Генератор случайных процессов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii75231 1 ФЯ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 28 07.78 (2! ) 2662621/18-24 (51)IN. Кл.

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет— оо делан наобретеннй н отхрытнй

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 02.08.80 (53) УДК,681.325 (088. 8) Л. В. Боброва, Г. М. Глазунова, Н. Б. Киселев, А. A. Потапенко и A. Г. Снегурова (72) Авторы изобретения

Северо-Западный заочный политехнический инст (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ HPOiIECCOB

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для моделирования случайных процессов по заданной двумерной плотности вероятности.

Известно устройство для моделирова5 ния случайных процессов, содержащее источник случайного сигнала, блок сравнения, логические элементы (1).

Однако это устройство имеет недоста10 точную точность задания случайных процессов, TBK как одномерная функция рас» пределенкя и их корреляционная функция не являются исчерпывающими KBpQKTBpHc» тиками случайных процессов, в нем от15 сутствует регулирование функции распределения, в устройстве происходит моделирование лишь одномерных функций распределения.

Ближайшим по технической сущности является генератор случайных процессов, содержащий датчик случаййых величин с равномерным распределением, источник шумового сигн..ла, сумматоры, на вторые входы которых поданы регулируемые опорные напряжения, формирователь одномерной функции распределения (нелкнейный функциональный преобразователь типа политрон),ЭЛТ с блоком развертки и двухпозиционный переключатель, причем двухпозиционный переключатель включен между источником шумового сигнала и входс одного усилителя, ко второму полюсу двухпозиционного переключателя подключен выход генератора развертки, а выход соответствующего сумматора соединен с модулятором электроннолучевой трубки (Л.

Недостатком данного устройства является малая точность задания случайного процесса, так как одномерная функция распределения не является его полной характеристикой.

Е1ель устройства — повышение точности моделирования случайного процесса за счет задания ему не одномерной, а двумерной функции распределения.

Указанная цель достигается тем, что в генератор случайных процессов, содер уровня последней ступеньки сравнения с постоянным уровнем источника 11 опорного напряжения, что достигается появлением сигнала сброса на втором выходе счетчика 10. Первый выход счетчика 10 соединен с первыми управляющими входами блока 6 памяти, ключей 5 и 3 и датчика случайных сигналов 1, а второй выход со вторыми управляющими входами ключей 3 и 5, управляющим входом датчика 1 случайных сигналов и со вторым управляющим входом блока 6 памяти. Функциональный преобразователь

9 предназначен для моделирования задан ной двумерной плотности Ф/(х,X, ) моделируемого случайного проце"са х. (1 ) (здесь две переменные Х, значения процесса в любых двух сече ниях, а параметр - величина интервала между двумя сечениями процесса).

Выход функционального преобразователя

9 подключен ко второму входу блока 2 сравнения, который предназначен для сравнения; больше ли напряжение первого входа, чем напряжение второго входа, и если больше выдается сигнал, который с выхода блока 2 сравнения подается на второй управляющий вход ключей 3 и 5, блока 6 памяти и управляющий вход датчика 1 случайных равномерных уровней.

Работает устройство следующим образом.

Генерируются последовательность значений стационарного случайного процесса x (4q ), х (E, ),...,ó(1„) по заданной двумерной плотности вероятности % (Х 5, к;, < )), где х, к значение процесса в любых сечениях t, > и t и ; - интервал между ними (t> - ), используя метод статистических испытаний»

В качестве очередного значения случайного процесса X; = X g<) выбирается тот член имеющейся выборки равномерного случайного числа, для которого выполняются неравенства

;Где .2К интервал между j-ым и

50 (к) ыд сечениями (предполагается конечность этого интервала)»

- промоделированные значения

К генерируемого случайного процесса;

Х1к) часть выборки равномерного случайного числа (К=1,2,...j

Работает устройство следуюшим зом.

3 752311 ф жащий источник опорного напряжения, блок регистрации, датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого ключа и перво му входу блока сравнения, а первый вход

5 датчика случайного сигнала объединен с первым входом первого ключа и подключен к выходу блока сравнения, выход пер

aoto ключа соединен со входом блока развертки, введены счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функци-, ональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами блока памяти, элемента памяти и блока развертки, выход которого соединен также с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователя соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти и первым управля юшим входом второго ключа, второй управляюший вход которого соединен со вторым входом блока памяти, со вторым входом датчика случайных сигналов, со вторым управляюшим входом первого клю ча и подключен к первому выходу счетчика, второй выход которого подключен к третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа и третьим входам второго ключа блока памяти, четвертый вход которого соединен со входом блока регистрации и подключен к выходу второго клю- 35 ча, четвертый вход которого подкпючен к выходу элемента памяти, вход которого соединен с выходом перво|о ключа.

На чертеже представлена блок-ехема генератора, содержащая датчик 1 слу чайных сигналов, соединенный с первым входом блока 2 сравнения и через ключ

3 с последовательно соединенными элементом памяти 4, ключом 5 и блоком 6, памяти при этом к выходу ключа 5 под» ключен блок 7 регистрации, и с блоком

8 развертки, выход которого соединен с первым входом функционального преобразо вателя 9, ко второму входу которого подключен выход элемента памяти 4, а к третьему - выход блока памяти. Выход блока 8 развертки подключен также к первому входу счетчика 1 О, ко второму входу которого подключен выход источника 11 опорного напряжения, счетчик

10 предназначен для фиксации смены уровней ступенек напряжения блока 8 развертки, что достигается появлением. сигнала на первом выходе и фиксации

5 75

Предварительно значение двумерной плотности вероятности W (х, Х, пс ), зависящей от параметра с, выставляется на функциональном преобразователе 9, имеющем три входа: первый для л параметра с, второй - для аргумента . х;, и третий - для аргумента х > и один выход для значения функции плотности вероятности Ф (xj, X с ).

Первоначальное положение ключа 3 замыкает цепь датчика 1 случайных сигналов - блокоразверткй 8, ключ э размыкает цепь элемент 4 памятиблок 6 памяти.

Запуская датчик 1 случайных равномернык сигналов, получим на выходе его первый-член равномерной случайной вы- борки напряжения X >, который поступает на первый вход блока 2 сравнения и согласно первоначальному положению ключа 3 на вкод элемента 4 памяти и блока 8 развертки. С выхода элемента

4 памяти напряжение Х поступит на второй вход функционального преобразователя 9, а с выхода блока развертки 8 будет сниматься напряжение, пропорциональное значению параметра с двумерной плотности вероятности % (X> „ X с ), и поступать на первый вход преобразователя 9, на третьем входе которого будет нулевое напряжение согласно первоначальному положению ключа 5.

С выхода функционального преобразователя последовательно снимаются напряжения, пропорциональные значению двумерной плотности вероятности в точках (О,х,,с, ), (О, х, Я ),..., (0 Х,, с спс,„) и поступают на второй вход блока 2 сравнения. Одновременно счетчиком 10 фиксируются смены ступенек напряжений блока 8 развертки и после каждой смены появляется сигнал на первом выходе, который поступая на

1 первый управляющий вход ключа 3 размыкает цепь датчик 1 случайных равномерных сигналов - блок 8 развертки и, по,ступая на управляющий ахоп датчика 1 случайных равномерных сигналов, обесйечивает появление на его выходе случайных равномерных сигналовх, x„ х „„, которые поочередно поступают на первый вход блока 2 сравнения.

Таким образом, в блоке 2 сравнения будет сравниваться система неравенств то x g отбрасывается как непригодный член для моделируемого случайного процесса, тогда с выхода блока сравнения поступает сигнал на управляющий вход датчика 1 случайнык равномерных сигналов, обеспечивая выдачу нового случайного уровня Х и на второй управляющий вход ключа 3, "àìûêàÿ:,,его и тем самым обеспечивая прохождение напряжения X .через элемент 4 памяти на второй вход преобразователя 9, и кроме того, на вход блока 8 развертки, начинающего генерировать ступеньки напряжений, пропорциональных значениям параметра с и поступакнцих на первый вход преобразователя 9. Если же ни одно иэ системы неравенств (2) не выполняется, то Х, принимается в качестве первого члена моде» лируемого случайного процесса, на втором выкоде счетчика 10 появляется си .20 нал, который, поступая на второй управляющий вход ключа 5, замыкает его и сигнал из элемента 4 памяти поступает на вход блока 6 памяти и блока 7 ре гистрации. Блок 6 памяти состоит иэ й

25 ячеек. Кроме того, сигнал со второго выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1 случайных равно мерных сигналов.

Устройство, уже црогенерировавшее

Х >W(X4 "к ", с„), (2) противоположных неравенствам (1). Eczema ,хоть одно из этих неравенств выполнено, д членом моделируемого случайного процесса и выбирающего r) +1 член с вы хода датчика 1 случайных равномерных сигналов, работает следующим образом.

Напряжение через ключ 3 и элемент памяти 4 поступает на второй вход преобразователя 9. Кроме того, напряжение X <, поступая на вход блока развертки 8, запускает его, и с выхода

40 . последнего на первый вход функционального преобразователя поступает.напряжение, пропорциональное параметру с это же напряжение поступает на вход счетчика 10. Счетчик 10, фиксируя сме4> ну ступенек напряжения блока 8 развертки, выдает сигналы с первого выхода, которые, поступая на первый вход клю ча 3, размыкает цепь датчика 1 случайных равномернык сигналов -<элемент памяти 4, поступая на управляющий вход датчика случайных равномерных сигна:лов 1, обеспечивают появление на входе

:блока сравнения напряжений, пропорцио нальных Х",, Х,..., х "„„, и, наконец. поступая на управляющий вход блока 6 памяти, соединенного с третьим входом функционального преобразователя 9, обеспечивает появление на нем напряжений, и пропорциональных X; - t, <., ф

7(Сброс блока памяти осуществляется через второй управляющий вход по сигналу с выхода блока 2 сравнения, или со второго выхода счетчика 10.

Таким образом, с выхода преобразо-. вателя 9 снимаются напряжения, пропорциональныее

9 (х;,х;, „1, и

1 которые, поступая на второй вход блока

2 сравнения, сравниваются с равномерными напряжениями х3, у «,,Х"„, соответственно. Если хоть одно из неравенств { 2) выполняется испытуемое х отбрасывается, что достигается тем, что с выхода блока 2 сравнения сигнал поступает на управляющий вход датчика

1 случайных равномерных сигналов и второй управляющий вход ключа 3, замыкающего цепь датчика 1 - элемент памяти

4 и далее описанный цикл повторяется для нового испытуемого х . Если же ни одно из неравенств (2) не выполняется, сигнал с второго выхода счетчика 10 поступает на второй управляющий вход ключа 5, цепь элемент памяти -. 4блок 7 регистрации замыкается, и нат.ряженке х < регистрируется блоком 7 регистрации как (и +1)-ый член моделируемого случайного процесса. Кроме того, x записывается в блок памяти„а сигнал со второго выхода счетчика 1 0 поступает HB управляющий вход датчика

1 случайных равномерных сигналов, который выдает новое напряжение. Устройство проверяет описанным способом, может ли это напряжение быть принято (0+2)-ым членом моделируемого случайного процесса.

Таким образом, предлагаемое устройство дает возможность моделировать слу чайные процессы с любой заданной двумерной функцией распределения, в то, время как существующие генераторы моделируют случайные процессы по одномерным функциям распределения либо по одномерным и кощзеляционным функциям.

2311 8

Формула изобретения

Генератор случайных процессов, содержащий источник опорного напряжения, блок регистрации; датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу блока сравнения, а первый вход датчика случайного сигнала объеди о нен с первым управляющим входом первого ключа и подключен к выходу блока сравнения, выход первого ключа соединен со входом блока развертки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повыщения точности генератора, он содержит счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функциональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами бло, ка памяти„элемента памяти и блока развертки, выход которого соединен также с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователя соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти и первым управляющим входом второго ключа, второй управляющий вход которого объединен со BTopbBA входом блока памяти со вторым входом датчика случайных сигналов со вторым управляющим входом первого ключа и подключен к первому выходу счетчика, второй выход ко39

ropot o подключен к третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа, третьему . управляющему входу второго ключа блока памяти, четвертый вход которого объединен со входом блока регистрации и годключен к выходу второго ключа, информационный вход которого подключен к выходу элемента памяти, вход которого соединен с выходом первого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 429420, кл. Cj 06 F 1/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 422063, кл. я 06 F 1/02, 1972 (прототип).

752311

Составитель А. Карасе.".

Редактор И, Ковальчук Текред М. Кузьма Корректор 10. Макаренко

Заказ 4746/7 Тираж 75 1 Подписное

LIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4