Аналоговое устройство для определения параметров случайных процессов

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сок)а Соеетских

Со<ь)алистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Х>

Кл. 42ш), 7/00

Заявлено 22.IV.1968 (¹ 1235982 18-24) С «P II COCÄII IICII II C 31 3 Я 5И3 Кп ¹

МП1, G 06g

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

У.),1 681.325.36:

:681.33 (088.8) Опу бликовано 17.1V.1970. В!Оллете!)ь т№ 15. <а>я оп3 бликования описания 29.1. .1970

Авторы изобретения

Г. А. Сергеев и А. Ф. Романенко

Заягнпель

АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СЛУЧАЙНЫХ ПРО11ЕССОВ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной тс>;ники.

Известно аналоговое устройство для определения параметров случайны; процессов, содсржя!Цее <1>ильтр-инте! paтop, «код котороГО соединен со входом устройства, блок умножения, один )!з входов которого соединен с выкодом фильтра-интегратора, блок выработк;I

iIapaмстри !сской ф нкции, в."О 1 !кепи!1, я др> ГOJI со в;одом устройства; блок o)ij>eделения дисперсии, входы которого соединены со вкодом устройства п выкодом блока опрсдс IcIIII5) пар яметр1!Ческ01! ф; пкцип, а также олок 0! Ij>сделения интервала корреляции, входы кот<>рого соединены с выходах!и блока определсН И Я Д I I C I I C P C J 111.

Предложенное устройство отличается оТ известного тем, что в нем блок определения !

1 ар ямстри )сскои ф >:иннин содсржпт фильтрыинтегратоj)l l, блоки деления и сумматор, причем вкод первого фильтра-пнтсгр iropa cnecliiIICII со 13. одом CTpoi!C ГI! а СГО 13 I>IXoj СО ь. .одом «торого фильтра-ин)сгратора, со вкодом первого делителя и со «кодом блока oflределення ZIIcilepclIII. Вы><од второго фильтра)IIlTerj>aTopa соединен со в<одом второго делителя ii гкодом сумматора. второй в.,од которого соединен с вы одом второго делителя. а выход - со вторым в<одом )!срвого дел!псля, второй вкод второго делителя служиг в. одом блока опрсдслс.!пя параметрической фуlil

ЭТО 1«озволяст )!01)blcl ть точность работы

15 устройства.

11а чертеже:1ян,i с. сма устройства.

В д!)иио>) устройстве осущестг,)яется авто3l;) laI icск0с слс жспи с 3<) I!a

20 определения параметрической функ)пш i. (!), 13 результате Icго обсспс швастся более эф<рект!п)нос )!снтрпрогаш .е.

Выбор параметрической функции ).(1) про1)зво jlITc51 из слсдуго)пик соображсн)ш.

Пусть исследуемый процесс .5 () ) содержит две ком«о,ei)TI,I л<)()) и Г (i), из которыми оди)) .т<> (1) яьлястся стационарной сл»чайной функцией, а дру:.)» 1Г(/) вносит нестационар30

26(1618

ДЛЯ КОМ ПОИСПТЬ! И (Z) 131>ic»IC, 15! ÑÒС51 (>С Oil(!

li cl F " (! ) li0 фОР М >, IC

t с.т.,/ 2 с — т гдс Т2 — интервал сгллжпвяпия; с. (() — — ИлРЯ МЕТР И>IСС!СЯЯ ф>> ИКЦПЯ, ПОДЛСЖс)п!Л Я ОП РС;!Слению.

Параметрическая функция oiipe Te 7»el ся из критери51 зпипlмуз13 с()сднеЙ к>злдряTИ !сскОЙ ошибки, чем обеспсчп!застоя более высокая тОЧНОСтЬ НОЛУЧЕНИЯ Ст»тИСТИЧССКИХ»clPЛ)!С1()0; по ср»впеишо со способом, реализую)цим метод получеши нар»метр!!Исской функции СОгласно критершо иссмсп.епности. Усло)зис минимума срсднеквадратпчсской ошибки в оирсделсшш кол)понснты 117 (i) о2„= Я (117 (С) — 115 " (f)(3 TBIC)Ke ПРЕДП0.10ЖСНПЕ, cITO Т (i) более низ коч Ясто п)ы и с!! eic1p icn 1 co»i! t i не)кeли компонента Хо(с) и:з качестве первой оцсиlett gast ь" (/) )!05KCT Оь;ть Uc!io,ll>зов;»1 pea)1»>тат его сглаживания ((с" (i), с-,т, (x«) c7-. т, „ с — т,, ) (tc) 1

Т,Tt

Х(-.)d-. +

2-2—

-кор

1 — (с(Г) (Х(-.)d

Т2

С вЂ” тс,с где 0- — максимальное значсш)с текущей дпсИСРCIIП;

Гк,р — ИНтЕРВаЛ КОРРЕЛЯЦИИ.

Последнее прибли5кеп)!е и положено в основу функционирования слмонастраивающсгося устройства центрирогаши.

B состав устройства входят: блок Л определения параметрической функции, обесие ивающий получение параметрической функц1»! случайного процесса и состоящий пз дву фильтров-интеграторов 1 и 2 с конечной и»мятью, делителей ) н 4, суммирующего усилителя 5. Фильтры 1 н 2, а»»рокси".t»ðóloùèñ интеграторы с конечной памятью, могут бы 31 построены на электронных операционных уси лителях постоянного тока, охвлченпых цсl»>io обратной связи 1!з параллельно вкл!очснпых резисторов н конденсатора.

Сопротивление резистора подбиргпот таким образом, чтобы коэффициент передачи усилителя Ic-1, а емкость конденсатора выбирают исходя из желаемой величины постоянной времени Т цепи обратной связи. Суммирующllil усилитель 5 представляет собой 0««paiii!Oitный усилитель, paGoòaioù»é в рс Kt!)i;ipliфметического сложеши ьходных сигналов.

Блок Б определения текущей дисперсии обеспечивает получение оцспкн дисперсии случайного процесса 0 - (i) н состоит пз блока вычитания (вычитающего устройств» б), блоК» 130:3!3(ДCl» 151 B KB>cl 1Р с11 (all cl;I P 31 01) 2 >с ) Ii »II С Г J) i! Г О Р 3 8.

1) Г! 0 к В Î l i () c ;! с, 1(»» 51 и и 1 с )) 13 сl, I сl к О Р Р с .. 1 Я пи и, т;

) РСЛЛИЗУСт i(ЛГОРИтМ Ш)ДЛ вЂ”.к,р, ГДŠ—,,2 т, Т вЂ” CРСДИСС Р с)ССТ05»»!С З!С)ЕДУ UV;15! )tit ЦСИТPitPui3i! i»lu .t тскУщсй Ttic»CPO!»t, То — !зРсмЯ

» UTC .! P» J) ОB cl »1151.

) ГО Г О;10 к СOCTO! lт !i:3 бг!Окл UC. »1 J) II pOB» II!151

9, coдср)клщсг0 ингсгрлтор с конечной плм)ггl>10, 11 âiicl»Till»»I(. о усгроЙспзл, схс111>I 1()

l3 Ы:IC., I С I » I Я 11 i!T(PI. сl, 1 он !(i C ЖДМ И Л С!3 Ы 11!1 КОО Р;с!!!!» ГЛ1»1 UC. UTP»J)013c! ИИОИ ДИСПСРСИИ, СГ12()и,-,-р 11. «;;,;, 1о. с.Ядр»тора 12, обсе!)с шнл)ощсго возведение 13

КВ3 !Pi)Т !С)С) Н!С! О СР(. I »C .ГО ЗпсlЧЕИИ 51 МЕЖДУ пу !CUBI)ili координатами — 1 . Дел)псля 1), ня выходе которого образ) стоя оценка интервл2

20 т., 13 Koppe75!IIIIII C)IÓ 1211»010 !IpoiiCÑC2 Вида —. Т

J млсштабнрующсго умножн ie Iÿ 1с, ооеспечиваюшсго выРлботкУ иаРамстРа 40ткоо. (Зычитя)0)цсс устройсгво 1б вычисляет цснт2о рнрОВЛННуЮ СОСтаВЛявщув СЛус)айНОГО ПрО! с с с 2 в»1 !1 Хо (! ) = Х (i ) — - i. S r r (с ) .

У1!Иор!Титель 16 обеспечивает определение

Т(К liteЙ 011CIIKII 1!ЯТСМЯГРlс!ССКОГО ОЖИДЯНИЯ На

Основс соотношения nz Х(с) =(,(i)ЯтХ(1). ЛписЙН ЯЯ ОЦСИ1(2 мсl l ем 2ти IecKoГО Ожидaiil!51 на этот умножптсль»остунает с интегратора 17.

Прнш!Ип работы устройства состоит в слеД) !OUIÑÌ.

1(сор!Сдуем ая реал»зац:1я нестациоиарногo

З случайного процесса Х(1) поступает па вход блока оирсделсши параметрической функции

- (п одновременно подлстся нл выч)ггающне з с fpoIIcT1>с! с) II 13.

13B>0.! Или ряжсния мо:.)се Г происходи Гь нсно40 средс>п сино от устройс1ва, регистрирующего

ПССТ!»!ИОПЯРН1.11 СЛУ lc)l»II>I! I ПРОЦЕСС ИРН СОЧЛЕнснпп пос IC7iieio с яня»!Яt!pу)oи)eй аппаратурой, либо с помощью уcTaiioBKH ввода при

pC CIICTpilUUU Up0UeCC3 113 какой-;iiloo 3317ttct>lI33IoUzI»I прибор.

С 13ыход 1 UcpBoi фильтря псlп))я?кение

Лт,Х(!) поступ»ет иа второй интегратор 8(Sr) и одновременно lio;!acòñÿ на вычитающсе устройспзо б и делитель 1. Под 5т понимается

Опер;»,»53 усреднения ил интеграторе с конеч)юй памятью. Со второго интегратора 8 напряжение Sr,5т,A (i) непосредственно подается

»л делитель 1 и блок б арифметического суммировлния. 1-1а выходе делителя формируетс)7

4 —.(2) !

la()»)ieIp ",iäa . Здесь т С ) — знакор 2

s„s,. х(с) кор ченне интервала корреляции второго порядка.

13ыр;)ботлшияй статический параметр по60;l»e 5 пл блок б), »» который одновременно

I:.ocIÓU»e7 lic »РЯжсипс Ыт,Sy;X(. ), и на выхо.!с этого блок» обрcia) етс:я напряжение

4:-"-.! ) кор

Sr> Sr, +, которое в дальнейшем

s,. s., x

ЬТS Х®

30

Уо (1 У (1, — т У (1) .!

Ол !ется ил .\с. IHTc,lB . O,II!ÎBpc Iснис Il!i \с,штель ItocTi пас ии: РЯжсп1!с Лт, Х(i) 112 вы(СЛС ДС. Н!ТСЛЯ ()ioj1iliiP (СТ«51 i!F1!!Pili!(CH!!( (Отсрос и и 1«лст213 ° 1яст пскова!Ос BH2iiEHIIc пя

12 мстричсс!(011 ф(!1кци!! i. (! ) . 3 ил lcHII«. пар (l,!Стричсскс("(фуiiHrr»!! выволптся па кл,!Ял рсистрации и олпо13реъ!«пис на умпожитсль 16.

Принцип работы блока опрелслсния дне!!ср:ни состоит в следующс;l: с выхо.-(а г,ычптлюцего устройства 6 центрироганный случайный

1роцссс вида Х(5 (i) =- Х (1) — Ят„Y (f) поступает

l2 квалРлтОР 7 H 13 л((л!.11«11и(см сГ;1 лжи ВястсЯ пггсгрятором 8. 112 в ixozc интегратора форшрустся текущая дисперсия с-, которая поГяется на блок регистрации и масштабируюций умножнтель 14. В блоке определения ипервала корреляцш(осу(цествляются следуюцие опер 1цни.

Текущая дисперсия вида (i) = (Х (1)->т, Х(1)):- под",åòñÿ rt2 блок центрирования 9, котором происходит преооразовяния вилл

Этот блок cogcp»(HT HIITCFpaTop и вычитаю<ее устройство н реализует операции, апалончные преобразоваш(ям в блоках 1 н б.

Центрнрованиая д1!Сперсионпая составля1оIàÿ поступает на схему выработки нулевых оординят. Уело!3пе нулевы; приближений снтрировапных составляющих У(5 (1) провеяется согласно соотношсшпо (У<;;1(Г) — Y< — 1(1) 40

Л, где Y< >(t) и У(/)<,—,> — цсптрпрованные сотавляющне положительной и отрицательной олярностн; Л вЂ” некоторая достаточ io малля ел(пп(на. Блок 10 прслставляст собой нел(*.- 45 ейньш элемент тина амплнтутного лискрпм;1атора с рслейнсй хя!рактсрпстпк011. С Выхслл лока 10 напряжение, пропорциональное теУщим HHTOPI32;1 2 i! ме)НЛУ н левы ми 1 0013ЛНатами, поступает на интегратор и В дальней-! ем подается на квалратор 12. После квалриовання средних значсшш интервалов параетр Т подается на целительное icTpn!icTB0

3, в котором осуществляется вычисление знаУ о 55 гния, принимаемого в дальнейшем в 3 ачестве оценки иитсрвлла корреляции слуайного процесса т<,3 .С выходa блока 13 это апр3(жеппс liocTi ПЯет l!2 1 ((нял реГHcTj!2!!H. 60 мноките.1ы!0(i «Tpnilc! ВО (мяс!нт(1(бир io-!

HlI умножптсль 15), которое пмсст Лва вхси. На один вхсл полиется оценка текущей нсперсии Ф(i) и на второй — параметр т<2>, 30(i е Tol 0, IIpcpi с3(!Ятви(32ется умножение Hil 65! (;2crit1лбиый коэффп(шснт 1. 11л гь1хслс этого

1 с p О I I с Г 13 л !3 ь! р ((((1 т ы 13 и с с я н;1,! !1 5! il, c и и с

4 .- —,,„, o1npo«нш юсрел«1 3сппс нов,z у, ступлст па Лслптсль:i блокл счреЛ«лсния пярлм«тр!11««кой ф) iii.iltiн.

13 структ; ру прелллги«мого устройства вхоrHT 1111(жс 131:! il! 1 i inlll«(с, (тР011ствс ln, и(3 151 Iх(5.1(. которого обри;5(BT«я цсп грпр(твлннсе зп !H(!1Hc 5" (!) — л i! — I.ST.. Х j, t (i!IiniHIIT(ль

1 6, (11 n p i t t! 0 i o 1 <1 I I т с к «! Hi in o H c I! I(i:(1 л T c i i 2 т и

1ескotî Oж. l2!ti,я !3:.1:!л я! Х(!) =-i.(tj т,. -((i), СГ,!".же!!3;1пи(ocT2i3ля!Он!011 происхс IHT нл вь! хо:l«пнтс! рл-.орл 17.

11а к;шалы регистрации поступшот следу,aHIIIc пяримстры случайных процессоь . интер;2. i корреляции т,(,р дисперсия с - (i), линсйпля оцсш(л мат«ма п.чсского ожплаш!я

Sz,, E(f); плрамстричсскля оценка математического ожидания 1(i) Ьт„Х(!): параметрическая функция i.(!); цснтрироВBHHûtt случайный процс с Х(5(1).

УcTpoHcTI30 (10 нет экспсрпмснтилы;(м псслсловлшш нестяционярI!hi# сигналов различной физической природы, и также в вплс ) прлвляющего контура, непоСРСЛСТВСИНО ВК.ПОЧЯС;?010 В СТРУКТ(Р (МНОГОмерной лпнамичсской системы управления, работающей в условиях случяйных возмуще-!

П(й.

Предмет изобретения 3 Ялоговсе устройство лля о!!релеления параметров случайных процессов, СОЛер>кагцее фильтр-интегратор, ьхсц которого соединен со входом устроистгл, блок умножения, один пз вхоЛОВ которого сосЛин«н с выходом фильтраинтегратора, блок опр«лслеш1я параметрической функции. вход которого соединен со Входом устройства. а вылхол — со вторым входом

0;IOi(l1 (3П(ож(ИП;1. ОЛ01 !31=1(IHTBHHSI, ОЛНН ВХОЛ которого coe2»ii«13 с выхолом устройства умпожеш:я, и друго i вхоЛ вЂ” со входом устройства, блок опрелс!«HII>I л!Гсперсии, входы коToPoI сос 11111«II L! co вхо, О (! (cTPollcTB2 и Выходом блоки опрслелсш:я параметрической

Й1 HK!I lilt, (1 тикжс 0«10!(0 11ðåëå 1 ения интерВЯ, 1 2 1(ОРРЕЛ51ЦIПI, ВХОЛЫ КOTOPO! 0 СОЕД1!НЕНЫ С выхолами блоки онредсле!шя дисперсии, отл!иа(с(!<(32сл тем, что. с целью повышения точности работы устройства, ь нем блок опрелелепия н(1В(1мсгрическс!! ф (икции содержит фильтры-интеграторы, блоки деления и сумматор, причем вхоЛ перзого фильтра-интегратора соел:шен со вхолом устройства, его выход пслкгиочен ко входу второго фильтра-инг(грлтсри, ко входу первого делителя и ко !

5ход блоки о!!рсдс I«!!Hi! дисперсии, выхоЛ

В! Ороl с фи,!Втрл.ин 1«гр((i (ip сселпнен со Bxc13TO Pot.0 QC.1H1 C.1!I I! !3 ХОЛОМ

3TOPOl1 !3ХОЛ КОТО(!ОГО СОСЛIIHCH С ВЫХОДОМ ВТО" рого лелпт«ля, (1 выхсл — со вторым входом первого лелитсля, второй вход второго делп269618 телл сл е!к11т В одо1! бло1;д 111;ре,,с ic 1;Isl: 11раъ1етричсской фуикции, кот О, ;11!1 OOc Ill lit. и е пи . одом блока ои1!е;1елеии11 и11тсри,fëff корреляU1fIf, и В!и;Ол !1ерВОГО Дс. I II C,1 s! ел у."кит В! 1. ;ОСоставитель Дмитриева

Репяктор Н, Ьелпвская Тесред Л. В. Куклипа Корректор Л. И. Гаврилова

2:псаз 21Р!1 2 Тира к 480 Поаписпое

1IiI1111Г111 Ком!е!е! и i. о аслам плюорстепий и открытий пр! Совете . 1ипистров CCCI . 1оскпа, )К-В5, Рати!скал ппб.,;1. - . 5

Типограф !я, пр. Сапунова, 2

-+(1 (1

1, 1

t ловi ii loк;1 ре,;, леи!1я параметрической финки,1и, ко1О1.ь и сс::,:ц 1!еи со Вхочом блока лшо.

::lf Oil tl sl, c1 1п111 с 1 В11,