SU1003096A1 - Статистический анализатор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вютислительной технике и, в частности, к устройствам дл  определени статистических характеристик случайного процесса .

Известно устройство дл  определени  статистических характеристик, содержащее блок входной информации, счетчик выборки., счетчик среднего арифметического и блок вычислени  дисперсии 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  статистический анализатор, содержащий аналого-цифровой преобразователь, счетчик выборки, первый делитель, первый блок вычитани , блок вьмислени  доверительного интервала, блок сравнени  и блок регистрации 2.

Однако известные устройства обладают следующими недостатками. При анализе объем выборки- предполагаетс  фиксированным, не св занным с динамическим характером исследуемого процесса , что приводит к недостаточной точности определени  статистических характеристик случайного процесса.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  статистических характеристик случайного процесса .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в статистический анализатор, содержащий аналого-цифровой преобразователь , счетчик выборки, схему сравнени , первый делитель, первый блок вычитани , блок определени  доверительного интервала и блок регистрации,

10 введены два сумматора, второй, третий и четвертый делители, ключи, второй блок вычитани , элементы задержки , блок умножени , квадратор, блок задани  констант.ы и блок извлечени 

15 квадратного корн , при этом выход ан.алого-цифрового преобразовател  соединен с первьм входом первого ключа , второй вход которого подключен к первому выходу схемы сравнени ,

20 второй выход которой соединен с пер-выми входами соответственно второго, третьего, четвертого и п того ключей, выходы которых подключены к соответ- . ствующим входам блока регистрации,

25 выход первого ключа соединен с первым входом первого блока вычитани  непосредственно, а через счетчик выборки - с первыми входами первого, второго и третьего делителей и вторвм

Claims (2)

1. 30 входом четвертого ключа, выход первого блока вычитани  соединен с вторым входом первого делител  непосред ственно и через квадратор - с первым входом второго блока вычитани , второй вход которого соединен с первьам входом первого сумматора, вторьм вхо дом п того ключа и соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого объединен с вторым входом третьего делител  и подключен к выходу первого сумматора, второй вход которого соедйнен с выходом второго делител , второй вход которого подключен к выходу второго блока вычитани , выход первого делител  соединен с первым входом второго суммато-г ра, второй вход которого-соединен с вторыми входами первого блока внчита ни , третьего ключ и соединен с выходом второго элемента задержки, которого объединен с первыми входами четвертого делител  и блока определе ни  доверительного интервала и подключен к выходу второго сумматора, выход четвертого делител  соединен с входом схемы сравнени , а второй вход объединен с вторым входом блока определени  доверительного интервала и подключен к выходу блока умножени  входы которого соединены соответстве но с выходами блока задани  константы и блока извлечени  квадратного корн , вход которого соединен с выхо дом третьего делител , а выход блока определени  доверительного интервала соединен с вторым входом второго клю ча., Введение новых элементов и св зей обеспечивает возможность управлени  объемом выборки дл  определени  с заданной точностью статистических ха рактеристик - оценки математического ожидани  и дисперсии независимо от динамического характера исследуемого процесса. На чертеже представлена схема предлагаемого статистического анализатора . Анализатор содержит аналого-цифро вой преобразователь 1, ключи 2 - б, счетчик 7 выборки, блоки 8 и 9 вычитани , делители 10 - 13, сумматоры. 14 и 15, элементы 16 и 17 задержки, квадратср 18, блок 19 извлечени  квадрат ного корн , блок 20 умножени  блок 21 задани  константы, блок 22 определени  доверительного интерзала схему 23 сравнени  и блок 24 регистрации . .. . В устройстве последовательно соединены аналого-дифровой преобразователь 1, ключ 2, блок 8 вычигани , делитель 10, сумматор 14, элемент 16 задержки и ключ 3, последовательно соединены квадратор 18, блок 9 вычитани , делитель 11, сумматор 15, элемент 17 задержки и ключ 4, последовательно соединены счетчик 7 выборки , делитель 12, блок 19 извлечени  квадратного корн , блок 20 умножени , блок 22 определени  доверительного интервала и ключ 5. Счетчик 7 выборки своим входом соединен с выходом ключа 2, а выходом - с вторыми входами делителей 10 и 11 и первым входом ключа 6. Выход сумматора ,14 соединен также с вторым входом блока 22 и первым входом делител  13, второй вход которого соединен с выходом блока 20 умножени , а выход - с входом схемы 23 сравнени ,.первый выход которой соединен с вторым входом ключа 2, второй выход - с вторыми входами ключей 3-6, выходы которых соединены с соответствующими входами блока-24 регистрации . ёыход сумматора 15 соединен также с вторым входом делител  12, а выход элемента 16 задержки соединен с вторыми входами сумматора 14 и блока 8 вычитани , выходом соединенного так же с входом квадратора 18. Выход пегмента 17 задержки соединен также с вторыми входами сумматора блока 9 вычитани . Выход блока 21 задани  константы соединен с вторым входом блока 20 умножен.и . Анализатор работает следующим образом . Статистические характеристики процесса - математическое ожидание знаг. чени  процесса на п-ом шаге измере- . ни  и дисперси  б п определ ютс  по рекурентным формулам ( Venn, где х(п - измеренное значение случайного процесса на п-ом шаге измерени , , 0. В исходном состо нии ключ 2 открыт сигналом 1, поступающим на его управгл ющий вход с выхода схемы 23 сравнени . Измеренные значени  исследуемого случайного процесса х поступают с выхода аналого-цифрового преобразовател  1 через ключ 2 на входы счетчика 7 выборки и первого блока 8 вычитани . На второй вход блока 8 вы читани  подаетс  значение оценки математического ожидани  - 1 с выхода элемента 16 задержки . Значение разности - 1 с выхода блока 8 вычитани  поступает на первый вход делител  10 и на квадратор 18. Счетчик 7 выборки выдает номер измеренного значени , который поступает на второй вход делител  10. С выхода делител  10 значение - ( - ) поступает на первый вход сумматора 14, на второй вход которо- го подаетс  значение оценки метаматического ожидани  - 1 с выхода элемента 1 б задержки. С выхода сумматора 14 значение оценки математического ожидани  на п-ом шаге + ---( - mtn -1) подаётс  на элемент 16 задержки, где задерживаетс  на один такт работы анализатора . С выхода квадратора 18 значение (х(п - 1)2 поступает на первы вход блока 9 вычитани , на второй вход которого поступает значение оце ки дисперсии - 1 с выхода эле мента 17 задержки. С выхода блока 9 вычитани  значение разности ( .:- ) - - 1 поступает на первый вход делител  11, на второй вход которого поступает номер измере ного значени  п с выхода счетчика 7 выборки. С выхода делител  11 значе ( - - l f-ff tn-UJ поступает на первый вход сумматора 1 йа второй вход которого поступает , значение оценки дисперсии ( - 1 с выхода элемента 17 задержки. С выхода сумматора 15 текущее значение оценки дисперсии на п-омтакте О п ( - (. - 2 - l)-G(n - l)j поступает на элемент 17 задержки, где задерживает с  на один такт работы анализатора, Ключи 3-6 закрыты сигналом О, поданным со схемы 23 сравнени , и на блок 24 регистрации информаци  о текущих значени х оценок математическо го ожидани  , дисперсии и объема выборки п не проходит. Текущее значение оценки дисперсии на п-ом такте с выхода суммато ра 15 подаетс  на второй вход делител  12, на первый вход которого пос тупает номер измеренного значени  п с выхода счетчика 7 выборки, ч , Значение -,-i-i- с выхода делитеп л  12 поступает на блок 19 извлечени  квадратного корн ,-откуда значеV%iпоступает на первый вход блока 20 умножени , на второй вход которого подаетс  значение кван тил  нормального распределени  t|, соответствующие доверительной веро т ности с выхода блока 21 задани  константы. Полученное значение , подаетс  на входы блоtn , n ка 22 и делител  13, на други входы которых поступает текущее значение оценки математического ожидани  на п-ом такте с выхода сумматора 14, В блоке 22 определени  доверительного интервала вычисл ютс  текущие значени  левой и правой границ доверительного интервала, в котором находитс  математическое ожидание ту случайного процесса; Vy tvil4p,VQ vn iVwLnl tpVS. В делителе 13 вычисл етс  текущее значение относительной погрешности математического ожидани  которое подаетс  ча схему 23 сравнени -, где сравниваетс  с заданным значением ОъадЕсли текущее, значение относительной погрешности превышает заданное т.е. ,od , то схема 23 сравнени  выдает сигнал О, идущий с одного его выхода на управл вдие входы ключей 3-6, оставл   . их.закрытыми, и сигнал 1, идущий с его другого выхода на управл ющий вход ключа 2, оставл   его открытым. Работа статистического анализатора продолжаетс  до тех пор, пока на некотором такте п текущее значение относите.льной погрешности не станет меньше или равным заданному значению т,е, йсГзаа В этом случае блок 23 сравнени  выдает сигнал 1 на входы ключей 3 - 6.и сигнал О на вход ключа 2, При этом на блок 24 регистрации проход т значени  оценки математического ожидани  , оценка дисперсии , .левой и правой .границ доверительного, интервала и выборки п, а ключ 2 . прекращает пропускать измеренные значени  случайного процесса. Таким образом, статистическа  характеристика случайного процесса вычисл етс  с заданной точностью независимо от динамического характера исследуемого процесса, поскольку значение п.о ьема выборки управл етс  по величине текущей относительной погрешности вычислени  , Повышение точности вычислени  статистических характеристик случайных. процессов имеет существенное народнохоз йственное значение. Основным ист точником экономической эффективности после внедрени  предлагаемого статистического анализатора  вл етс  повышение эффективности контрол  и управлени  объектом на основе более точных значений контролируемых параметров . Например, использование данного анализатора Rjia измерени  среднего значени  дебита жидкости нефт ных скважин на групповых замерных установках типа Спутник приводит к повышению точности измерени  среднего дебита на 8-10% и соответственному уменьшению неопределенности при расчете плановых поступлений жидкоети из цеха добычи нефти и газа (ЦЦНГ на установки подготовки 1Гефти, а в свою очередь, снижает планируемое количество материально-энергетически ресурсов дл  подготовки нефти. Ориен тировочна  экономическа  эффективность от использовани  предлагаемого статистического ана лизатора. в системах добычи, сбгра, транспорта и подготовки нефти, газа и воды составл ет около 80,0 тыс.рублей в год на: одном ЦЦНГ. Формула изобретени  Статистичесикй анализатор, содержащий аналого-цифровой преобраэова-. тель, счетчик выборки, схему сравнени , первый делитель, первый блок вычитани , блок определени  доверительного интервала и блок регистрации , отличающийс  тем, что, с целью повышени  его точности, в него введены два сумматора, второй третий и четвертый делители ключи, второй блок вычитани , злементы задержки , блок умножени , квадратор, блок задани  константы и блок извлеч ни  квадратного корн , аналого-цифрового преобразовател  соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к первому выходу схбмы сравнени , второй выход последней соединен с первыми входами соответственно второго, третьего, четвертого и п того ключей, выходы которых подключены к соответствукидим входам блока регистрации, выход первого ключа соединен с первым входом первого блока вычитани  непосредственно , а через счетчик выборки --с. первыми входами первого, второго и третьего делителей и вторым входом четвертого ключа, выход первого блока вычитани  соединен с вторым входом первого делител  непосредственно и через квадратор с первым входом второго блока вычитани , второй вход которого объединен с первым входом первого сумматора, вторым входом п того ключа и соединен с выхрдом первого элемента задержки, вход которого объединен с вторым входом третьего делител  и подключен к вьоходу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго делител , второй вход которого подключен к выходу второго блока вычитани , выход первого делител  соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с вторыми входами первого блока вычитани , третьего ключа и с выходом второго элемента задержки, вход которого объединен с первыми входами четвертого делител  и блока определени  доверительного интервала и подключен к выходу второго сумматора, выход четвертого делител  соединен с входом схемы сравнени , а второй вход объединен с вторым входом блока определени  доверительного интервала и подключен к выходу блока умножени , входы которого соединены соответственно с выходами блока задани  константы и блока.извлечени  квадратного корн , вxd) которого соединен, с выходом третьего делител , а выход блока определени  доверительного интервала соединен с вторым входом второго клю-ча . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 398952, кл. G Об F 15/36, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 551651, кд. G 06 F 15/36, 1977 (прототип).