Устройство для вычисления дисперсии случайного процесса

. СОЮЗ.СОВЕТСНИХСОЛЗНеСЭЖРЕСПУБЛИК Эа) 0 061 У 36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ К ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ИТЕТ СССР ИЙ И ОТКРЫТИЙ(21). 3313666/18-2 М . " го элементов И подключены соответст(22) 01. 07.81 венно ко входам сложения и вычита(16) 15.07.83. Бюл. И 26 ния первого реверсивного счетчика,(72) Л,Л. Григорьян-Чтенц, Г.И. Глин- выходы третьего и четвертого элеков, В.В. Летрикеев, Е.Ф. Анисимов . ментов И объединены. и соединены си Г.А. Тамман первым входом первого элемента ИЛИ,(71) Иосковский вечерний металлурги- выход которого соединен со счетнымческий институт и Московский метал- . входом первого счетчика, информацион . лургичесний завод "Серп и Молот": . ный вход которого подключен к выходу(М 1.: Авторское свидетельство СССР . которого соединен с выходом коммута 407322, кл. 6 06 Г 15736, 1972. . тора, первый вход которого объединен2. Авторское свидетельство СССР : с информационным входом третьего счетЮ 432575, кл. б 06 . 15/36, 1972 : чика, с первым входом второго эле(прототип). : . .:, мента ИЛИ и подключен к вьзходу первоЬЙ)(Ю УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ - го счетчика, счетный вход второго аДИСПЕРСИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содер" . счетчика соединен с выходом пятогоЗжащее счетчик выборки, выход которо" : элемента И, первый вход которого объ.го соединен с первым входом управля"едрен с первыми входами первого иемого.делителя частоты, два счетчика, третьего элементов И-и подключенпять элементов И, первый триггер, пер;. к инверсному выходу второго триггевый.реверсивный счетчик, о т л и- . ра, прямой выход которого соединен Йч а ю щ е е с я тем,. что, с целью . с первыми входами второго и четвер"повьвения,точности, в него введены . того элементов И, вторые входы кото.ареобразователь напряжение - длитель, ." рых объединены и подключены к прямо .ность, три: элемента задержки, три :, :му выходу первого триггера, вход . триггера, цестой, седьмой и восьмойустановки в ноль которого соединенэлементы И, генератор эталонной час- .с выходом преобразователя напряжетоты, два элемента ИЛИ, третий и чет". .ние " длительность, вход котороговертый счетчики, второй реверсивный .является входом .усгройства, второйсчетчик, коммутатор, элемент запрета вход первого элемента И .объединени генератор импульсов выборки, первый с третьим входом второго. элемента И,выход которого подключен к первому . с первыми входами вестого и седьмо"входу коммутатора, к первому входу го элементов И и подключен к выходу : преобразователя напряжение - длитель" .управляемого делителя частоты, вто- ,Эьность, ко входу счетчика. выборки и рой вход. которого объединен со втоко входу первого элемента задержки, рым входом пятого элемента И, с первыход которого .соединен со входом ус вым входом восьмого элемента И, становки в единицу первого триггератретьим входом четвертого элемента И,и со входом установки в ноль второ- . ,:со вторым входом третьего элемента Иго триггера выходы первого и второ- . и соединен с выходок генератора эта1029183 лонной частоты, управляющий вход третьего счетчика объединен со вторымвходом второго элемента ИЛИ, с управляющим входом четвертого счетчика,со вторым входом коммутатора, со входом второго элемента задержки и подключен ко второму выходу генератора импульсов выборки, третьи входы перво-,го и третьего элементов И объединены и соединены с инверсным выходом перво,го триггера, выход первого реверсивно.го счетчика подключен к четвертомувходу коммутатора, выход второгосчетчика соединен со входом установкйв единицу второго триггера, выходтретьего счетчика подключен ко входуустановки в единицу третьего.триггера, вход устновки в ноль которого объединен со входом установки в едини"цу четвертого триггера и соединенс выходом второго элемента задержки,вход установки в ноль четщертогь триггера подключен к выходу четвертого/1Изобретение относится. кспециали., зированным средствам вычислительной техники и. может бйть применено при анализе случайных процессов.: Известно устройство длявычисле- . ния дисперсии случайного процесса, . позволяющее производйть оценку диспер сиив два такта. В состав известного устройства входят счетчики выборки, счетчик среднего, счетчик делитель,.два квадратора, счетчик делимого, счетчик дисперсии, реверсивный счетчик, индикатор, входной. блок13 . Однако устройство сложное, таккак содержит два квадратора, крометого, не обеспечивает оценку текущего значения дисперсии.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является вычислитель дисперсии случайного процесса,содержащий пять элементов И, первый реверсивный счетчик, выход которого соединен со входом деаиФратора, два счетчика, счетчик выборки,выход которого подключен к первомувходу управляемого делителя частоты,,мультивибратор, триггер2.,счетчика, информационный вход которо" го соединен с выходом второго ревер" сианого счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены соответ ственно к выходам юестого и седьмого элементов И, второй вход седьмого элемента И объединен с первым входом элемента ЗАПРЕТ и соединен с прямым выходом третьего триггера, инверсный выход которого соединен с инверсным выходом четвертого триггера, прямой . выход которого подключен к третьему входу седьмого элемента И и ко второму входу элемента ЗАПРЕТ, выход элемента ЗАПРЕТ соединен со вторым входом восьмого элемента И, выход кото" рого подключен к счетному входу четвертого счетчика и ко второму вхо- ду первого элемента ИЛИ, выход второгоо элемента ИЛИ через третий элемент задержки соединен с уп": равляющим входом первого счетчика. 2Известный вычислитель не обеспечивает требуемой точности определения дисперсии, так как оценки математического ожидания и дисперсии про. изводятся по различным выборкам. Цель изобретения - повышение.точности определения дисперсии за счет применения алгоритма экспоненциального усреднения и за счет оценки ма" 10 тематического ожидания и дисперсии по одним и тем же выборкам,Для достижения цели в устройстводля вычисления дисперсии случайногопроцесса, содержащий счетчик выбор"15 ки, выход которого соединен с первым входом управляемого делителя частоты,два счетчика, пять элементов И, первый.триггер, первый реверсивный счет".чик, введены преобразователь напря" 20 жение " длительность, три элемента задержки, три триггера, вестой, седьмой и восьмой элементы И, генераторэталонной частоты, два элемента ИЛИ,третий и четвертый счетчики, второй 25 реверсивный счетчик, коммутатор, Эле 7мент запрета и генератор импульсов вы .борки, первый выход которогоподключен к первому входу коммутатора, к3 10291"3 4первому входу преобразователя напря- ключен к четвертому входу коммутато"жение " длительность, ко входу счет- ра, выход второго счетчика соединен1чика выборки и ко входу первого эле"со входом установки в единицу второмента задержки, выход которого соеди го триггера, выход третьего счетчиканен со входом установки в единицуподклочен ко входу установки в едини"первого триггера и со входом уста" . цу третьего триггера, вход установковки в ноль второго триггера, выхо- ки вноль которого объединен со входы первого и второго элементов И под" дом установки в единицу четве тогоетвертогоключены соответственно но входам сло- триггера и соединен с выходом второжения и вычитания первого реверсив" 10 го элемента задержки, вход установкиного счетчика, выходы третьего и чет- в ноль четвертого триггера подключенвертого элементов И объединены и . к выходу четвертого счетчика инФорЭсовдинены с,первым входом пеРвого эле мационный вход которого соединен смента ИЛИ, выход котоРого соединен . выходом второго реверсивного счетчи"со счетным входом первого счетчика 15 ка входы сложения и вычитаинФормационныи. вход которого подкло го подключены соответсчен к выходу второго счетчика, инФор шестого и седьмого элем нго подключены соответственно к выходаишестого и седьмого элементов И, втомационный вход которого соединен с , рой вход седьмого элемента И объединен с первым входом элемента ЗАПторого объединен с инФормационым20 и соединен с прямым выходом третьеговходом третьегосчетчика,с первым вхо триггера,.инверсный выход которого.дом еторого элемента ИЛИ и подключен. соединен с инве снымсоединен с инверсным выходом четверк выходу первого счетчика, счетныи того тригге а и ямовход второго счетчика соединен с вы го подключен к тходом пятого эл ме И первыи вход 2 мого элемента И о.го подключен к третьему входу седь"25 мого элемента и ко второму входукоторого объединен с первыми входами:, эюеента ЗАПРЕТ выход, элемента , выход элемента ЗАпервого и третьего элементов И и под ПРЕТ. соединен с вторым в осоединен с вторым входом восьключен к инверсному выходу второго мого элемента И выхо к т. триггера, прямои выход которого со-:клечен к счетному входу четвертогоединен с первыми входами второго и счетчика и ко второму Вхо, выход второго эле"ды которых объединейы и подклочею мента ИЛИ через третий элемент зак прямому выходу первого триггера, ; держки соединен с управляющим вхо"вход установки в ноль которого соеди" дом первого счетчиканен с выходом преобразователя напря"жение -. длительность, вход которого3 , На чертеже представлена блок-схе"является входом устройства, второй . " ма устройства,вход первого элемента И объединен . : Устройство содержит преббразовас третьим входом второго элемента И, , тель напряжение - длительность 1,с первыми входами вестого.и седьмого .генератор импульсов выборки 2, перэлементов. И и подключен к выходу10 айй элемент задержки 3 первый тригуправляемого делителя частоты, вто" гер 4, второй триггер 5., генераторрой вход которого объединен со вто- :. эталонной частоты 6, управляемый дерым входом пятого элемента И, с пер- . литель частоты 7, счетчик числа вывым входом восьмого .элемента И, с . борки 8, первый, второй, третий итретьИм .входом четвертого элемента И, 4 четвертый элементы И 9 И 1 О, И 11,со вторым входом третьего элемен" И 12, первый элемент ИЛИ 13, второйта И и соединен с выходом генерато- . элемент ИЛИ 14, пятый элемент И 1,ра эталонной частоты, управляющий первый счетчик 16, второй счетчик 17,вход третьего счетчика объединен со . коммутатор 18, первый реверсивныйвторым входом второго элемента ИЛИ, . 0 счетчик 19, восьмой элемент И 20,с управляющим входом четвертого третий счетчик 21, второй элементсчетчика, со вторым входом коммута" задержки 22, третий триггер 23, четтора, со входом второго элемента за- .вертый триггер 24, вестой и седьмой:держки и подклочен ко второму выходу элементы И 25, И 26, четвертый счетгенератора импульсов выборки, третьи чик 27, .второй реверсивный счетчик 28.входы первого и третьего элемен- элемент ЗАПРЕТ 29, третий элемент затов И объединены и соединены с инверс"держки 30.ным выходом первого триггера, вы- Работа устройства основана на реа"ход первого Реверсивного счетчика под-лязации алгоритмов, согласно которым7 1 0291ков 16, 17, 21 интервал, Формируемыйтриггером 23, равен 7= Т И ,где Т - период следования импульсов эталонной частоты. При каждом пе.реполнении счетчика 16;выходной сиг- . 5нал через элемент ИЛИ 14 производитперезапись содержимого счетчика 17в и ямом коде в счетчик 16.3 этом первый цикл Формированияматериматического ожидания и диспер- Мсии заканчивается.Рассмотрим й"ый цикл работы уст- .ройства. На счетчике 19 в.ициклесФормировано значениеа на счетчике 28 - значением 1.35При поСтуплении И.-го импульсавыборки триггеры 4 и 5 меняют своесостояние на противоположное (триг-.гер 4 устанавливается в единичноесостояние, триггер 5 в нулевое), на 20счетчике 8 устанавливается код. Навыходе управляемого делителя Формируется частота/и . Так как триггер 5 установился в .нулевое состояние, то на вход счетчика 17 поступа-.ют импульсы эталонной частоты ,насчетчике 17 записан код обратный коду счетчика 19).Возможны три случая. 8 первом слу.чае Х с И 1,1, 8 этом случае, триг- ЗОгер 4 устанавливается в нулевое положение раньше, чем приходит сигнал.переполнения с выхода счетчика 17.На элементы И. 9 и И 11 подают разрешающие потенциалы. Импульсы с выхода элемента И 9 начинают. поступатьна вход вычитания реверсивного счетчика. На счетчике 19 Формируется кодв соответствии с выражееЬмИь = И+ К (Х и,)одновременно на счетчике 16 Формируется код,равный (Х 1, -Мя.т).Формированиекодов заканчивается при возникнове-.нии сигнала переполнения счетчика 17.. 8 случае, когда Х = Иязадний 45Фронт сигнала с выхода преобразователя совпадает с сигналом переполне"ния счетчика 17 и триггеры устанавливаются в исходное состояние. Элементы И 9, И 10, И 11 и И 12 закромы,состояние реверсивного счетчика 19не изменяется, а в счетчике 16 записан нулевой код.В последнем случае, Х.байк . Приэтом сигнал переполнения появляетсяраньше заднего Фронта сигнала преобразователя, и устанавлявает триггер 5,в единичное состояние. Так как триггер 4 также находится в единичном состоянии, то открываются элементы И 10 и И 12, я на вход сложения реверсивного счетчика 19 поступают импульсы, число которых пропорционально величине разности Хи - И 1.Одновременно с этим код разности Формируется на счетчике 16.Во втором такте сигналом со второго выхода генератора выборки содержимое счетчика 16 заносится в об.ратном коде на счетчик 21 и на счет" чик 17, содержимое счетчика 28, также в обратном коде, заносится на счетчик 27.Во втором. такте, при выч;1 слении . дйсперсии, также возможны следунюие слу-, чаи: Х-Й,= Ъи 11"и и )Пии Х - ИО Я первом случае.и и .ссигналы переполнения с счетчика 21 поступают одновременно с сигналом переполнения счетчика 27, Триггеры 23, 24 устанавливаются в исходное состояние и на реверсивный счетчик 28 им" пульсы не поступают.В случаеХ - И) 1 Р импульс переполнения со счетчика 27 поступает раньше, чем сигнал переполнения счетчика 21, и устанавливает триггер 24 в нулевое состояние. Элемент И 25 открывается и на вход сложения реверсивного счетчика. 28 поступают импульсы, Формируя значение дисперсии 1 . Это продолжается до тех пор, пока сигналом переполнения счетчика 21 триггер23 не установится в нулевое состояние.х8 последнем случае, когда (Хи -И) Эи , сигнал переполнения счетчика 21 устанавливает триггер 23 в единичное состояние, и так как триггер 24 также находится в единичном состоянии, то открывается элемент И 26, и на вход вычитания счетчика 28 начинают поступать импульсы. Процесс продолжается до тех пор, пока сигналом йереполнения с выхода счетчик 27, триггер 24 не устанавливается в нулевое состояние.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении точности устройства по сравнение с прототипом, что до" стигается за счет одновременной оценки математического ожидания и дисперсии. Таким образом, введение новых элементов и блоков позволяет повысить точность оценки характеристик случайных процессов, и расширить функциональные возможности устройства за счет определения текущего значения математического ожидания и дисперсии.Составитель Техоев И,Те Тираж 706 арственного изобретенийЖ-Д Райш нт", г. Ужго И. Загорбер . учено ПодписноСР комитета Сы открытийская наб,ул Проектная 81/5 У ВНИИПИ ГосУА по делам 11 ОД Иоскв Филиал ППП "Пат