот процесс осуществляется при отсутствии априорной информации о частотных или корреляционных свойствах исследуемого процесса, аналогично тому, как это осуществляется в устройстве-прототипе, Однако в отличие от последнего механизм декорреляции выборки в предлагаемом устройстве значительно проще реализуется 25 и технически и алгоритмически.Рассмотрим этот механизм более подробно. Исходя из требуемой погрешности оценки среднего значения, назначаем объем усредняемой выборки в зо предположении, что она некоррелирована, Учитывая, что при некоррелированной выборке для среднеарифметической оценки справедливо выражение Оп 1=0/М, для симметричных одномодельных распределений имеем Р =Р/3% Задавая К = тМ и сравнивая Р и В/К, можно осуществлять регулировку шага выборки. При Рп 1 Рх/К выборка сильно коррелирована и шаг дискретизации следует увеличить, в противном случае шаг дискретизации сохраняется постоянным. В каждом цикле, состоящем из 2 М выборок, на первом объеме выборки М усреднитель 2 формирует первое значение оценки среднего значения, а затем с каждой новой выборкой,на втором объеме выборки М, формируется М значений оценки среднего значения и одновременно в блоке 4 определения размаха опреде.ляется размах оценки Впт При Р и) Рх/К блок 6 сравнения увеличивает коэффициент деления регулируемого делителя 8 частоты, и на этом оканчи 55 вается текущий цикл работы устройства. С выходов счетчика 9 (прямой и инверсный выходы триггера последнего разряда) поступают импульсы, по одно. полярным Фронтам которых попеременно во времени осуществляются разрешение операции сравнения и установка в нулевое состояние блока 4 определения размаха. После прохождения нескольких циклов устройство автоматически осуществляет декорреляцию выборки, т,е. согласует свои параметры с характеристиками исследуемого процесса и одновременно формирует грубую оценку интервала корреляции.Таким образом, адаптивное устройство, автоматически осуществляя декор. реляцию выборки, определяет среднее значение с заданной погрешностью в условиях малой априорной информации. Механизм декорреляции выборки технически и алгоритмически значительно проще, чем в устройстве-прототипе (взамен блока вычитания, второго усреднителя, ключа, делителя частоты и блока Формирования заданной погрешности введены два блока определения размаха и блок деления), Кроме того, устройство в отличие от прототипа определяет размах входного сигнала и размах оценки среднего значения и Формирует текущую оценку среднего значения, что расширяет функциональные возможности. Перечисленные качества обуславливают расширение области применения подобных адаптивных устройств.Формула изобретения1. Адаптивное устройство для определения среднего значения, содержащее ключ, первый вход которого объединен с входом счетчика числа выборок и подключен к выходу регулируемого делителя частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход ключа подключен к первому входу усреднителя, выход которого является выходом устройства, второй вход ключа является входом устройства, блок сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей путем определения размахов входного сигнала и размахов оценки среднего значения, оно содержит блок деления и два блока определения размаха, при этом выход ключа подключен к первому входу первого блока определения размаха, выход которого9344 соединен с первым входом блока деления, второй вход последнего объединен с вторым входом. первого блока определения размаха, с первым входом второго блока определения размаха, со вторым входом усреднителя и подключен к выходу регулируемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, выход блока деления подключен к первому входу 0 блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока определения размаха, второй вход последнего подключен к выходу усреднителя, третий вход второго блока л определения размаха соединен с первым выходом счетчика числа выборок, второй выход которого подключен к третьему входу блока сравнения.2. Устройство по и. 1, о т л и - що ч а ю щ е е с я тем, что блок определения размаха содержит два элемента сравнения, два регистра, вычита" тель, при этом выход первого элемента сравнения подключен к первому вхо-д ду.первого регистра, выход которого84 8соединен с первым входом элемента сравнения и с первым входом вычитателя, второй вход вычитателя объединен с первым входом второго элемента сравнения и подключен к выходу второго регистра, первый вход которого соединен с выходом второго элемента сравнения, вторые входы первого и второго регистров объединены и являются первым входом блока, вторые входы первого и второго элементов сравнения, третьи входы первого и второго регистров объединены и является вторым входом блока, третьи входы элементов сравнения объединены с четвертыми входами. регистров и являются третьим входом блока, выход вычитателя является выходом блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 696480, кл. 6 06 Р 15/36, 1977.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 11 2805040/18-24,кл. О 06 Г 15/36, 1979 (прототип),93 И 81 4 ЫЕ оставитель Л. Григорьян-Чтенцехред И. Гайду Корректор Ю. Иакаренк Редактор елко аказ 3937 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ли Тираж 31 ВНИИПИ Государст по делам иэоб 13035, Москва, Ж Подписнонного комитета СССРетений и открытийРаушская наб., д.