SU723589A1 - Устройство дл определени статистических моментов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при опреде- . Ленин комплексных математических характеристик стационарных и нестационарных случайных процессов с высокой точностью. Известно устройство дл  определени  статис таческих моментов случайных процессов, содержащее нелинейные блоки цл  возведени  сигналов в требуемую степень в аналоговой или цифровой форме, блоки усреднени  и усилитель 1. Такое устройство не обеспечивает высокой точности вычислени  статистических моментов вы соких пор дков. Наиболее близким к предлатаемому  вл етс  устройство дл  определени  статистических моментов, содержащее первый переключатель, один из входов которого  вл етс  входом устройства , а выход соединен с информационным входом масштабного усилител , управл ющий вход которого соединен с первым выходом автоматического регул тора масштаба, второй выход которого через блок запроса подключен К управл ющим входггм четьфех усредн ющих усилителей, два квадратора, перемножитель, два инвертора и вторюй переключатель 2. Работа такого устрюйства осуществл етс  в два такта. За счет этого из уравнени  преобразовани  исключаютс  все нечетные степени аддитивной погрешности масштабного усилител , однако четные степени аддитивной погрешности усилител  и аддитивные погрешности умножител , квадраторов и усре.щшющнх усилителей полностью вход т в результат измерени  моментов высоких пор дков. Наличие такой аддитивной погрешности в значительной степени может исказить результат анализа, поскольку она воспринимаетс  как смещенность и нестационарность исследуемого процесса. Цель изобретени  - повьпиение точности вычислени  статистических моментов за счет уменьшени  аддитивной погрешности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  статистических моментов введены третий переключатель, третий инвертор, усилитель-ограничитель, четыре интегратора , четыре компаратора, четыре ключа, четыре счетчика и генератор импульсов. Выход масштабного усилител  подключен к информационному входу первого усредн ющего усилител , ко входу первого квадратора и к первому входу перемиожител , выход первого усредн ющего усилител  через последовательно соединенные первый инвертор и усилитель-ограничитель соединен со вторым входом первого переключател  и через последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор подключен к управл ющему входу первого ключа, выход которого соединен со входом первого счетчика. Выход первого квадратора подключен ко второму вхоцу перемножител , ко входу второго .квадратора и к информационному входу второго усредн ющего уск лигел , выход которого подключен к одному входу второго переключател  непосредственно, а к другому входу - через второй инвертор. Выход второго переключател  через последователвно соединенные второй интегратор и второй компаратор соединен с управл ющим входом второго ключа, выход которого подключен ко входу второго счетчика. Выход умножител  соединен с информационным входом третьего усредн ющего усилител , выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и третий компаратор подключен к управл ющему входу третьего ключа, выход которого соединен со входом третьего счетчика. Выход второго квадратора подключен к информационному входу четвертого усредн ющего усилител , выход которого-подключен к одному входу третьего переключател  непосредственно, а к другому входу - через третий инвертор, выход третьего переключател  через последовательно соединенные четвертый интегратор и четвертый компаратор соеданен с управл ющим входом четвертого ключа, выход которого подключен ко входу четвертого счетчика, информацией ные входы всех четырех ключей объединены и соединены с выходом генератора импульсов.

На чертеже представлена блок-схема устроу ства.

Устройство дл  определени  статистических эле ментов содержит первый переключатель 1, первый усредн ющий усилитель 2, первый квадратор 3, умножитель 4, масщтабный усилитель 5, второй квадратор 6, второй усредн ющий усилитель 7, второй переключатель 8, второй инвертор 9, автоматический регул тор 10 масщтаба ,блок 1 Г, исключени  переходного прюцесса , третий и четвертый усредн ющие усилители 12 и 13, первый инвертор 14, усилительограннчнтель 15, первый ключ К, первый ннтегратор 17, первый компаратор 18, второй ключ 19, второй интегратор 20, второй компаратор 21, третий ключ 22, третий интегратор 23, третий компаратор 24, третий переключатель

25, третий инвертор 26, четвертый ключ 27, четвертый интегратор 28, четвертый компаратор 29, генератор 30 импульсов, счетчики 31-34.

Устройство работает в два такта.

В первом такте, длительность которого TO, переключатели 1, 8, 25 сто т в положении а , а ключи 16, 19, 22 и 27 разомкнуты. Входной сигнал проходит через масштабный усилитель 5 с коэффищ1ентом передачи Ко (1 +6,), где Ко - истинное значение козффищ1ента передачи , QK - аддитивна  погрещность коэффициента передачи, и приводитс  к диапазону, необходимому дл  выполнени  операций умножени  и квадратировани  с малой мультипликативной погрешностью. Далее сигнал, предварительно воведенный в степени с первой по четвертую с помощью квадраторов 3 и 6 и устройства 4 умножени , усредн етс  в усредн ющих усилител х 2, 7, 12 и 13. Автоматический регул тор 10 масштаба позвол ет поддерживать выходную величину масштабного усилител  5 в требуемом диапазоне а также увеличивает быстродействие прибора с помощью блока 11 исключени  переходного процесса. С выходов усредн ющих усилителей 2, 7, 12 и 13 сигнал поступает на интеграторы 17, 20, 23 и 28, где интегрируетс  за врем  первого такта TQ, а на выходе усилител -ограничител  15 образуетс  величина Esigr X, где Е - уровень ограничени  усилител -ограничител , а

1-1 приХ 0 SipfH Х О при X 0 1 при

Во втором такте переключатели 1, 8 и 25 перевод тс  в положение б, а ключи 16, 19,

22и 27 размыкаютс  и импульсы с частотой f начинают поступать р генератора 30 на счетчики 31, 32, 33 и 34. В то же врем  на| интеграторы 17, 20, 23 и 28 поступает величша

Е С выхода усилител -ограничител  15, пол рность которого на входах интеграторов 17, 20,

23н 28 противоположна пол рности напр жени , поступившего в первом такте. При .этом i-ый интегратор разр жаетс  до нул  за врем  TX и закрьшает ключ, которым он управл ет . Покажем, что количество импульсов в счетчиках не зависит от аддитивной погрешности нелинейных блоков (умножител  6y,Q{ и квадраторов 6., , квп масштабного усилител  6jj и усредн ющих, усилителей 2, 7, 12

и 13 (6yj, бу.. 6yj, бу).

Следовательно, интегрирующие усилители 17, 20, 23 и 28 работают как преобразователи посто нного напр жени  по известному принципу двойного интегрировани . Поскольку погрешность таких преобразователей без особого труда реализуето  на уровне сотых долей процента , ими можно пренебречь. Дл  такого идеализированного преобразованного преобразовател  справедливы следующие соотношени : T,U,TjU2 где TI - врем  зар да конденсатора инвертирующего усилител  напр жением Ui.Tj - вре м  разр да конденсатора интегрирующего усилител  напр жением-Uj до нул ,-т. е. Tj TiИЛИ число N импульсов с частотой fo, записанное в счетчик за врем  Т. N foTj 2 „ ,или по каждому выходу устройства (положив дл  простоты Ко 1); i ,) f N -:ЕД. оо EC-l cTOClKJv.) X.(,(y ) - f Е (.Y Щ «,, X Ot«УК) Cjt-cTK.Bi)C(-() . 3 f. л игок.В1/.1-гц-а( Е и+«5к С1 сГкм tpTp x ltcTK.f-ClfcTKBiXi -tfkB-DU c b) (-K5((-«-cJJ()((,B2.(i) Тйким образом, результат измерени  совершенно не зависит от аддитивных погрешностей масштабного усилител , квадраторов, умножи тел  и усредн ющих усилителей, т. е. устройств наиболее критичных к изменению различных вли ющих факторов, что позвол ет примен ть ,8устройстве дл  определени  статистических моментов простые и дещевые блоки и одновре менно повысить точность измерени  статистичес ких моментов до сотых долей процента, что устран ет необходимость разработки высокоточных и стабильных нелинейных преобразователей и малодрейфовых усилителей. Формул а изобретеии  Устройство дл  определени  статистических моментов, содержащее первый переключатель, вдин из входов которого  вл етс  входом, устройства , а выход соеданен с информационным входом масштабного усилител , управл ющи с вход которого соединен с первым выходом автоматического регул тора масштаба, второй выход которого через блок запроса подключен к управл ющим входам четырех усредн ющих усилителей, два квадратора, перемно житель, два инвертора и второй переключатель, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точ ности вьпислени  статистических моментов, в него введены третий переключатель, третий инвертор , усилитель-ограничитель, четыре интегратора , четыре компаратора, четыре ключа, четыре счетчика и генератор импульсов, при этом выход масштабного усилител  подключен к информационному входу первого усредн ющего усилител , ко входу первого квадратора и к первому входу умножител , выход первого усредн ющего усилител  через последовательно соединенные первый инвертор и усилитель - ограничитель соединен со вторым входом первого переключател  и через последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор подключен к управл ющему входу первого ключа, выход которого соединен со входом первого счетшка, выход первого квадратора подключен ко второму входу перемножител , ко входу второго квадратора и к информационному входу второго усредй ющего уоилител , выход KOTOJxjro подключен к одному входу второго переключател ,,непосредственно, а к другому входу - через второй инвертор, выход второго переключател  через последовательно соединенные второй интегратор и второй компаратор соединен с управл ющим входом второго : ключа . выход которого подключен ко входу второго счетчика, выход умножител  соединен с информационным входом третьего усредй ющего усилител , выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и третий компаратор подключен к управл ющему входу третьего ключа, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выход второго квадратора подключен к информационному входу четвертого усредн ющего усилител , выход которого подключен к одному входу третьего переключател  непосредственно, а к другому входу - через третий инвертор, выход третьего переключател  через последовательно соединенные четвертый интегратор и четвертый компаратор соединен с управл ющим входом четвертого ключа, выход которого подключен ко входу четвертого счетчика, информационные входы всех четырех ключей объединены и соединены с выходом генератора импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 318033, кл. G 06 F 15/36, 1970. 2.За вка N 2475 56/18-24, кл. G 06 G 7/52, 31.10.77 по которой прин то положительное решение .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для определения статистических Моментов, содержащее первый переключатель, один из входов которого является входом· устройства, а выход соединен с информационным 45 входом масштабного усилителя, управляющий вход которого соединен с первым выходом автоматического регулятора масштаба, второй Выход которого через блок запроса подключен к управляющим входам четырех усредняющих ₅₀ усилителей, два квадратора, перемножитель, два инвертора и второй переключатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычисления статистических моментов, в него введены третий переключатель, третий инвертор, усилитель-ограничитель, четыре интегратора, четыре компаратора, четыре ключа, четыре счетчика и генератор импульсов, при этом выход масштабного усилителя подключен к информационному входу первого усредняющего усилителя, ко входу первого квадратора и к первому входу умножителя, выход первого усредняющего усилителя через последовательно соединенные первый инвертор и усилитель ограничитель соединен со вторым входом первого переключателя и через последовательно соединенные первый интегратор и первый компаратор подключен к управляющему входу первого ключа, выход которого соединен со входом первого счетчика, выход первого квадратора подключен ко второму входу перемножителя, ко входу второго квадратора и к информационному входу второго усредйяющего усилителя, выход которого подключен к одному входу второго переключателя,, непосредственно, а к другому входу - через второй инвертор, выход второго переключателя через последовательно соединенные второй интегратор и второй · компаратор соединен с управляющим входом второго ключа выход которого подключен ко входу второго счетчика, выход умножителя соединен с информационным входом третьего усредняющего усилителя, выход которого через последовательно соединенные третий интегратор и третий компаратор подключен к управляющему входу третьего ключа, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выход второго квадратора подключен к информационному входу четвертого усредняющего усилителя, выход которого подключен к одному входу третьего переключателя непосредственно, а к другому входу — через третий инвертор, выход третьего переключателя через последовательно соединенные четвертый интегратор и четвертый компаратор соединен с управляющим входом четвертого ключа, выход которого подключен ко входу четвертого счетчика, информационные входы всех четырех ключей объединены и соединены с выходом генератора импульсов.