Устройство для определения характеристик случайного процесса

союз советскихсоциалистически яРеспуБлик С 06 Г 15/36 ЭОБРЕТЕН ДЯТЕЛ е е СССР982.СР1984.СР1984. з т вычи, элеи 37, аторы 6 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОВ КТЕНИЯМ И ОЩРЬГИНМРи гкнт ссо(56) Авторское свидетельствоВ 962978, кл. С 06 Г 15)36,Авторское свидетельство СФ 1170465, кл. 0 06 Р 15/36,Авторское свидетельство СВ 1236504, кл, С 06 Р 15/Зб,(54) УСТРОЙСТВО Д.И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к специа лизированным средствам вычислительной техники и может применяться при определении статистических характеристик случайных величин в тех слу,ЯО 1453415 А 1 чаях, когда процессы описываются определенным классом распред лений, причем конкретный вид распределений в пределах этого класса заранее неизвестен и может меняться во времени.Цель и обретения - повышение достовернос и результатов при оценке параметров. Устройство содержит блоки 1 и 31 определения второго по величине значения, блоки 4., :3, 40 и 44 тания, переклвч,т:"ли , 29, 30, 35, 39, - 3 регистры 8 33, 36, ме ты задержки 11, 32, -2, ключ 38, логариФматоры 28. 45, генер импульсов 6., 41, элементы И 3, 12, усредняыпие Фильтры 2, 9, блок 15 из- д влечения корня, делители када 4, 16, 27. квадратор 5, умножитель 2 и счет=и;к 10. 2 ж,Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может найти применение при определении статистических характеристик случайных величин в тех слу 5 чаях, когда процессы описываются определенным классом распределений, причем конкретный вид распределений в пределах этого класса заранее неиэ вестен и может меняться во времени1 в частности, это характерно для случая, когда распределение генеральной совокупности несколько изменяет свои параметры и форму при определенных изменениях режимов технологических операций. Цель изобретения - повышение достоверности результатов. 20На фиг.1 приведена структурная схема устройства для определения характеристик случайного процесса; на фиг.2 - структурная схема блока определения второго по величине значения. 25Устройство для определения характеристик случайного процесса содержит (фиг.1) первый блок 1 определения второго по величине значения первый усредняющий фильтр 2, первый30 элемент И 3, первый блок 4 вычитания, квадратор 5, первый генератор 6 импульсов, первый переключатель 7, первый регистр 8, второй усредняющий фильтр 9, счетчик 10, первый элемент 11 задержки, второй элемент И 12 второй блок 13 вычитания, первый делитель 14 кода, блок 15 извлечения корня, второй делитель 16 кода, регистр 17 буферной памяти (фиг.2) геф в щ нератор 18 импульсов переключатели 19, регистр 20, первый коммутатор 21, счетчик 22 импульсов, схему 23 сравнения, второй коммутатор 24, ключ 25, умножитель 26 (фиг,1), третий делитель 27 кода, первый логарифматор 28,45 второй переключатель 29, третий переключатель 30, второй блок 3 1 определения второго по величине значения, второй элемент 32 задержки, второй регистр 33, четвертый переключатель 34, пятый переключатель 35, третий регистр 36, второй ключ 37, первый ключ 38, седьмой переключатель 39 четвертый блок 40 вычитания, второй генератор 41 импульсов, третий элемент 42 задержки, шестой переключатель 43, третий блок 44 вычитания, второй логарифматор 45.(2) определяется дисперсия вторых повеличине значений Рй,.Эодновременно исходная выборка И раз-. бивается на вг групп по и, + 1 членов (И = в,(п, + 1) = в(пг + 1); пт( ив кажДой из вг выбОРОк ОПРеделяются вторые по величине значения х(3 = 1 в), над х г выполняютсяоперации в соответствии с (2)-(4), в результате чего определяются оценки М,г, бг, определяется оценкал л ло П ОСг Ц1 пп - 1 пп э ( )Л лпараметры ес0о выводятся из Для описания правых "хвостов" неизвестных функций распределения Г(х)всего класса распределений экспоненциального типа используется общеевыражение1Г(х) = 1 -ехр(-у) (1)ИЫгде у =- -1,: (х - У",) - приве Б,денное значение аргумента;Оо - экстремальная функция интенсивности, определяемая изОПЫТНЫХ ДаННЫХБ , - характеристическое наибольшеезначение, определяемое изопытных данных;л=с(К,Б,п) - параметр, характеризующий быстроту уменьшения аппроксимируемого распределения,п - объем большей выборки,лДлял определения оценок параметровАфнЦс из опытных данных в, разпроизводится выборка объемом и + 1членов (общий объем И = в,(п + 1)членов), в каждой из в, выборок определяются вторые по величине значениях, (1 = 1 в), определяется среднеевторых по величине значенииустройства для использования в аппроксимирующем выражении (1).Устройство работает следующим образом.Независимые значения выборки поступают (фиг.1) на объединенные входы первого блока 1 и второго блока 31 определения второго по величине значения,Это соответствует (фиг.2) поступлению выборки на вход регистра 17буферной памяти. Послецний после за-,полнения вьщает сигнал в генератор18 импульсов, который по этому сигналу вьщает на тактовый вхоц регистра 20 пачку из и + 1 импульсов.Под воздействием тактовых импульсов значения выборки иэ регистра 17буферной памяти последовательно поступают через информационный вход врегистр 20. Таким образом, в регистре20 образуется неупорядоченная выборка из значений х, х х, х .Значения выборки одновременно сзаписью в регистре 20 через.информационные выходы разрядов этого регистра устанавливаются на соответствующихим входах первого коммутатора 21 ипереключателей 19, а значение предпоследнего и-го разряда этого регистра устанавливается и на входе ключа25. Генератор.18 импульсов, закончиввыдачу пачки на и + 1 тактовых импульсов, по своему второму выходу выдает пачку из 2 г. - 1 синхроимпульсов,поступающих на синхровходы первогокоммутатора 21, второго коммутатора24 и на вход счетчика 22 импульсов.Под действием последовательности синхроимпульссв и в такт с ними начинается процедура ранжирования выборки,основанная на алгоритме попарной перестановки. При просмотре каждое значение выборки х, сравнивается с соседчим значением х . Пара значений+выборки, для которых справедливо неравенство х;х;+ меняю я местами.Таким образом, член выборки, имеющийнаибольшее значение, уже при первомцикле просмотра займет крайнее местов ранжированном ряду,При втором цикле просмотра предпоследнее место в ранжированном рядузаймет член выборки, имеющий второе,после максимальнсгс, значение по величине.Метод попарной перестановки реализован в блоке 1 определения второго по величине значения следующим образом, Первый коммутатор 21 в такт с синхрсимпульсами производит последовательное подсоединение информационных выходов каждой соседней пары разрядов регистра 20 к двум входам схемы 23 сравнения, В результате сравнения каждой пары соседних членов выборки схема 23 сравнения выдает значение "-1" при х;х и "1" при х) хРаботая синхронно с первым коммутатором 21, второй коммутатор 24 пос" 15 ледовательно соединяет выход схемы23 сравнения с входом того переключателя 19, который своими другими двумя входами, а также двумя выходами соединен соответственно с информа О циснными Выходами и информационнымивходами каждого иэ пары разрядов регистр" 20, содержимое которых акализирова ось схемой 23 сравнения. Переключатель 19 соединяет подключенныек нему информационные выходы сравни 25ваемсй пары соседних разрядов к своим выходам таким образом, чтобы при"-1" на входе второго коммутатора 24соцержимсе сравн:;:.аемых разрядов регистра ," осталось неизменным, а при"+1 - псменялссь местами путем переписывания из одного разряда в другой.Зате переключатель 19 возвращаетсяв нейтральное положение,В конце первого цикла просмотра,на кстсрый будет потрачено п синхроимпульсов из общего их числа 2 п - 1,завершится однократное пспарное сравнение и перестановка всех членов иы 40борки, содержащихся в регистре 20.При этом член выборки с наибольшимзначением будет размещен в последнем(и+1)-м разряде регистра 20.Под действием оставшихся п - 145синхрсимпульсов аналогично первомупройдет второй цикл просмотра, в результате которого член выборки, имеющий второе после максимального зна.чение по величине, будет размещен в50предпоследнем -м разряде регистра 20.В этот же момент счетчик 22 импульсов, закончив счет пачки иэ 2 п - 1синхроимпульсов, вьщает импульс, которым по управляющим входам возвращаетпервый коммутатор 21 и второй комму 55татор 24 в исходное состояние, самсбрасывается в исходное состояние ипо управляюшему входу отпирает ключ25, обеспечивая поступление второго415 6фПо этому сигналу первый генератор6 импульсов вьдает пачку иэ щ импульсов, которые через переключившийся первый переключатель 7 поступят на тактовый вход первого регистра 8, считывая из него записанныезначения х, . Эти значения через третий переключатель 30 последовательно поступают на один из входов первого блока 4 вычитания, на другой входкоторого через открытый первый элемент И 3 с выхода первого усредняющего фильтра 2 подается значение х, .Одновременно это же значение с выхода первого элемента ИЗ поступает наодин иэ входов второго блока 13 вычитания.В первом блоке 4 вычитания выполняется операция х - х результатЭкоторой, пройдя квадратор 5 и будучивозведенным в квадрат поступает навход второго усредняющего Фильтра 9.В последнем определяется бв соответствии с (3)Импульс с выходасчетчика 10, задержанный первым элементом 11 задержки на время, необходимое для формирования на выходе второго усредняющего фильтра 9 значенияоткрывает второй элемент И 12.Значение Г, через второй элементИ 12 поступает в блок 15 извлечениякорня, откуда(7 попадает в первыйделитель 14 кода, где вычисляетсяоценка Ы в соответствии с (5).С выхода первого делителя 14 колда Ыпоступает во второй делитель16 кода, в умножитель 26 и в открытый первый ключ 38. Выход первогоключа 38 является выходом оценки па=раметра сс, устройства.Во втором делителе 16 кода определяется величина 0,577215/ м которая поступает на второй вход второгоблока 13 вычитания, где вычисляетсяоценка Бп, в соответствии с (4), Свыхода второго блока 13 вычитания0, поступает на второй вход умножнтеля 26 и в открытый второй ключ 37,выход которого является выходом оценки параметра Б, устройства.В умножителей 26 определяется пролизведение .Ы., Узначение которогочерез седьмой переключатель 39 поступает на первый вход третьего блока 44 вычитания.Значения х с соответствующеговыхода второго блока 31 определениявторого по величине значения после 5 1453 .по величине значения выборки на выход ключа 25, который одновременно является выходом второго по величине значения блока определения второго по величине значения.Кроме того, импульс с выхода счетчика .22 импульсов поступает на отдельный выход, который является выходом числа циклов измерения блока определения второго по величине значения. Появление импульса на этом выходе означает, что полностью закончен циклопределения второго по величине значения в данной выборке, а само это значение вьдано из блока по соответ, :ствующему выходу.Таким образом (фиг.1), в результате анализа каждой иэ щ, выборок вблоке 1 определения второго по вели-. чине значения и щ выборок в аналогичном втором блоке 31 на их выходах второго по величине значения будут выдаваться соответственно хи х,1 У 1 1 ,и на выходах числа циклов измерения 25 синхронно будут появляться импульсы.Значения х, с соответствующеговыхода блока 1 последовательно поступают на информационный вход первого. регистра 8 и через второй переключа"тель 29 на вход первого усредняющего фильтра 2, обеспечивающего вычисление х, в соответствии с (2), Первый регистр 8 благоДаря поступлению наего тактовый вход через первый переключатель 7 импульсов с второго выхода блока 1 производит последовательную запись поступающих в него через информационный вход значений х Одновременно импульсы с выхода числа циклов измерений блока 1 поступают40 на вход счетчика 10.Сосчитав в, импульсов, что овна" чает, что на выходе первого усредняю щего фильтра 2 появилось рассчитанное.4значение х , а в первом регистре 81последовательно записаны все значения х; счетчик 10 вьдает импульс, которйй поступает на вход сброса счетчика 10, на управляющий вход первого переключателя 7, на вход второбО го элемента 32 задержки, на вход запуска первого генератора 6 импульсови через четвертый переключатель 34на соответствующие .входы первого элемента 11 задержки, первого элемента И 3 и на собственный управляйиций вход четвертого переключателя 34, заставляя его переключиться.7 14534 довательно поступают на объединенные информационные входы второго регистра 33 и третьего регистра 36, где и записываются благодаря поступлению на тактовые входы этих регистров через5 соответственно пятый переключатель 35 и шестой переключатель 43 импульсов с выхода числа циклов измерений второго блока 31.1 ОИмпульс с выхода счетчика 10, задержанный вторым элементом 32 задержки на время, необходимое для опреде 4 ления и вьдачи оценок Ы, Б,; поступает на вход запуска второго генератора 4 1 импульсов и на управляющие входы ключей 37 и 38 и ряда переключателей, обеспечивая тем самым запирание ключей 37 и 33 и переключение переключателей 29, 30, 35, 39 и 43, 2 О Кроме того, через переключившийся ранее четвертый переключатель 34 этот импульс поступает на вход первого элемента 11 задержки и на один изФ входов первого элемента И 3. 25По сигналу этого импульса второй генератор 41 импульсов вьдает пачку из ш импульсов, которая поступает на вход третьего элемента 42 задержки и через переключающийся пятый пере О ключатель 35 на тактовый вход второго регистра 33, считывая записанные там значения к. Эти значения через переключившийся второй переключатель 29 последовательно поступают на вход первого усредняющего фильтра 2. Пач 35 ка из а импульсов, задержанная третьим элементом 42 задержки на время, необходимое для Формирования в первом удредняющем фильтре 2 величины х через переключившийся шестой переключатель 43 поступает на тактовый вход третьего регистра 36, считывая записанные там значения х . Эти значения через переключившийся третий переклю-45 чатель 30 поступают на второй вход первого блока 4 вычитания.На основе указанных значений и сигналов блоки 2, 3, 4, 5, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 26 точно так же, какф 50 описано выше, формируют оценки Ы , л л 4Б и произведение ь Б. Однако на информационныу выходы устройствалпараметры Ыи Ь не поступают, так как второй ключ 37 и первый ключ 38л л 55 заперты. Значение о 11 через переключившийся седьмой переключатель 39 поступает на второй вход третьего блока 44 вычитания, где формируется 15 8л Л л лразность вОщ - о, 0 . Значение этой разности поступает на один из входов третьего делителя 27 кода.По заданным значениям п и п первый логарифматор 28 и второй логарифматор 45 определяют 1 п п и 1 п и значения которых поступают на соответствующие входы четвертого блока 40 вычитания, где определяется разность 1 п п - 1 п и . Значение этой разности поступает на второй вход третьего делителя 27 кода где в соответствиил с (6) определяется оценка. Выход третьего делителя 27 кода является выходом оценки параметра с устройства.С выходов устройства значения параметров ь 1 с соответствующие конкретному на данный отрезок времени виду Функции распределения, поступают на входы других технических устройств для использования в аппроксимирующем выраЖении. Затем процесс повторяется.Формула изобретенияУстройство лля определения характеристик случайного процесса, содержащее четыре блока вычитания, семь переключателей, три регистра, три элемента задержки, два ключа, два логарифматора, два генератора импульсов, два элемента И, два усредняющих фильтра, блок извлечения корня, три делителя кода, квадратор, умножитель и счетчик, счетный вход которого соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход счетчика соединен с управляющим входом первого переключателя, с входом сброса счетчика и входоМ запуска первого генератора импульсов, выход которого подключен к второму информационному входу первого переключателя, выход которого соединен с тактовым входом первого регистра, первый информационный вход второго переключателя соединен с выходом второго регистра, а выход через первый усредняющий фильтр подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом вычитаемого первого и входом уменьшаемого второго блоков вычитания, выход первого блока вычитания через последовательно соединенные квадратор и второй усредняющий фильтр подключен к первому входу второго53415 входаров. 9 14 элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента за. держки, а выход второго элемента И через последовательно соединенные блок извлечения корня и первый делитель кода соединен с входом второго делителя кода, первым входом умножнтеля и информационным входом первого ключа, выход которого является выходом оценки параметра функции интенсивности устройства, второй вход ум" сожителя подключен к выходу второго рлока вычитания и информационному ходу второго ключа, выход которого является выходом характеристической ункции оценки параметра устройства, выход второго делителя кода соединен с входом вычитаемого второго блока ычитания, выход третьего регистра оединен с первым информационным вхоом третьего переключателя, второй информационный вход которого соединенвыходом первого регистра, а выход г одключен к выходу уменьшаемого перого блока вычитания, при этом выход четчика соединен с первым информацинным входом четвертого переключателя епосредственно и через второй элеент задержки - с управляющими вхоами второго, третьего, пятого, шес,ого и седьмого переключателей, пер". вого и второго ключей и с вторым информационным входом четвертого пере- ключателя, с входом запуска второго генератора импульсов, выход которого подключен к первому информационному в.оду пятого переключателя непосредственно и через третий элемент задержки - к перйому информационному входу шестого переключателя, выход которого соединен с тактовым входом третьего регистра, а второй информацнонный вход объединен с вторым ин 1 фОрмационным входом пятого переклю-; чателя, выход которого подключен к тактовому входу второго регистра, вы" ход четвертого переключателя соединен со своим управляющим входом, с входом первого элемента задержки и с вторым входом первого элемента И, выход умножителя соединен с информационным входом седьмого переключателя, информационные выходы которого подключены соответственно к входам уменьшаемого и вычитаемого третьего блока вычитания, выход которого соединен с первым информационным входом третьего делителя кодов, выход которого является выходом оценки параметра скорости уменьшения аппроксимируемого распределения устройства, второй информационный вход третьего делителя коцов соецинен с выходом четвертого блока вычитания, входы уменьшаемого и вычитаемого которого сое- О динены соответственно с выходами первого и второго логарифматоров, вход первого логарифматора является входом задания первой постоянной величины устройства, вход второго логарифмато ра является входом задания второйпостоянной величины устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов, в него введены два блока опреЗо деления второго по величине значения,входы которых объединены и являются входом исследуемого случайного процесса устройства причем выход числа циклов измерения первого блока определения второго по величине значения соединен со счетным входом счетчика, а выход второго по величине значения подключен к информационному входу первого регистра и второму инфор:ационному входу второго переключателя выход числа циклов измерения второго блока определения. второгс по величине значения соединен с вторым информационным входом пятого переключателя, а выход второго о величине значения соединен с информационнымими второго и третьего регист:1453415уртинСоставител Редактор Н.Тупица Техред ЛекторС.Шекмар Заказ 7286/46 Тираж 667 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4