Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области создания устройств для генерирования широкополосных случайных стационарных сигналов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации и т.д.
Известно («Автоматическое управление вибрационными испытаниями», Библиотека по автоматике выпуск 579, Москва, Энергия, 1978 г.) устройство, генерирующее одномерный случайный стационарный сигнал с заданной спектральной плотностью, состоящее из стандартного однопроцессорного компьютера, программного обеспечения для формирования по заданной спектральной плотности случайного сигнала в форме разложения Райса-Пирсона со случайной на каждой гармонике фазой, равномерно распределенной в диапазоне [-π, π], и выполнения процедуры обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), модуля цифро-аналогового преобразователя для перевода сформированных цифровых процессов в аналоговые сигналы генератора.
Сформированные таким способом случайные сигналы являются независимыми, что в некоторых случаях является недостатком.
Предлагаемым изобретением решается задача генерирования двух случайных сигналов x(f) и y(f) с заданной функцией когерентности γxy(f).
Для достижения названного технического результата предлагается генератор коррелированных случайных сигналов x(t) и y(t), включающий стандартный однопроцессорный компьютер, программное обеспечение для формирования по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) случайных сигналов в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi, и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi, для сигнала x(t) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t), определяется как сумма Ωi=Θi +Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t) из решения уравнения:
с последующим выполнением процедуры ОБПФ, модуля цифро-аналогового преобразователя для перевода сформированных цифровых сигналов в аналоговые сигналы генератора.
Отличительным признаком предлагаемого устройства является формирование по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) и взаимной спектральной плотности Sxy(f) двух случайных сигналов x(t) и y(t) с заданной функцией когерентности γxy(f) путем определения на каждой гармонике fi случайной фазы Θi, одного сигнала x(t) методом случайной выборки случайной величины, равномерно распределенной в диапазоне [-π, π], а случайной фазы Ωi второго сигнала y(f) как суммы Ωi=Θi +Δφi случайной величины Θi, равномерно распределенной в диапазоне [-π, π], и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(f) и y(t) из решения уравнения:
Благодаря наличию указанного отличительного признака в совокупности с известными приобретается возможность формирования двух случайных сигналов x(t) и y(t) с заданной функцией когерентности γxy(f).
В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.
Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенное устройство неизвестно на уровне техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».
Предложенное устройство может найти применение везде, где возникает необходимость в случайных взаимно коррелированных сигналах с заданным уровнем когерентности, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».
В качестве иллюстрации на фигуре 1 приведены примеры взаимосвязанных процессов (2-20 Гц, белый шум, 1g среднеквадратическое значение) с когерентностью 0,9; 0,7; 0,5 и 0,0 соответственно, полученные предложенным способом.
Генератор коррелированных случайных сигналов x(t) и y(t), включающий стандартный однопроцессорный компьютер, программное обеспечение для формирования по заданным спектральным плотностям S(f) и S(f) случайных сигналов в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике f фазами Θ и Ω, отличающийся тем, что случайные фазы Θ одного сигнала x(f) определяются на каждой гармонике f методом случайной выборки случайной величины, равномерно распределенной в диапазоне [-π, π], а случайные фазы Ω второго сигнала y(t) определяются на каждой гармонике f как сумма Ω=Θ+Δφ случайной величины Θ, равномерно распределенной в диапазоне [-π, π], и случайной величины Δφ, равномерно распределенной в диапазоне[-φφ], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность S(f) случайных сигналов x(t) и y(t) из решения уравнения: