SU1012270A1 - Устройство дл определени статистических характеристик непрерывных случайных величин - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕдаЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕПРЕРЫВНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН , сЬдержащее с1Мплитудный селектор, первый вход которого  вл етс  входом устройства , временной селектор, информационный вход которого соединен с выходом амплитудного селектора, а управл ющий вход - с выходом генератора импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом временного селектора/ и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управл ющему входу амплитудного селектора, о т л и ч а ющ е ес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  квантилей и повышени  быстродействи , оно дополнительно содержит два сумматора, три регистра, два коммутатора кодов, блок синхронизации и множительно-делительный блок, причем вход цифроаналогового преобразовател  соединен с суммирующим входом первого сумматора, с первым входом первого коммутатора кодов, с выходом первого регистра и входом второго регистра, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора кодов, второй-вход которого соединен с шиной уставок , а третий вход - с выходом третьего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и вторым входом первого коммутатора кодов , выходы первого и второго ком (Л мутаторов кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитак цим входами второго сумматора, выход которого соединен с первым входом множительно-делительного блока, вы1 сод которого соединен с вычитающим входом второго сумматора, выход которого соединен со входом первого регистра, управл ющие входы временного селектора, множительно-делительного блока, коммутаторов кодов и регистров и установочный вход счетчика импульсов соединены с соответствук цими выходами блока синхронизации ..

Description

Изобретение относитс  к автомати тГё и вычислительной технике и предназначено дл  определени  медианы и квантилей непрерлвных случайных величин и эргодических стационарных случайных процессов. .Известно устройство, в котором определение медианы случайных величин производитс  косвенным методом по графику функции распределени  веро тностей исследуемой случайной величины, содержащее последовательно соединенные входное ус ройство, амплитудный селектор, формирующее устройство, временной селе тор, счетчик импульсов, причем второй вход временного селектора соединен с выходом генератора счетных импульсов, а на второй вход амплитудного селектора подаетс  посто нное напр жение, определ ющее текущи уровень анализа. Выход счетчика  вл етс  выходом устройства tl. Определение указанных характерис тик с помощью этого устройства осно вано на косвенном методе и св зано с необхЪдимостью предварительно определени  функции распределени  веро тностей ( интегрального закона распределени  по множеству точек ( уровней анализа) во всем диапазоне задани  случайной величины. Необходимость построени  детальной веро тностной картины исследуемой случайной величины св зана с большой измерительной и вычислитель ной работой и характеризуетс  значительной избыточностью информации, получаемой в результате проводимого измерительного эксперимента. В итоге это приводит к существеннол у увеличению времени анализа, которое, например, дл  3 дес тичных разр дов - 1000 уровней анализа требует времени 1000 , где Т - вре м  одного измерени . V Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  медианы, содержащееамплитудный селектор, первый вход которого соединен с входной шиной.устройства, а второй вход - соединен с регул тором порог вого уровн  срабатывани  и со входсэ вольтметра, временной селектор, пер вый вход которого соединен с выходом амплитудного селектора, а второй вход - с генератором селекторны импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединен с-выходом временного селектора, инвертор, вход кото рого соединен с выходом амплитудного селектора, второй временной селектор , первый вход которого соединен с выходом инвертора, а второй вход - с выходом генератора селекто ных импульсов, второй счетчик импул сов, вход которого соединен с выходом второго временного селектора f2J. Измерение медианы при использовании , устройства-прототипа сводитс  к подбору такого, уровн  анализа, при кртором показани  первого и второго счетчика совпадают, после чего значение медианы считываетс  с выхода вольтметра, подключенного к регул тору порогового уровн . Однако определение величины медианы св зано с необходимостью проведени  цепочки последовательных ручных операций по подбору требуемого уровн  анализа, что увеличивает долю субъективного фактора измерений, снижает надежность и стабильность результатов и увеличивает стоимость проводимого измерительного эксперимента. Быстродействие устройства-прото-типа в силу наличи  ручных операций также оказываетс  низким. Другим недостатком указанного устройства  вл ютс  его ограниченные функциональные возмо5Кности, так как оно рассчитано на измерение только одной веро тностной характеристики - медианы. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет определени  квантилей распределени  и повышени  быстродействи  за счет автоматизации процесса измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее амплитудный селектор, первый вход которого  вл етс  входом устройства , временной селектор, -информационный вход которого соединен с выходом амплитудного селек-тора, а , управл ющий вход - с выходом генератора импульсов, счетчик импульсов , вход которого соединен с выходом временного селектора, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управл ющему входу амплитудного селектора введены два сумматора, три регистра , два коммутатора кодов, блок синхронизации и множительно-делительный блок, причем вход цифроаналогового преобразовател  соединен с суммирующим входом первого сумматора , с первым входом первого коммутатора кодов, с выходом первого регистра и входом второго регистра, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора кодов, второй вход которого соединен с шиной уставок, а третий вход - с выходом третьего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и вторым входом первого коммутатора кодов, выходы первого и второго коммутаторов кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго суммато ра, выход которого соединен с первы входом множительно-делительного блока, выход которого соединен с в читающим входом второго сумматора, выход которого соёдийен со входом первого регистра, у аравл ющие входы временного селектора, множитель -но-делительного блока, коммутаторо кодов, и регистров и установочный вход счетчика импульсов соединены с соответствующими выходами блока синхронизации. На чертеже приведена схемапредложенного устройства. Устройство содержит амплитудный селектор 1, временной селектор 2, генератор 3 импульсов, счетчик 4 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 5, первый 6, второй 7 и третий 8 регистры, первый 9 и второй 10 коммутаторы кодов, второй сумматор 11, множительно-делительный блок 12, первый cyNByiaTop 13 и блок 14 синхронизации. Устройство работает следующим образом. В исходном состо нии регистры 7 и 8, а также сче.тчик 4 устанавливав ютс  в нулевое положение, в регистре б записан код нулевого приближени  7д. Работа устройства происходит циклически, при этом каждый цикл состоит из следующих 5-тй так ,тов.. 1-й тйкт (Измерение). По комайде блока 14 открываетс  на врем  Т временной селектор 2 и с помощью бл ков 1-4 производитс - определение среднего- времени пребывани  исследуемой реализации ниже уровн  анализа . Уровень анализа задаетс  цифроаналоговым преобразователем 5 (ЦАП), который управл етс  койОм,: хран щимс  в регистре 6. Результат измерени  записываетс  в счетчик 4 и представл ет собой не что иное, как значение F (z) функции распреде лени  веро тностей исследуемой случайной величины в точке z. 2-й такт. По команде блока 14 коммутаторы кодов 9 и 10 подают на входы сумматора 11 код F(ZQ) с выхода счетчика и код уставки У:, который определ ет процентность квантилей и дл  медианы равен 0,5 (50%-процентный квантиль). В конце второго такта найденна  разность кодов I F( Zj,) заноситс  в множительно-делительгай блок 12. 3-й так.т. По команде блока 14 коммутаторы кодов 9 ц 10 подключают ко входам сукматора 11 регистры 6 и 7 производитс  вычитание кодов, .хран щихс  в указанных регистрах (в данном случае Zц-0). В конце третьего такта запускаетс  множительно-делительный блок 12 и пройзводитс  умножение разности (-0) с выхода сумматора 11 на код СР(% )У+-3 записанный S блок 12-во втором такте работы устройства. Результат умножени  (z - О )Г F(z0 ) У-; остаетс  в блоке 12. 4-й такт. По команде блока 14 через коммутаторы кодов 9 и 10 дам сумматора 11 подключаютс  счетчик 4 и регистр 8. Находитс  разHocTb (в данном случае F{z)-0), В конце четвертого такта запускаетс  множительно-делительный блок 12 и осуществл ет деление числа ( .F(ZO ) найденную разность . 5-й такт. По команде блока 14 код z с выхода регистра 6 переписываетс  в регистр 7 и в сумматор 13, а код; F(ZO ) с выхода счетчика 4 - в регистр 8. Эта информаци г будет использована в следующем цикле работы устройства. Теперь на выходе сумматора 13 образован код, определ ющий величину нового приближени  2 -, -о- (z,) (1) В конце п того такта величина z. с выхода сумматора 13 переписываетс  в регистр 6. На этом первый цикл работы устройства заканчиваетс . Код z , преобразованный посредством 1Щ1 5 в аналоговую величину, определ ет новый уровень анализа. Второй цикл работы устройства происходит аналогично первому. 1-й такт. (Измерение). По команде блока 14 на врем  Т открываетс  временной селектор 2 и определ етс  среднее врем  пребывани  исследуемой реализацииниже уровн  анали, sa Z . Результат измерени , записанный в счетчике 4, представл ет собой значение функции распределени  веро тностей в точке z . Затем осуществл{потс  2-й, 3-й, 4-й и 5-й тйкты, как это было описано выЁ1е. В результате после завершени  п того такта в регистре 6 записано новое второе приближение z.. - - (.,jU(f,).. в общем случае, когда устройство проработало n+i цикл в регистре б получаем VTHTT rftj Практически уже чере 2-3 цикла устройство формирует в регистре 6

код z, равный с точностью до погрешно ги дискретности ,ЦАП 5, измер емой веро тностной характеристике.

В то врем  как в устройстве-прототипе количество циклов измерений и ручных регулировок порога весьма велико ( Несколько дес тков) в устройстве , осуществл емом автоматическое и целенаправленное обыскание измер емой величины с ее одновременным квантованием, количество циклов работы устройства, за которые измер етс  z, не .превышает 2-3 т.е. по крайней мере на пор док лучше, чем в устройстве-прототипе.

Тот же пор док работы устройства полностью сохран етс  и при измерении процентных квантилей. В этом случае на шину уставок подаетс  код, указывай ций желаемую процентность квантилей. Например, при необходимости измерени  величины 20%-процентного квантил  на. шину уставок у подаетс  код 0,2

(20%). В остальном работа устройства происходит как это было описано выше, т.е. предложенное устройство дает возможность оперативного перехода на новый режим работы. Такой

переход может осуществл тьс  как .с помощью внешнего переключател -, так и дистайционно по программе. При этом оценки CJ OPOCTH сходимости полностью сохран ют свою силу, а

количество циклов работы по прежнему не превышает , т.е. на пор док лучше, чем в устройстве-прототипе .

Таким образом, предложенное

устройство обеспечивает повышение быстродействи , по крайней мере на пор док, по Ьравнению с прототипом за счет автоматизации процесса измерени , расширение функциональных возможностей устройства, которое обеспечивает измерение не только медианы, но и квантилей непрерывных случайных велииин и процессов.

4г

о

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕПРЕ- . РЫБНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЁЛИЧИН, содержащее амплитудный селектор, первый вход которого является входом устройства, временной селектор, информационный вход которого соединен с выходом амплитудного селектора, а управляющий вход - с выходом генератора импульсов, счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом временного селектора, и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к управляющему входу амплитудного селектора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения квантилей и повышения быстродействия,

   Оно дополнительно содержит два ' сумматора, три регистра, два коммутатора кодов, блок синхронизации и множительно-делительный блок, причем вход цифроаналогового преобразователя соединен с суммирующим входом первого сумматора, с первым входом первого коммутатора кодов, с выходом первого регистра и входом второго регистра, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора кодов, второй-вход которого соединен с шиной уставок·, а третий вход - с выходом третьего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и вторым входом первого коммутатора кодов, выходы первого и второго коммутаторов кодов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго сумматора, выход которого соединен с первым входом множительно-делительного блока, вы‘код которого соединен с вычитающим входом второго сумматора, выход которого соединен со входом первого регистра, управляющие входы временного селектора, множительно-делительного блока, коммутаторов кодов и регистров и установочный вход счетчика импульсов соединены с соответствующими выходами блока синхронизации,.

   SU .,.,1012270