2. Вход 17 преобразовател 6 соединен с выхо дом элемента 3, выход - со входом порогового элемента 7, выход которого подключен к управл ющему входу 18 фильтра 1. Центрирующий фильтр 1 и измеритель СКО 2 построены на основе усреднителей с пам тью. Усреднитель с пам тью имеет второй (управл ющий) двоичный вход, в зависимости от состо ни ко-, . торого усреднитель может работать либо в режиме усреднени , либо в режиме пам ти. Единичное значение сигнала на управл ющем входе соответствует режиму усреднени , а нулевое - режиму пам ти. Вход 11 центрирующего фильтра 1 вход 12 измерител 2 . (фиг. 1) вл ютс управл ющими входами соответствующих усреднителей, вход щих в их состав. На фиг. 2 приведен пример реализации центрирующего фильтра 1 с первым (информационным) входом х, вторым 11 и третьим (дополнительным) 18 управл ющими двоичными входами. Интегрирующа цепочка (резистор 19 и конденсатор 20) с управл емым ключом 21 на входе и повторителем на операционном усилителе 22 на выходе образует усреднитель с пам тью. Ключ 21 и резистор 19 зашунтированы последовательно соединенными резистором 23 и ключом-24 с управл ющим двоичным входом 18. Нормальное состо ние ключа 24 - разомкнутое. Посто нна времени Tf цепи резистор 23 конденсаОР 20 равна Т . При замкнутом ключе 21 на выходе 25 усилител 22 образуетс экспоненциально сглаженный входной сигнал, дающий оценку входного процесса х. При этом посто нна сглаживани Т 9 - RIO С/ . На выходе усилител 26 образуетс центрированный процесс х. Посто нна времени и Т/ выбираютс из услови 1 1 мак€ где f. и f - верхн и нижн /AORC лми граничные частоты спектра входного сигнала х„ В этом случае очевидно при замыкании ключа 2k независимо от состо ни ключа 21 напр жение на конденсаторе 20 и на выходе 25 усилител 22 быстро отслеживает изменени входного сигнала, в том числе и скамки МО х. Работу усреднител при замкнутом ключе 2k можно назвать режимом слежени . При переходе усреднител из режима усреднени или слежени в режим пам ти ключи 21 и 2k размыкаютс и на выходе усреднител запоминаетс т значение выходного параметра, которое имело место в момент прихода команды Запоминание. После поступлени команды Усреднение ключ 21 замы каетс и начинаетс обычна работа усреднител при начальном условии, соответствующем величине, запомненной на усреднителе. Управл емый двухпороговый элемент (фиг. 1) имеет информационный вход 1 управл ющий вход 13 и двоичный выход который принимает единичное значение если f Що| КЩ , и нулевое, если ( 7 Ки,, , где и и - соответственно напр жени на информацион ном 10 и управл ющем 13 входах элемента 3J К - константа. Преобразователь 6 имеет двоичный управл ющий вход 17. При единичном значении входного управл ющего сигнала выходное напр жение преобразова тел 6 равно нулю. 8 момент перехода управл ющего -сиГнала oj единичного к нулевому значению выходное напр жение преобразовател 6 начинает нарастать по линейному закону. Следовательно, величина напр жени пропорциональна времени, прошедшему с момента приход нулевого значени управл ющего сигнала . В момент по влени единичного управл ющего сигнала выходной сигнал преобразовател 6 возвращаетс в исходное (нулевое) состо ние. Пороговый элемент 7 имеет релейную характеристику, поэтому, если напр жение на его входе, подаваемое с преобразовател 6 меньше порогового значени , то выходной двоичный сигнал равен нулю, если напр жение на входе порогового элемента 7 больше УППО выходной сигнал равен единиц™ Таким образом, определ ет отрезок времени ЛТ, между моментом прихода нулевого сигнала на вход преобразовател 6 и моментом перехода порогового элемента 7 в единичное состо ние . Предлагаемое устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Переключатель , служащий дл разг делени времени Т грубого (начального ) определени оценок среднего значени п и СКО Of входного процесса X и времени Тд основного анализа. в начале работы устройства замыкает контакты 1 и 15 и остаетс в этом состо нии в течение времени Tj-p. При этом на управл ющий вход 13 элемента 3 поступает максимальное значение ОАИСНСС от источника 5 а на информационный вход 10 - центрированный случайный процесс с выхода 8 центрирующего фильтра 1. Если значение модул центрированного входного процесса удовлетвор ет условию , (2) то на выходе элемента 3 удерживаетс логическа единица и центрирующий фильтр 1 и измеритель 2 работают в режиме анализа. При по влении выброса во входном процессе условие (2) нарушаетс , на выходе элемента 3 по вл етс нулевой сигнал и усреднители , вход щие в состав фильтра 1 и измерител 2, перевод тс в режим пам ти на врем действи помехи. По окончании действи помехи усреднитепи переход т в режим усреднени . При по влении скачка МО входного процесса х неравенство (2) также нарушаетс . Прин ть решение о том, что произошел скачок можно-на основе априорной информации о максимальной длительности Т (,- отдельного выброса . Если интервал времени 1, лТ, в течение которого нарушаетс неравенство , больше , т.е.л., то с веро тностью, близкой к единице, произошел скачок МО. В этом случае дл быстрого отслеживани скачка МО следует произвести в момент времени t -1- установку в усреднителе, вход щем в состав центрирующего фильтра 1, нового начального услови , соответствующего новому значению МО. Это можно осуществить путем подами единичного сигнала на управл ющий вход 18 фильтра 1 (фиг. 1 и 2) в времени t, + ., Указанна процедура реализуетс автоматически с помощью преобразовател 6 и порогового элемента 7- Пороговое напр жение 7 выбираетс пропорциоUpop элемента нальным . В момент нарушени неравенства 2) срабатывает элемент 3, запускающий преобразователь 6 и перевод щий усреднители центрирующего фильтра 1 и измерител СКО в режим пам ти. Если врем лТ нарушени неравенства (2) меньше Т , то эле iWjItCмент 3 возвращаетс в исходное состо ние раньше, чем срабатывает пороговый элемент 7, и устройство, как это и требуетс , воспримет кратковре менное резкое изменение входного сиг нала как- импульсную помеху, исключив ее из анализа. Если же ..-,.,.., то .ЛЛСдМ: сраоотйет элемент / и подаст сигнал слежени на управл ющий вход 18 филь ра 1 . В результате на выходе усреднител , вход щего в состав ЦФ1, установитс величина, соответствующа новому значению МО процесса х, элемент 3 перейдет в исходное состо ние (единичное) и устройство начнет процесс вычислени оценок т и Оу до тех пор, пока не.по витс следующа импульсна помеха или новый скачок М процесса х. При втом повтор тс описанные процедуры. Важно подчеркнуть Т,«г, скачка что времп запаздывани i оценки отношению к реальному скачку НО входного процесса х равно примерно , т.е. величина запаздывани практически не зависит от параметров устройства, а определ етс априорной информацией о максимальной длительности помехи ... В известных устройствах реакци на скачок МО обычно носит экспоненциальный (плавный) характер и врем за паздывани TU. JQP. может быть оценено зап-. где Тф - экви выражением валентна величина посто нной сглаживани усреднител . Совершенно очевидно , что ,7 Tjgp. При этом в течение времени Т, переход ного процесса оценки (в особенности оценки (J) получаютс на-. столько смещенными, что использование их тер ет смысл. Предлагаемое устройство полностью лишено этого недостатка. грубого определеКогда врем Т | завершаетс , пени оценок ШуИ k замыкает контакты Н реключатель и 16, на управл ющий вход 13 элемента 3 начинает поступать текуща оцен ка СКО (Г, и в течение времени Тд основного анализа устройство-работает согласно решающему правилу IxUKC-J,(3) т.е. устройство адаптируетс к конкретной реализации процесса. Можно показать, что дл оптимальной работы устройства следует выбирать . Заметим, что реализованный cnocotJ отслеживани скачков МО может быть обобщен на случайные процессы с существенно нестационарными дисперси ми и центральными моментами более высоких пор дков. Динамика работы устройства иллюстрируетс на фиг. 3, где на графике ct показан входной случайный процесс с импульсными помехами (А.-/)|) и скачками (В и QQ) , на графиках бив соответственно - текущие оценки mx(t) и6(1). Во врем действи помех (интервалы At - Д) устройство находитс в запоминани , а при возникновении скачков МО устройство отслеххивает их с запаздыванием лТ ДТ (,, гдей. - максимально возможна длительность импульсных помех. Технико-экономический эффект достигаетс за счет предельного уменьшени времени запаздывани и/или величины смещени оценок среднего значени и СКО существенно нестационарных случайных процессов на фоне импульсных помех. Формула изобретени Устройство дл определени характеристик случайных процессов по авт.св.№926686, отличающеес тем, что, с целью повышени точности получени оценок при быстроизмен ющихс среднем и среднеквадратическом отклонени х процесса, в устройство введены преобразователь врем -напр жение и пороговый элемент, выход которого соединен с вторым управл ющим входом центрирующего фильтра , а вход подключен к выходу преобразовател врем -напр жение, вход которого соединен с выходом управл емого двухпорогового элемента. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 926686, кл. G Об G 7/52, 1982 (прототип).
SxoSx
в . X
SHX
-If
/
,14
16
J .
f3f
IS
6(i)