t 1 Изобретение относитс к специализированным средствам вычислительной техники и может найти применение при определении статистических харак теристик случайных величин в тех слу ча х, когда процессы описьгоаютс определенным классом распределений, причем конкретный вид распределений в пределах этого класса заранее неиз вёстен и может мен тьс во времени. В частности, это характерно дл спуча г , когда распределение генеральной совокупности несколько измен ет свои параметры и форму при определенных изменени х режимов технологических операций. Устройство предназначено дл аппроксимации неизвестных распределений случайных величин экспоненциального типа в области их больших положительных значений. К распределител м экспоненциального типа относ тс большое число широко распространенных на практике распределений: гауссовское , релеевское, райсовское, экспоненциальное, гамма-распределение , логнормальное и др. При исследовани х, проводимых ста тистическими методами, одной из важнейших задач вл етс определение устойчивых закономерностей в рассе нии анализируемьк признаков сцелью обоснованного выбора статистической модели распределени исследуемой случайной величины. В большом числе случаев (техническа диагностика, распознавание, сортировка, контроль качества и т.д.) нет необходимости в построении полной статистической модели функции распределени дл всего диапазона изменени случайной величи ны. В указанных случа х можно ограничитьс построением статистической функции распределени лишь дл облас ти больших положительных значений «лучайной величинь (правой хвостовой части распределени ). Известно устройство дл определени функции распределени , содержащее входное устройство, аналого-цифровой преобразователь, цифровой дискриминатор, электронно-счетный частотомер и генератор импульсов опроса ClJ. Однако указанное устройство требу ёт дл работы больших объемов выборки и значительного времени дл обработки , особенно в области малых зна8J чений веро тностей. Крометого, в аналоге имеют место два произвольных шага: выбор длины интервала разбиени и выбор начальной точки делени . Это приводит к неоднозначности в оценках-распре;:.елений (например, при помощи критери % ) , Наиболее близким к предлагаемому устройству вл етс нелинейный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные блок вычитани , двухсторонний ограничитель, сумматор и Р1ерекурсивный фильтр, выход которого подключен к дополнительным входам сумматора и блока вычитани , а между выходом двухстороннего ограничител и дополнительным входом сумматора включены последовательно квадратор , дополнительный нерекурсивный фильтр и датчик случайных чисел, другой вход которого соединен с дополнительным выходом двухстороннего ограничител , к дополнительному входу которого подключен выход дополнительного нерекурсивного фильтра 2. Недостатком прототипа вл етс ограниченность решаемых задач, так как он не обеспечивает определение параметров, необходимых дл аппроксимации искомых функций распределени , Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет аппроксимации любых распределений случайных величин экспоненциального типа в области их больших положительных значений, т.е. неизвестных распределений . Эта цель достигаетс тем,что устройство дл определени характеристик случайного процесса, содержащее первый усредн ющий фильтр, первьй блок вычитани , квадратор, выход ко- торого соединен с входом второго усредн юц1Ьго фильтра, содержит генератор импульсов, регистр, первьй и второй элементы И, трехвходовой переключатель , счетчик, элемент задержки, цепочку из последовательно соединенных блока извлечени корн , первого и второго делителей кодов и второго блока вычитани , и блок определени максимума, вход которого вл етс входом устройства, а выход числа циклов измерени подключен к первому информационному входу трехвходового переключател и к информационному входу счетчика, выход которого подключен ко входу линии задержки, к управл ющему входу трехвходового переключател , к первом:- входу первого элемен та И, к входу сброса счетчика и к входу запуска генератора импульсов, выход которого соединен с вторым информационным входом трехвходового переключател , выход которого подклю чен к тактовому входу регистра, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитани , а информационный вход регистра объединен с входом первого усредн ющего фильтра и подключен к выходу значени максимума блока определени максимума , выход первого усредн ющего фильт ра соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторыми входамипервого и второго блоков вычитани соединен с входом квадратора, выход элемента задержки соединен с первым входом второго элементами, второй вход которого сое динен с выходом второго усредн ющего фильтра, выход которого подключен ко входу блока извлечени корн , при этом выходы первого делител кодов и второго блока вычитани вл ютс соответственно первым и вторым инфор мационным выходом устройства. На фиг. 1 изображена структурна схема предложенного устройства на фиг. 2 - структурна схема блока определени максимума. Устройство дл определени характеристик случайных процессов содержит (фиг. 1) блок 1 определени максимума ,- первый усредн ющий (нерекурсивный ) фильтр 2, первый элемент И 3 первый блок 4 вычитани , квадратор 5, генератор 6 импульсов, трехвходовой переключатель 7, регистр 8, второй усредн ющий (нерекурсивный) фильтр 9, счетчик 10, элемент 11 задержки , второй элемент И 12, второй блок 13 вычитани , первый делитель 14 кодовJ блок 15 извлечени корн j второй делитель 16 кода, При этом блок 1 определени макси мума содержит (фиг. 2) регистр 17 буферной пам ти, генератор 18 импуль сов, переключатели 19, регистр 20, первьй коммутатор 21, счетчик 22 импульсов, схему 23 сравнени , второ коммутатор 24, ключ 25. Устройство реализует следующий алгоритм работы. Дл списани правых хвостов фун ций распределени всего класса раседелений экспоненциального типа спользуетс общее выражение F(xlri-- ехр(-у1 ot,(x -If) приведенное значение случайной величины; и и параметры, определ емые из опытных данных, учитьгоающие особенности поведени хвоста конкретного распределени ; h - объем выборки. С целью определени параметров и ч рзз производитс выбогка бъемом п членов; в каждой из т выбоок после их ранжировани выбираютс оответствукнди максимальные значе / ImotTc 2№qy mwoix ычисл етс среднее максимальных знаений m r j max ычисл етс дисперси максимальных начений 6 .1 ,г -1- fv max max). вычисл етс оценка - 1.2825 , .c.x 0,5772 Работа устройства происходит следующим образом. h независимых значений выборки х( i 1,...h) поступают на вход , (фиг. 1) определени максимума, вл ющегос входом устройства. Это соответствует (фиг, 2) поступлению выборки на вход регистра 17 буферной пам ти. Структура блока 1 определени максимума соответствует структуре ранжиров-ател выборки СЗ, из ко торого изъ ты р д блоков, так как нет необходимости ранжировать выборку полностью, а достаточно только йьщелить максимальное значение. Регистр 5 . 1 17 буферной пам ти после заполнени выдает сигнал в генератор 18 импульсов , который по этому сигналу вьщает на тактовый вход регистра 20 пачку из п импульсов. Под воздействием так товых импульсов значени выборки из регистра 17 буферной пам ти последовательно поступают через информацион ный вход в регистр 20. Таким образом в регистре 20 образуетс неупор доченна выборка из значений х, х 1 Значени выборки одновременно с записью в регистре 20 через информационные выходы разр дов этого регист ра устанавливаютсйна соответствующи им входах первого коммутатора 21 и переключателей 19, а значение п -го разр да этого регистра устанавливает с и на входе ключа 25. Генератор 18 импульсов, закончив вьадачу пачки из п тактовых импульсов, по своему второму вьЬсоду вьщает пачку из rt-1 синхроимпульсов, поступающих на синх ровходы первого коммутатора 21, второго коммутатора 24 и на вход счетчи ка 22 импульсов. Под действием последовательности синхроимпульсов ив такт с ними начинаетс процедура ран жировани выборки, основанна на алгоритме попарной перестановки. При просмотре каждое значение выборки хсравниваетс с соседним значением Пара значений выборки, дл кот X, V рых справедливо неравенство х мен ютс местами. Таким образом, чле . выборки, имеющий наибольшее значение уже при первом цикле просмотра займет Крайнее место х)В ранжированном р ду. Метод попарной перестановки реали зован в блоке 1 определени максимума следующим образом. . Пер вый коммутатор 21 в такт с синхроимпульсами производит последовательное подсоёдинение информационных выходов каждой соседней пары разр дов регистра 20 к двум входам схемы 23 сравнени . В результате сравнени каждой пары соседних членов выборки схема 23 сравнени вьздает значение -1 при i л+л и 1 Р i Н-1 Работа синхронно с первым коммутатором 21, второй коммутатор 24 последовательно соедин ет выход схемы 23 сравнени с входом того переключател 19, который своими другими двум входами, а также двум выходами 28 соединен соответственно с информационными выходами и информационными входами каждого из пары разр дов pe-i гистра 20, содержимое которых анализировалось схемой 23 сравнени . Переключатель 19 соедин ет подключенные к нему информационные выходы сравниваемой пары соседних разр дов к своим выходам таким образом, чтобы при -1 на входе второго коммутатора 24 содержимое сравниваемых разр дов регистра 20 осталось неизменным, а.при 1 - помен лось местами путем переписывани из одного разр да в другой. Затем переключатель 19 возвращаетс в нейтральное положение. В конце цикла просмотра осуществл етс однократное попарное сравнение и перестановка всех членов выборки , содержащихс в регистре 20. При этом максимальное значение х .. , соответствующее первой выборке из rv значений, будет установлено в последнем п-м разр де регистра 20. В этот же момент счетчик 22 импульсов, закончив счет пачки из п- 1 импульсов вьщает импульс, которьй поступает на управл ющий вход ключа 25 и открывает его, обеспечив поступление значени на выход ключа 25, который одновременно вл етс одним выходом блока 1 определени максимума. Кроме того, импульс свыхода счетчика . 22 импульсов поступает также на другой выход блока 1 определени максимума и на вход сброса счетчика 22 импульсов. Таким образом (фиг. 1), в результате анализа каждой из tn выборок на втором выходе блока 1 определени максимума будет вьщаватьс значение m ), а пербом выходе будет по вл тьс импульс . Значени первого выхода блока 1 определени максимума последовательно поступают на вход первого фильтра 2 и на информационный вход регистра 8. Первый фильтр 2 работает в режиме усреднени и обеспечивает вычисление среднего максимального значений х пох соответствии с выражением (2). Регистр 8 .благодар ггостуштению на его тактовый axdn через переключатель 7 импульсов с первого выхода блока 1 определени максимума , производит последовательную запись поступающих в него через информационный вход значений х « Xj 0, . Одновременно импульс с второго выхода блока 1 определени максимума поступает на вход счетчика 10. Сосчитав щ импульсов, что означает , что на выходе первого фильтра 2 по вилось рассчитанное значение тах регистре 8 последовательно записаны все значени х з, , счетчик 10 вьадает и тульс, который поступает насоответствующие входы элемента И 3 и трехвходового. переключател 7, на вход запуска генератора 6 импульсов, на вход сброса счетчика 10 и на вход элемента 11 задержки. По этому сигналу генератор 6 импульсов выдает пачку из п импульсов, которые через переключившийс переключатель 7 поступ т на тактовый вход регистра 8, считыва , из него за писанные значени . Эти значени последовательно поступают на оди из входов блока 4 вычитани , на другой вход которого через открытый элемент ИЗ с выхода-фильтра 2 подаОдновременно втс значение х это же значение с выхода элемента И 3 поступает на один из входов второго блока 13 вычитани . В блоке 4 вычитани вьтолн етс операци Xj - х , результат которой, пройд квадратор 5 и будучи возведенным в квадрат, поступает на вход второго усредн ющего фильтра 9, работающего в режиме обычного усреднени . Во втором фильтре 9 вычисл етс дисперси максимальных значений в соответствии с вьфажением (3). Импульс с выхода счетчика 10
задержанный элементом 11 задержки 11
40 значений аргумента, 88 на врем , необходимое дл 4 ормироваНИН на выходе второго фильтра 9 значени открывает второй элемент И 12. Значение f через элемент И 12 поступает в блок 15 извлечени корн , откуда величина Г „.,, попадает в первый делитель 14 кодов, где вычисл етс оценка оСи в срответствии с выражением (4). Вькод первого делител 14 кодов вл етс выходом устройства, вьщающим найденное значение оценки параметра . Одновременно с выхода первого делител 14 .кодов значение л и поступает во второй делитель 16 кодов, где вычисл етс величина 0,5772Ми, котора поступает во второй блок 11 вычитани , где вычисл етс оценка U в соответствии с выражением (5). Выход второгр блока 13 вьйитани вл етс вторым выходрм устройства, выдающим найденное значение оценки С выходов. устройства параметра и аппрокзначени параметров п симйрующего распределени , соответствующие конкретному на данньй отрезок времени виду функции распределени экспоненциального типа, поступают на. входы других технических устройств дл использовани . Затем процесс повтор етс дл новых значений выбррки. Таким образом, благодар введению в прототип новых блоков и новых , достигаетс расширение функциональных возможностей устройства,за счет аппроксимации неизвестных функций распределений экспоненциального типа в области больших положительных