8.4. Стационарность и эргодичность случайных процессов.
Случайные процессы делятся на стационарные и нестационарные.
Для стационарных процессов характерна независимость вероятностных характеристик от начала отсчета времени. Образно выражаясь, стационарный процесс не имеет ни начала, ни конца. В качестве примеров стационарных случайных процессов можно привести:
колебания напряжения в электрической сети
случайные шумы в радиоприемнике
процесс качки корабля и тп .
Семейство (ансамбль) реализации стационарного процесса.
Нестационарному процессу соответствует изменение распределения вероятностей при сдвиге процесса по оси времени. Такому процессу характерно развитие во времени. Примерами стационарного процесса могут быть процесс затухающих колебаний в электрической цепи, процесс нагревания заготовки во время ее
На рисунке изображено семейство реализаций случайного процесса изменения тяги реактивного двигателя.
В том случае когда вероятностные характеристики множества реализаций равны вероятностным характеристикам одной длинной реализации, такой процесс (измерительный сигнал) называется эргодическим. Если эти характеристики различны для разных реализаций - неэргодические. Для эргодических процессов одна реализация является полноправным представителем процесса в целом, по ней можно определить вероятностные характеристики всего процесса. Несмотря на это, доказать сам факт эргодичности по одной реализации нельзя. Это можно сделать исследуя множество реализаций или путем теоретического анализа, например, исследуя физический процесс. Например, эргодичность тепловых шумов (обусловленных хаотическим движением электронов), а также дробовых шумов (обусловленных дискретностью количества электрических носителей, движущихся через переходы) доказана на основе физических законов. В результате классификации по таким признакам, как стационарность и эргодичность имеют место четыре класса случайных процессов.
Стационарно-эргодические
Стационарно-неэргодические
Нестационарно-эргодические
Нестационарные-неэргодические
обработки.
Тема 9. Особенности проектирования иис.
9.1. Общие принципы построения и алгоритм создания иис.
Принцип сочетания системности и агрегирования. Согласно этому принципу, система рассматривается как единое целое со своими функциональными, информационными и конструктивными связями и показателями. Образующие систему элементы сохраняя свою автономность и изменяемость, должны быть совместимы: конструктивно, информационно, по характеристикам питания, по условиям эксплуатации и тд.
Принцип однородности иерархического уровня. ИИС представляет собой иерархическую структуру, верхним уровнем которой является вычислительное устройство, а нижним - датчики. На одном иерархическом уровне не должны присутствовать устройства, принадлежащие другому уровню.
Принцип максимальной функциональной замкнутости. Этот принцип основан на том, что любое крупное (старшее) объединение делится на более мелкие (младшие) объединения по функциональному признаку. Принцип предполагает, что каждое структурное объединение способно функционировать без привлечения каких-либо структур, размещенных в других структурных объединениях.
Принцип наращиваемости аппаратуры. Принцип заключается в возможности добавления или удаления части аппаратуры системы без каких-либо изменений в оставшейся части. Реализацией этого принципа наряду с возможностью наращивания программно-математического обеспечения, обеспечивается гибкость ИИС.
Принцип физической однородности распределения (разделения) функций. Всю математическую обработку можно разделить на первичную и вторичную. Первичную обработку могут выполнять микропроцессорные устройства, объединенные с первичными или вторичными преобразователями (интеллектуальные датчики), а вторичную - центральная ЭВМ.
Следование рассмотренным принципам обеспечивает повышение
надежности, взаимозаменяемость устройств, упрощает обработку
каждого функционального узла.
Алгоритм создания ИИС.
Выбор физической и математической моделей исследуемого объекта и формирование целей создания ИИС.
Разработка алгоритма сбора и первичной обработки измерительной информации, разработка структуры ИИС и выбор технических средств с учетом их объединения и системной совместимости (информационной, метрологической, конструктивной, эксплуатационной и тп)
Разработка ПМО.
Разработка метрологического обеспечения ИИС, включающего в себя методы оценки погрешностей получаемых результатов и методику калибровки.