Генератор коррелированной последовательности случайных чисел

 

ГЕНЕРАТОР КОРРЕЛИРОВАННОЙ . ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий сумматор, выход которого является выходом генератора и соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый регистр числа, выход которого соединен с первым входом первого умножителя и с входом квадратора , выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, генератор тактовых импуль .сов, выход которого соеди-нен с входом генератора нормашьно распределенных случайных чисел, выход, которого соединен с вторьм входом первого умножителя, выход которого соединен с треть.им входом сумматора, отлиЕСЕСС1ШР- Я 13; 13 БИБЛИОТЕКА чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за. счет получения гамма-распределения , ХИ-распределения и распределения Вейбулла, в него введены второй, третий и четвертый регистры числа, блок возведения в Степень, Третий и четвертый умножители, вычитатель и блок вычисления обратной величины, вход которого соединен с выходом элемента задержки и с информационным входом блока возведения в степень, вход показателя степени которого соединен с выходом второго регистра числа, а выход блока возведения в степень соединен с первым входом третьего умножителя, второй (Л вход которого подключен к выходу с третьего регистра числа, а выход третьего умножите;у1 соединен с входом вычитаемого вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход четвертого регистра числа соединен с первым оо входом четвертого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины, со а выход четвертого умножителя соеди00 . нен с входом уменьшаемого вычитателя.

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(511 G 06 F 7 58 l3, ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ЬИ1,11ИОТЫМ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3314485/18-24 (22) 03.07.81 (46) 15.03.84. Бюл. Ф 10 (72) А.А. Коорт (53) 681. 325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 590?90, кл. G 06 F 7/58, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 857986, кл. G 06 F 7/58, 1980 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР КОРРЕХ{ИРОВАННОЙ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий сумматор, выход которого является выходом генератора и соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый регистр числа, выход которого соединен с первым входом первого умножителя и с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генератора нормально распределенных случайных чисел, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя, выход которого соединен с третьим входом сумматора, о т л и„„SU„„1080138 ч ающи йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения гамма-распределения, ХИ-распределения и распределения Вейбулла, в него введены второй, третий и четвертый регистры числа, блок возведения в степень, третий и четвертый умножители, вычитатель и блок вычисления обратной величины, вход которого соединен с выходом элемента задержки и с информационным входом блока возведения в степень,. вход показателя степени которого соединен с выходом второго регистра числа, а выход блока возведения в степень соединен с первым входом третьего умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего регистра числа, а выход третьего умножителя соединен с входом вычитаемого вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход четвертого регистра числа соединен с первым входом четвертого умножителя, вто-. рой вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины, а выход четвертого умножителя соединен с входом уменьшаемого вычнтателя. 1080138

Изобретение относится K вычислительной технике и может быть использовано в технике статистического . мод ел ир ова ния .

Известен генератор случайных чисел, содержащий .принцип авторегрес.— сии (1).

Недостатком этого генератора является его низкая эффективность.

Наиболее близким к изобретению 10 является генератор коррелированной последовательности случайных чисел, содержащий регистр числа, генератор тактовых импульсов, генератор нормально распределенных случайных чи- 15 сел, элемент задержки, квадратор, сумматор, умножители 2).

Однако этот генератор не позволяет получить гамма и.ХИ-распределения и распределение Вейбулла. 26

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения гаммараспределения, ХИ-распределения и распределения Вейбулла . 25 . Для достижения поставленной цели в генератор коррелированной последовательности случайных чисел, содержащий сумматор, выход которого яв-, ляется выходом генератора и соеди- ЗО нен с входом элемента задержки, выход которого соединен.с первым входом сумматора, первый регистр числа, выход которого соединен с первым входом первого умножителя и

35 с входрм квадратора, выход которого соединен с первым входом второl го умножителя,; выход которого соединен с вторым входом сумматора, генератор тактовых импульсов, выход 4О которого соединен с входом генератора нормально распределенных случайных чисел, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя, выход которого соединен с третьим входом сумматора, введены второй, третий и четвертый регистры числа, блок возведения в степень, третий и четвертый умножители, вычитатель и блок вычисления обратной величины, вход которого соединен с выходом элемента задержки и с информационным входом блока возведения в степень, вход показателя степени которого соединен с выходом второго регистра числа, а выход блока возведения в степень соединен с первым входом третьего умножителя, второй вход которого подключен к выходу третьего регистра числа, а выход третьего умножнтеля соединен с входом вычитаемого вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход четвертого регистра числа соединен с первым входом четвертого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины, а выход четвертого умножителя соединен со входом уменьшаемого вычитателя.

На фиг. 1 приведена структурная схема генератора; на фиг. 2 — схе- ма нелинейного преобразователя.

Генератор содержит регистр .1 числа, умножитель 2, квадратор 3, умножитель 4, генератор 5 нормально распределенных случайных чисел, генератор 6 тактовых импульсов, сумматор 7 с выходом 8, элемент 9 задержки, нелинейный преобразователь

10, состоящий из блока 11 вычисле-, . ния обратной величины с выходом t2, умножителя 13, регистра 14 числа, вывычитателя 15 с выходом 16, блока

1? возведения в степень, регистра 18 числа, умножителя 19, регистра 20 числа.

Генератор работает следующим образом.

Генератор 6 тактовых импульсов возбуждает генератор 5 нормально распределенных случайных чисел. В регистре 1 устанавливается постоянное число, которое поступает на первый вход умножителя 2. Это число перем.— ножается с нормальным случайным числом с генератора 5. Постоянное число с выхода регистра 1 возводится в квадрат в квадраторе 3 и поступает на первый вход второго умножителя 4.

Предыдущее генерированное число с выхода 8 запоминается в элементе saдержки 9 на один такт и поступает на вход нелинейного преобразователя, характеристика которого, т.е. зависимость его выхода от входа, имеет вид монотонно убывающей функции.

Таким образом, на его выходе будет отрицательное число, если предыдущее число в коррелированной последовательности большое, и положительное число, если предыдущее число ма.— лое. Предыдущее число поступает ! также на вход сумматора 7, на другие входы которого поступают числа с

3 10801 выходов умножителей 2 и 4. На выходе сумматора 7 вырабатывается следующее число в коррелированкой последовательности как сумма трех слагаемых.

Нелинейный преобразователь 10, предназначенный для получения коррелированных последовательностей с гамма-распределением, ХИ-распределением и распределением Вейбулла, работает следующим образом. 19

Иэ" поступающего на вход 12 преобразователя 10 числа образуется обратное ему число, которое в четвертом умножителе 13 умножается на за-. поминаемое в четвертом регистре 14. число. Произведение поступает ка первый вход вычитателя 15.

В блоке 17 возведения в степень поступающее на его первый вход число с входа преобразователя 10 воз,водится в степень, причем показатель степени задается вторым регистром

18. В третьем умножителе 19 перемножаются степень предыдущего числа в последовательности и число, запоминаемое в третьем регистре 20.

Произведение, поступающее на второй вход вычитателя, вычитается из числа, поступающего на его первый вход, и разность подается на выход .16 преобразователя 10.

Конкретный пример предлагаемого преобразователя и варианты нелинейного преобразователя — его осуществление при помощи периодических импульсов одинаковой формы, но различной амплитуды и полярности. В этом случае все блоки (генераторы независимых нормально распределенных. по амплитуде импульсов, генераторы

46 тактовых импульсов, датчики импульсов постоянной амплитуды, сумматоры и устройства вычитания амплитуд импульсов, устройства умножения и деления двух импульсов, устрой ства логарифмирования, УООВ, квад-

8

- раторы), в совокупности сост= jëëþ-щие предлагаемое изобретекке,. те>.нн-. чески осуществимы мкогочисленнымн известными путями.

Второй конкретной воэможностью является осуществление предлагаемо-го изобретения ка базе микропроцессора, Тогда преобразования,. проводимые в предлагаемом устройстве, проводятся в цифровой форме, а цифроаналоговый преобразователь на выходе микропроцессора обеспечивает получение случайных величин с непрерывно меняющимися значениями.

Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные возможности преобразователя за счет получения коррелированных последовательностей случайных чисел с более сложными, по сравнению с нормалькымн одномерными распределениями.

Генератор позволяет получить коррелированные последовательности случайных чисел с различными одномерными распределениями. К достоинствам преобразователя относится также возможность получить коррелированкые последовательности случайных чисел с отличными от нормалького одномерными распределениями прямо из последовательности независимых нормальных чисел, минуя их промежуточное преобразование в последовательность чисел с необходимым распределением, но независимых друг эт

I друга. Дпя получения каждого коррелированного числа с нужным распределе" нием требуется лишь одно независимое нормальное число..

Зкономический эффект от испольэовакия изобретения заключается s экономии времени, затрачиваемого на моделирование различных физических. случайных процессов при помощи генератора.

l080138

12 иг.2

ВНИИПИ За ка з 4034 Тираж 699 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,