Генератор случайного импульсного процесса (его варианты)

 

1. Генератор случайного импульсного процесса, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика, первый блок памяти, датчик случайных чисел, первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационным входам, первого и второго регистров памяти, первый преобразователь код - напряжение , выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя код - напряжение,выход которого является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,он содержит триггер, четыре блока памяти и третий регистр памяти, информационный вход которого подключен к третьему выходу датчика случайных чисел. вход Опрос которого подключен к выходу генератора импульсов, первые выходы второго и третьего регистров памяти объединены между собой и подключены к адресному входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, выход третьего блока памяти соединен с установочным входом счетчика , выход переполнения которого соединен со счетным входом триггера, выход первого регистра памяти соединен с адресным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя код - напряжение, информационньй выход счетчика соеди (П нен с первыми адресными входами первого блока памяти и пятого блока памяти, второй адресный вход которого подключен к выходу первого регистра памяти, второй выход второго регистра памяти соединен с адресным входом третьего блока памяти, с вторым адресным входом первого блока памяти и с третьим адресным входом пя того блока памяти, четвертый адресный вход которого подключен к второму ьо вЬкоду третьего регистра памяти, i единичный выход триггера соединен с синхронизирующими входами первого, второго и третьего регистров памяти и счетчика, с управляющим входом второго блока памяти и со считьгеающими входами датчика случайных чисел , первого блока памяти и пятого блока памяти, выход которого объединен с выходом первого блока памяти и подключен к выходу первого преобразователя код напряжение .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУВЛИН

3 g G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l1O ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3579298/18-24 (22) 15.04.83 (46) 07.08.84. Бюл. № 29 (72) В.С. Жук, А.Г. Якубенко, С.Ф. Костюк и А.И. Кузьмич (71) Минский радиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 312253, кл. G 06 F 7/58, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 391577, кл. С 06 F 7/58, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 517018, кл. С 06 F 7/58, 1976 (прототип).

4. Авторское свидетельство СССР № 732947, кл. С 06 F 7/58, 1978. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПРОЦЕССА (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Генератор случайного импульсного процесса, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика, первый блок памяти, датчик случайных чисел, первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационным входам первого и второго регистров памяти, первый преобразователь код — напряжение, выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя код — напряжение, выход которого является выходом генератора, отличающийся тем,что, с целью повышения точности,он содержит триггер, четыре блока памяти и третий регистр памяти, информационный вход которого подключен к третьему выходу датчика случайных чисел,,.SU„„1107121 A вход «Опрос" которого подключен к выходу генератора импульсов, первые выходы второго и тре«ьего регистров памяти объединены между собой и подключены к адресному входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим, входом делителя частоты, выход третьего блока памяти соединен с установочным входом. счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом триггера, выход первого регистра памяти соединен с адресным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя код — напряжение, информационный выход счетчика соединен с первыми адресными входами первого блока памяти и пятого блока памяти, второй адресный вход которого подключен к выходу первого регистра памяти, второй выход второго регистра памяти соединен с адресным входом третьего блока памяти, с вторым адресным входом первого блока памяти и с третьим адресным входом пятого блока памяти, четвертый адрес-. ный вход которого подключен к второму вБ ходу третьего регистра памяти, единичный выход триггера соединен с синхронизирующими входами первого, второго и третьего регистров памяти и счетчика, с управляющим входом второго блока памяти и со считывающими входами датчика случайных чисел, первого блока памяти и пятого блока памяти, выход которого объединен с выходом первого блока памяти и подключен к выходу первого преобразователя код— напряжение.

1107121

2. Генератор случайного импульс:а процесса, содержащий генератор ...ульсов, выход которого соединен счетным входом делителя частоты, вьжод которого соединен со счетным входом первого счетчика, первый блок памяти, датчик случайных чисел, первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационным входам первого и второго регистров памяти, первый преобразователь код— напряжение, выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя код — напряжение, выход которого является выходом генератора, второй счетчик, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит дешифратор, четыре блока памяти и третий регистр памяти, информационный вход которого подключен к третьему выходу датчика случайных чисел, вход Опрос 1 которого подключен к выходу генератора импульсов, первый выход второго и выход третьего регистров памяти объе-. динены между собой и подключены к адресному входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, выход третьего блока памяти соединен с установочным входом первого счетчика, выход переполнения которого сое"

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для воспроизведения случайных процессов заданной формы и может быть использовано прн построении имитационно-моделирующей аппаратуры для исследования н оптимизации структурно-сложных систем, при создании автоматизированных систем испытания на механические и другие воздействия, в частности 10 для формирования электрического процесса управления электродинамическим ударным стендом.

Известно устройство, содержащее 15 генератор случайных импульсов, циклический регистр сдвига, группу гене" раторов периодических импульсов, элементы И и ИЛИ 11. динен со счетным входом второго, счетчика, информационный выход которого соединен с входом дешифратора, ход первого регистра памяти соединен . с адресным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя- код — напряжение, информационный выход первого счетчика соединен с первыми адресными входами первого блока памяти и пятого блока памяти, второй адресный вход которого подключен к выходу первого регистра памяти, .второй выход второго регистра памяти соединен с адресным входом третьего блока памяти, с вторым адресным входом первого бло- ка памяти и с третьим адресным вхо дом пятого блока памяти, выход дешифратора соединен с синхрониэирующими входами первого, второго и третьего регистров памяти и первого счетчика, с управляющими входами второго блока памяти и первого преобразователя код — напряжение и со считывающими входами датчика случайных чисел и первого и пятого блоков памяти, выходы которых,объединены между собой и подключены к информационному входу первого преобразователя код— напряжение.

Данное устройство позволяет формировать поток импульсов со случайными интервалами следования импульсов, с управляемым законом их распределения, однако оно не позволяет формировать более сложные импульсные процессы, например поток импуль:сов со случайньаки амплитудами, длительностями и интервалами следования.

Кроме того, к недостаткам этого устройства следует отнести также сложность его схемного решения (так как в нем содержится множество управляемых генераторов импульсов), сложность настройки на требуемый закон распределения, требующий решения системы уравнений, невозможность изменения интенсивности потока .

3 1 1071 без перерасчета закона распределения.

Известно также устройство, с держащее группу генераторов исходных случайных процессов, группу формирую- 5 щих фильтров и блок суммирования 2 .

Такое устройство позволяет формировать случайный процесс с заданной произвольной спектральной плотностью мощности, но не позволяет 10 формировать импульсные процессы,с заданными произвольными законами распределения амплитуд и временных параметров. Кроме того, его реализация требует значительных аппаратур- 5 ных затрат из-за множества формирующих фильтров и генераторов исходных случайных процессов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ге20 нератор случайного импульсного процесса, содержащий последовательно соединенные блок памяти, датчик случайных чисел, блок управления, первый генератор импульсов и счетчик

25 импульсов, реверсивный счетчик (для первого варианта — счетчик, для второго варианта — первый счетчик), вход блока памяти соединен с вторым выходом блока управления, последовательно

30 соединены источник эталонных напряжений, первый и второй преобразователи код - напряжение и модулятор полярности выходного сигнала, выход которого подключен к выходу генератора, первый регистр, первый вход которого соединен с вторым выходом датчика случайных чисел, второй входс третьим выходом блока управления, :а выход — с вторыми входами первого 40 преобразователя код — напряжение и модулятора полярности выходного сигнала, первый вход реверсивного счетчика соединен с четвертым выходом блока управления, а выход — с вторым 45 входом второго преобразователя код— напряжение, второй регистр, первый вход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, а второй вход — с вторым входом датчика случайных чисел и третьим входом счетчика импульсов, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу второго регистра, а выход — к второму входу реверсивного счетчика, вто- 5 рой генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом делителя частоты

21 4

Процесс функционирования генератора можно представить как последовательность повторяющихся циклов, на каждом из которых формируется импульс треугольной равнобедренной формы со случайной амплитудой, длительностью и случайным временным интервалом между началом текущего и последующего импульсов (период следования).

Данный генератор можно испольэовать для формирования процесса управления электрическим ударным стендом (3 J.

Недостаток известного генератора состоит в том, что он не позволяет формировать импульсные процессы с формой импульсов, отличной от треугольной, например с полусинусоидальнои, трапецеидальной„ указанными в ГОСТах и рекомендуемыми МЭК по испытаниям на удар.

Кроме того, генератор не позволяет формировать импульсный случайный процесс с произвольными соотношениями значений длительностей временных параметров, а формирует процесс с длительностями импульсов кратными минимальной длительности.

В известном генераторе не предусмотрена также возможность простого задания смещения законов распределения временных параметров формируемого процесса, т.е. изменение минимальной длительности импульсов, trays.

Недостаток данного генератора заключается также и в низкой точности воспроизведения формы импульса в saданной точке испыт емого объекта.

Злектродинамический ударный стенд является объектом с неравномерныщи амплитудно-частотной (АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристиками.

Неравномерность АЧХ и.ФЧХ приводит к искажениям формы ударного воздействия на столе ударного стенда и на испытуемом объекте. Поэтому на вход электродинамического ударного стенда необходимо подавать процесс со сложной формой импульсов, откорректированной с учетом искажений, вносимых стендом. Форма АЧХ и ФЧХ стенда изменяется в зависимости от массы и механических свойств установленного на нем испытуемого объекта и условий внешней среды (температура, давление), кроме того, при одинаковых условиях АЧХ и ФЧХ разных стендов имеют отличающуюся форму. Поэтому для обеспечения возможности коррекции формы ударных воздействий, поз1107121 воляющей воспроизведение с высокой точностью ударного процесса на объекте, устройство управления электродинаиическим ударным стендом должно обеспечивать воспроизведение произ- 5 вольной формы импульсов на входе стенда, что невозможно в случае применения прототипа.

По окончании отработки стендом ударного воздействия стол стенда с закрепленным на нем испытуемым объектом возвращается в исходное состояние. При этом возникает выброс уско" рения с полярностью, противоположной полярности ударного воздействия. 15

Амплитуда выброса не должна превыпить определенного уровня, установленного соответствующими стандартами, например по рекомендациям МЭК не должна превышать 20% амплитуды ударного воздействия. Амплитуда выброса и его форма при естественном возврате стола стенда и испытуемого объекта зависит от длительности и амплитуды воздействующего импульса, а

25 также от массы объекта и механических свойств объекта и стенда. Механические свойства разных стендов (даже одного типа) не идентичны. Поэтому для обеспечения эквивалентности 30 испытаний изделий на различных стен1дах в различных условиях необходимо применять специальные меры, позволяющие либо уменьшить амплитуду выброса до минимума, либо максимально обес35 печить идентичность формы выбросов при условии, что амплитуда не будет превышать уровней, установленных соответствующими стандартами. Прототип не позволяет выполнять такую компен- 40 сацию выброса.

В известном генераторе для задания длительности импульса и периода следования имеются две независимые группы

45 блоков. формирование интервала периода следования осуществляется с помощью первого генератора импульсов и счетчика импульсов. Задание длительности импульса осуществляется с помощью второго генератора импульсов, 50 второго регистра и делителя частоты.

Поскольку оба параметра формируются последовательно во времени, их можно формировать на одном и том же оборудовании.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем формирования импульсов произвольной формы и обеспечения возможности задания произвольных соотношений р: †;ительностей импульсов, длительносте пауз и амплитуд импульсов и повышение точности формирования импульсных случайных воздействий на электродинаиическом ударном стенде.

Для достижения поставленной цели по первому варианту в генератор случайного импульсного процесса, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом счетчика, первый блок памяти, датчик случайных чисел, первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационным входам первого и второго регистров памяти, первый преобразователь код — напряжение, выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя код — напря жение, выход которого является выходом генератора, введены триггер, четыре блока памяти и третий регистр памяти, информационный вход которого подключен к третьему выходу датчика случайных чисел, вход "Опрос" которого подключен к выходу генератора импульсов, первые выходы второго и третьего регистров памяти объединены между собой и подключены к адресному входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, выход третьего блока памяти соединен с установочными входом счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом триггера, выход первого регистра памяти соединен с адресным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя код— напряжение, информационный выход счетчика соединен с первыми адресны-, ми входами первого блока памяти и пятого блока памяти, второй адресный вход которого подключен к выходу пер- вого регистра памяти, второй выход второго регистра памяти соединен с адресным входом третьего блока памяти, с вторым адресным входом первого блока памяти и с третьим адресно входом пятого блока памяти, четвертый адресный вход которого подключен к второму выходу третьего регистра памяти, единичный выход триггера соеди нен с синхронизирукицими входами первого, второго и третьего регистров

11О7121 третьего блока памяти, с вторьв .арресным входом первого блока памя- .

7 памяти и счетчика, с управляющим входом второго блока памяти и со считывающими входами датчика случайных чисел, первого блока памяти и пятого ,блока памяти, выход которого объединен с выходом первого блока памяти и подключен к входу первого преобразователя код — напряжение.

По второму варианту в генератор случайного импульсного процесса, со;держащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом первого делителя счетчика, первый блок памяти, датчик случайных чисел, первый . и второй выходы которого подключены соответственно к информационным входам перв,>го и второго регистров памяти, первый преобразователь код — напряжение, выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя код †напряжение, выход которого является выходом генератора, второй счетчик, введены дешифратор,, четыре блока памяти и третий регистр памяти, информационный вход которого подключен к третьему выходу датчика случайных чисел, вход "Опрос" которого подключен к выходу генератора импульсов, первый выход второго и выход третье о регистров памяти объединены йежду собой и подключены к адресному входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом делителя частоты, вы ход третьего блока памяти соединен с установочным входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен со счетным входом второго счетчика, информационный выход которого

40 соединен с sxopoM дешифратора, выход первого регистра памяти соединен с адресным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя код - напряжение, информационный выход первого счетчика сое-. динен с первыми адресными входами первого блока памяти и пятого блока памяти, второй адресный вход которого " подключен к выходу первого регистра памяти, второй выход второго регистра памяти соединен с адресным входом

;ти и с третьим адресным входом пятого блока памяти, вйход дешифратора соединен с синхрони8 зирующими входамй первого, второго и третьего регистров памяти и первого счетчика, с управляющими входами второго блока памяти и первого преобразователя код — напряжение и со считывающими входами датчика случайных чисел и первого и пятого блоков памяти, цыходы которых объединены между собой и подключены к информационному входу первого преобразователя код — напряжение.

Отличие двух вариантов устройства заключается в том, что в первом варианте выброс ускорения на электродинамическом стенде по окончании ударного воздействия (длительность импульса) компенсируется на случайном интервале, равном длительности слу чайной паузы. Во втором варианте этот выброс ускорения компенсируется . на регулярном отрезке времени, после чего генерируется составляющая пазы. Поэтому в первом варианте в отличие от второго функциональный преобразователь содержит на один вход больше (вход, определяющий длительность паузы), что приводит к усложнению этого блока и значительно более сложной настройке, но зато позволяет формировать на электродинамическом стенде с высокой точностью случайный процесс со случайной амплитудой, случайными длительностью и формой импульса, случайной длительностью цаузы, с произвольными соотношениями значений длительностей временных параметров. Второй вариант устройства более прост, упрощена его настройка, хотя несколько сложно управление, так как вместо триггера, как в первом варианте, используется второй счетчик и дешифратор, что достаточно для генерирования случайного процесса с такими же параметрами и той же точностью, как и в первом варианте, за исключением того, что в длительности паузы наряду со случайной составляющей присутствует и регулярная

-составляющая паузы.

На фиг. 1 и 2 представлены структурные схемы соответственно первого и второго вариантов генератора случайного процесса для управления электродинамическим стендом.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 (для второго варианта первый счетчик 3), первый 4, второй 5 и

9

110712 третий 6 регистры памяти, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 блоки памяти, первый 11 и второй 12 преобразователи код — напряжение, датчик 13 случайных чисел, пятый блок 14 памяти, а также для первого варианта — триггер 15 (фиг. 1), а для второго варианта — второй счетчик 15 и дешифратор 16 (фиг. 2).

Датчик 13 случайных чисел предназ- 1О начен для формирования трех потоков случайных чисел с законами распределения, вычисляемыми исходя из требуемых характеристик формируемого процесса. Каждый из потоков чисел поступает на соответствующий выход датчика 13 случайных чисел. Первый вход датчика 13 случайных чисел является входом управления выдачей информации на выходы, а второй вход— входом тактовой частоты. В качестве случайных чисел можно использовать устройство 4 позволяющее формировать множество потоков случайных чисел с произвольными требуемыми законами распределения.

Блок 14 памяти предназначен для формирования воздействия компенсации выброса ускорения на электродинамическом ударном стенде, возникающего после отработки ударного воздействия, причем амплитуда и форма компенсирующего воздействия зависит от амплитуды и длительности ударного воздействия, а также от длительности паузы (для первого варианта) . Блок 14 З

"памяти осуществляет преобразование линейной последовательности кодов, поступающей на его первый вход, в некоторую сложную функцию, форма и амплитуда которой зависят от амплитуды, длительности воздействующего импульса и длительности паузы, поступающей на второй, третий и четвертый входы блока 14 памяти соответственно. Вход блока.,14 памяти является

45 входом разрешения передачи информацйи на выход. В простейшем случае в качестве блока 14 памяти можно использовать постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором записано множество возможных форм ком- пенсирующего воздействия, каждая из которых, хранится в определенной области этого блока. При этом первый вход соответствует первой группе вхо-5 дов адреса А -А,„ ПЗУ 14, второй вход — второй группе входов адреса

А« А, третий вход — третьей

1 10 группе входов адреса А -А четQ+t вертый вход — четвертои группе вхо дов адреса А „ -А пятый вход входу разрешения чтения памяти, выход — выходам блока.

Все остальные блоки устройства являются типовыми блоками и узлами вычислительной техники.

Генератор 1 импульсов предназначен для формирования опорной после1 довательности импульсов развертки процесса, причем может использоваться любой из известных, например, на интегральной схеме 155 АГ 1 по типовой схеме включения. Для обеспечения высокой стабильности характеристик формируемого процесса желательно применить генератор на кварцевом резонаторе.

Первый вход делителя 2 частоты является счетным входом, а второй вход — входом управления коэффициентом пересчета. Наиболее простой является реализация делителя частоты на интегральных микросхемах 589 ХЛ 4, при этом для обеспечения требуемого диапазона задания коэффициента последовательно соединяются несколько элементов.

Счетчик 3 содержит счетный вход, вход кода начального состояния, вход установки начального состояния, выixog кода состояния и выход переполнения, в интегральном исполнении существует счетчик подобного типа

155 ИЕ 7.

Триггер содержит счетный вход и выход и может быть выполнен на микросхеме 155 ТИ 2.

Первый регистр 4 содержит вход информации, вход синхронизации записи и выход и может быть реализован на микросхемах регистров 155 ИР 1 и

155 ТМ 8.

Каждый из регистров 5 и 6 содержит два, выхода, вход информации и вход управления передачей хранимой в нем информации на выход и синхронизации .записи и может быть выполнен на интегральных микросхемах 155 ХЛ 1.

Первый блок 7 памяти содержит выход, первый и второй входы адреса и вход .разрешения передачи информации на выход блока 7 памяти (вход разрешения чтения памяти) . Второй блок 8 памяти содержит выход, вход адреса и вход управления, вычитающий первую или вторую половину блока 8 памяти. Третий 9.и четвертый

1107121

10 блоки памяти содержат вход ацре— са и выход. Все блоки памяти могут быть выполнены на интегральных элементах памяти 155 РП 1, 155 РУ 5, 188 РУ 2 и др. 5

Первый преобразователь код — напряжение 11 содержит вход преобразуемого кода и выход напряжения, второй преобразователь код — напряжение 12 содержит вход опорного 10 напряжения, вход преобразуемого.кода и выход. Они могут быть выполнены на элементах 572 ПА 1.

Второй счетчик 15 (фиг. 2) содержит счетный вход и выход кода сос- 15 тояния, коэффициент пересчета его равей трем и он может быть реализован на микросхеме 155 ИЕ 4 (используются два младших разряда) °

Дешифратор 16 в зависимости от 20 информации на входах выдает сигнал на один из выходов и может быть реализован на микросхеме 155 ИД 4.

Блок 14 памяти(фиг. 2) содержит четыре входа и выход, причем четвертый вход 25 является входом разрешения передачи информации на выход. Блок 14 памяти осуществляет преобразование линейной последовательности кодов, поступающей на его первый вход, в некоторую сложную функцию,форма которой зависит от амплитуды и длительности воздействующего импульса,поступающих на второй и третий входы соответственно.B отличие от первого варианта устройства, где производится ком35 пенсация выброса при случайной длительности паузы и блок 14 памяти содержит поэтому четвертый вход(соединенньИ с выходом третьего регистра 6 паузы),во втором варианте устройства компенсация вы40 броса производится на регулярном огрезке времени и соответственно блок 14 памяти здесь содержит на один вход меньше, чем в первом варианте,что в значительной степени упрощает его. В простейшем

45 случае в ка:естве блока 14 памяти можно использовать ПЗУ, в котором записано множество возможных форм компенсирующего воздействия. При этом первый вход соответствует первои группе входов адреса А -А ПЗУ 14, 50 второй вход - второй группе входов адреса А„„ -А,третий вход — третьей группе входов адреса А, -A четвертый вход — входу разрешения чтения. памяти, выход — выхо5.5 дам блока ПЗУ 1 4 соответственно .

ПЗУ 1 4 может быть р еалиэовано на инт е граль ных микросхемах 5 5 б PT 4, 55 6

12

РТ5, 556 РТ6. Однако данная реализация функционального преобразователя требует применения блока памяти большой емкости, поэ".ому в случае необходимости возможна его реализация в виде некоторого вычислительного блока, у которого в зависимости от амплитуды и длительности формируемого импульса по некоторым соотношениям вычисляется требуемая форма компенсирующего воздействия.

Работу генератора по первому варианту (фиг. 1) можно представить в виде непрерывной последовательности циклов, причем каждый цикл состоит из двух фаз. В первой фазе он формирует импульс заданной формы со случайными амплитудой А и длительностью ь, во второй фазе — случайную паузу длительностью 8 и одновременно воздействие компенсации длительностью 8 . Каждая фаза состо-! ит из ряда шагов, на каждом шаге происходит формирование одной точки импульсного процесса. К моменту началаГ первой фазы очередного цикла импульс с выхода счетчика 3 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, сигнал с выхода триггера 15 записывает из датчика 13 случайных чисел в первый 4, второй 5 и третий 6 регистры случайные числа, причем число в первом регистре 4 определяет амплитуду импульса, число во втором регистре 5— длительность импульса, форму импульса и количество шагов формирования импульса, число в третьем регистре 6длительность паузы. Кроме того, сигнал с: выхода триггера 15 записывает в счетчик 3 начальное состояние, поступающее на вход счетчика 3 из третьего блока 9 памяти (адрес считывания в третий блок 9 памяти поступает с второго выхода второго регистра 5), так как задается количество шагов формирования импульса, и устанавливает в делителе 2 частоты коэффициент пересчета, задаваемый кодом, поступающим из первой половины второго блока 8 памяти. Адрес считывания во второй блок 8 памяти поступает с выхода второго регистра 5. Сигнал нулевого состояния триггера 15 разрешает считывание информации из первого блока 7 памяти и из первой половины второго блока 8 памяти, прохождение информации на выход второго регистра 5 запрещает передачу информации на выход третьего регистра 6 и запре14

1107121

13 щает работу блока 14 памяти (на его выходе устанавливается высокоимпедансное состояние).

Импульсы с генератора 1 импульсов поступают на первый вход делителя 2 частоты, осуществляющего деление частоты последовательности импульсов с коэффициентом пересчета, определяемым кодом числа, поступающим на второй вход делителя 2 частоты из второго блока 8 памяти. Период импульсов с делителя 2 частоты определяет длительность шага и длительность интервала дискретизации формируемого,процесса. Импульсы с выхода делителя 2 15 частоты поступают на счетный вход счетчика 3. По каждому импульсу происходит последовательное увеличение состояния счетчика 3 на единицу, начиная с начального состояния, запи- 20 санного в начале. первой фазы цикла.

При этом из первого блока 7 памяти происходит последовательное считывание записанной информации по адресам, состоящим из двух частей: числа, 25 поступающего со второго выхода второго регистра 5, выбирающего определенную форму генерируемого импульса, и чисел, поступающих с выхода счетчика 3. Первый преобразователь 30 код — напряжение 11 преобразует последовательность считанных кодов из первого блока 7 памяти в аналоговую форму с учетом их знака, т.е. в электрический сигнал формируемого им.пульса, Этот сигнал поступает на вход опорного напряжания второго преобразователя код — напряжение 12 и проходит на.его выход с амплитудой, пропорциональной KOp7 HB входе, 4 поступающему с выхода четвертого блока 10 памяти. Адрес считывания в четвертый блок 10 памяти поступает с выхода первого регистра 4. Второй преобразователь код — напряжение вы45 полняет функцию усилителя с цифровым управлением коэффициентом усиления.

После того, как счетчик 3 достигает максимального состояния,.следующий импульс с делителя 2 частоты, поступающий на вход счетчика 3, про\ ходит на выход переполнения счетчика

3 и устанавливает триггер 15 в единичное состояние, соответствующее началу второй фазы: формированию случайной длительности паузы и воз55 действия компенсации выброса.

Сигнал с выхода триггера 15 устанавливает счетчик в нулевое состояние, поступает на вход управления второго блока 8 памяти, разрешая считывание кодов из второй его половины, разрешает работу блока 14 памяти, запрещает работу первого блока 7 памяти (на его выходе устанавливается высокоимпедансное состояние), запрещает прохождение информации на выход второго регистра 5 и разрешает прохождение информации на выход третьего регистра 6. Соответственно изменяется коэффициент пересчета делителя 2 частоты, поскольку во второй блок 8 памяти с выхода третьего регистра поступает новый адрес считывания и разрешено считывание из второй половины второго блока 8 памяти.

Работа устройства во второй фазе цикла формирования процесса аналогична работе в первой фазе, только вместо первого блока 7 памяти работает блок 14 памяти, который осуществляет преобразование линейной последовательности кодов, поступающей на его первый вход с выхода счетчика 3, в. некоторую сложную фукнцию, форма которой зависиг от амплитуды и длительности сформированного в первой фазе импульса, поступающих на соответствующие входы блока 14 памяти соответственно с выхода первого регистра 4 и второго входа второго регистра 5, а также зависит от длительности паузы, поступающей на вход функционального преобразователя с выхода третьего регистра 6. Сигналы с выхода фуйкционального преобразователя, поступая через первый 11 и о

1второй t2 преобразователи код — напряжение на выход устройства, обеспечивают компенсацию выброса ускорения электродинамического ударного стенда.

После того, как счетчик 3 достигает максимального состояния, следующий импульс с делителя 2 частоты, поступающий на вход счетчика 3, проходит на выход переполнения счетчика 3 и устанавливает триггер 15 в нулевое состояние. Сигнал с выхода триггера 15 записывает из датчика 13 случайных чисел в первый 4, второй 5 и третий б регистры новые случайные числа, определяющие амплитуду импульса, длительность импульса и длительность паузы, записывает в счетчик 3 начальное состояние, поступающее на вход счетчика 3 из третьего блока 9 памяти (адрес считывания в третий

16

1107121 блок 9 памяти поступает с второго выхода второго регистра 5), т.е. задается количество шагов формирования импульса, и устанавливает в делителе

2 частоты коэффициент пересчета, заданный кодом, поступающим из первой половины второго блока 8 памяти (адрес считывания во второй блок 8 памяти поступает с выхода второго регистра 5). Сигнал нулевого состоя- rO ния триггера 15 разрешает считывание информации из первого блока 7 памяти и из первой половины второго блока

8 памяти, прохождение информации на выход второго регистра 5, запрещает 15 передачу информации на выход третьего регистра 6 и запрещает работу. блока 14 памяти (на его выходе устанавливается высокоимпедчнсное состояние). Снова начинается первая фа- 20 за формирования очередного цикла процесса, т.е. весь цикл формирования процесса повторяется сначала.

Работу генератора по второму варианту (фиг. 2) можно представить 25 в виде непрерывной последовательности циклов, причем каждый цикл состоит из трех фаэ. В первой фазе он формирует импульс заданной формы со случайными амплитудой А и длительносг тью ь, во второй фазе — воздействие компенсации выброса длительностью

Т и в третьей фазе — случайную составляющую длительность паузы 8 ..

Каждая фаза состоит из ряда шагов

35 на каждом шаге происходит формирование одной точки импульсного процесса.

К моменту начала первой фазы очередного цикла импульс с выхода пер- 40 вого счетчика 3 устанавливает второй счетчик 15 в нулевое состояние. Сигнал нулевого состояния второго счетчика 15, выработанный дешифратором

16, записывает из датчика 13 случай45. ных чисел в первый 4, второй 5 и третий 6 регистры случайные числа, l разрешает работу первого преобразователя код — напряжение 11 и выполняет все другие операции, аналогичные началу первой фазы работы перво50 го варианта устройства.

Работа устройства по второму варианту в первой фазе аналогична работе .устройства по первому варианту.

После того, как первый счетчик достигает максимального состояния

Э следующий импульс с делителя 2 частоты, поступающий на вход первого счетчика 3, проходит на выход переполнения первого счетчика 3 и устанавливает второй счетчик 15 в состояние 01, соответствующее началу второй фазы: формированию воздействия компенсации выброса электродинамического ударного стенда.. Сигнал состояния 01 второго счетчика 15, вырабатываемый дешифратором 16, устанавливает первый счетчик 3 в нулевое состояние, разрешает чтение информации из второй половины второго блока 8 памяти, разрдшает работу первого преобразователя код — напряжение 11, блока 14 памяти, запрещает работу первого блока 7 памяти (на его выходе устанавлйвается высокоимпедансное состояние), запрещает прохождение информаций на выход третьего регистра 6 н первый выход второго регистра 5, т.е. на входе второго бло- . ка 8 памяти устанавливается высокоимпедансное состояние, которое воспринимается как максимальный адрес

111... 1. Соответственно изменяется коэффициент пересчета делителя 2 частоты и отсчитывается фиксированная пауза, достаточная для компенсации выброса при любой длительности и амплитуде сформированного импульса.

Работа устройства во второй фазе цикла формирования процесса аналогична работе в первой фазе, только вместо первого блока 7 памяти рабо" тает блок 14 памяти, который осуществляет преобразование линейной последовательности кодов, поступающей на его первый вход с выхода первого счетчика 3, в некоторую сложную функцию, форма которой зависит от амплитуды и длительности сформированного импульса, поступающих на входы блока

14 памяти с выхода первого регистра 4 и второго выхода второго регистра 5 соответственно. Сигналы с выхо-. да блока 14 памяти, поступая через первый 11 и второй 12 преобразователи код — напряжение на выход устройства, обеспечивают компенсацию выброса. В отличие от первой фазы работы первого варианта устройства, где компенсация выброса происходит на случайном отрезке времени и поэтому нужен еще один вход в блоке 14 памяти, во втором варианте эта компенсация выброса происходит на заданном фиксированном отрезке времени и

110? 121 поэтому блок 14 памяти существенно упрощается.

После того, как первый счетчик 3 достигает максимального состояния, следующий импульс с делителя 2 частоты, поступающий на вход, первого счетчика 3, проходит на выход переполнения первого счетчика 3 и устанавливает второй счетчик 15 в состояние 10, соответствующее началу тре- 10 тьей фазы: формированию случайной составляющей длительности паузы.

Сигнал состояния 10 второго счетчика 15, вырабатываемьй дешифратором

16, устанавливает первый счетчик 3

В нулевое состояния, разрешает чте-. ние информации из второй половины .второго блока 8 памяти, запрещает прохожде не информации на первый выход второго регистра 5, запрещает работу первого блока 7 памяти и бло— ка 14 памяти (на их входах устанавливаются высокоимпедансные состояния), разрешает прохождение информации на выход третьего регистра 6 и запрещает дальнейшее преобразование первого преобразователя код — напряжение 11, т.е ° на выходе его (и выходе устройства). будет нулевой уровень. Новый адрес считывания во второй блок 8 памяти поступает с выхода третьего регистра 6 и соответственно устанавливает новый коэффициент пересчета делителя 2 частоты, определяющий длительность случайной паузы. После

35 того, как первый счетчик 3 достига ет максимального состояния, следующий импульс с делителя 2 частоты, поступающий на вход первого счетчика 3, проходит на выход переполнения первого счетчика 3 и устанавливает второй счетчик 15 в состояние 00, соответствующее началу первой фазы формирования следующего цикла, т.е. весь цикл повторяется сначала.

Во втором варианте устройства вместо второго счетчика 15 и дешифратора 16 можно испольэовать трех. разрядный кольцевой регистр сдвига, в который запиаана одна единица, выполненный, например, на микросхеме 155 ИР 1. При этом выход перепол- нения счетчика 3 будет соединен с входом .управления сдвига этого регистра. В предлагаемом устройстве датчик 13 случайных чисел формирует поток чисел, принимающих значение О.

Длительности импульсов и пауз прини" мают значения, определяемые кодами, 18 записанными во втором блоке 8 памяти, значения амплитуд определяют=я кодами из четвертого блока 10 ;амяти с вероятностями, равными вероятностям соответствующих случайных кодов, формируемых датчиком 13 случайных чисел. В блоках 8 и 10 памяти может быть записана любая требуемая последовательность кодов. При этом длительности импульсов. (пауз), а также значения амплитуд могут иметь произвольные требуемые соотношения, в том числе и кратные минимальным, как в прототипе. Это обеспечивает возможность произвольного квантования требуемых законов распределения, что позволяет повысить точность моделирования H адекватность формируемых воздействий реальным. Возможность управления как частотой развертки импульсов, пауз, так и количеством точек задания импульсов позволяет повысить точность задания длительности импульса, причем это особенно существенно при формировании импульсов малой длительности. Прибавление к последовательностям кодов, записанным во втором 8 и четвертом 10 блоках памяти, постоянных чисел обеспечивает задание постоянного смещения в длительности импульсов (пауз) и значениях амплитуд соответственно, т.е. обеспечивает управление смещением закона распределения. Таким образом, предлагаемое устройство формирует импульсный процесс со случайными амплитудой, длительностью импульсов и пауз между импульсами, с произвольной формой импульса в заданной точке объекта.

Предлагаемый генератор случайного импульсного процесса позволяет формировать импульсные воздействия с любой заданной формой импульса, со случайными амплитудой, длительностью импульса и длительностью паузы.

Кроме того, генератор имеет широкие функциональные возможности управления параметрами случайного импульсного процесса, так как возможно задание произвольных соотношений между длительностями импульсов (пауз) и значениями амплитуд как кратных, так и некратных минимальным, а также простое управление постоянным смещением значений длительностей и амплитуд. Возможность управления как частотой развертки импульсов, пауз, так

19

1107121 и количеством точек задания импульсов позволяет повысить точность задания требуемой длительности импульса, при- . чем это особенно существенно при формировании импульсов малой длительности. В совокупности с возможностью задания произвольных вероятностей значений длительностей импульсов (пауз) и амплитуд это позволяет настроить генератор таким образом, что имитируемый им процесс оказывается наиболее адекватным некоторому реальному по соответствующим статистическим характеристикам, временной конструкции и функции спектральной плот- 15 ности мощности.

Изобретение характеризуется высокой точностью формирования импульсных воздействий на электродинамическом стенде при испытаниях на случай- 20 ный удар, так как генератор случайного импульсного процесса (для управления электродинамическим стендом) воспроизводит произвольные требуемые формы импульсов на своем вь!- 25 ходе, откорректированные с учетом всех вносимых стендом искажений из-за нелинейности его ФЧХ и АЧХ, после окончания ударного воздействия генератор формирует воздействие любой ЗО требуемой формы, обеспечивающее коррекцию амплитуды и формы выброса, благодаря чему достигается эквивалентность испытаний изделий на удар на различных стендах в различных усла"виях. В первом варианте устройства воздействие компенсации выброса отрабатывается на случайном отрезке времени (случайная пауза), an втором варианте устройства — на регулярном отрезке времени (регулярная составляющая паузы), после чего формируется случайная составляющая паузы.

Экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с базовым складывается из трех составляющих: снижения стоимости, повышения быстродействия, экономии в эксплуатации.

Особенно эффективно применение данного генератора случайного импульс; ного процесса в составе автоматизированных испытательных систем. При этом управляющая мини-ЭВИ, например

"Электроника-60", осуществляет начальную загрузку блоков памяти генератора н датчика случайных чисел. Затем в процессе нескольких циклов работы генератора через устройство связи с объектом (например, аналогоцифровой преобразователь) процесс, Формируемый в заданной точке объек-. та, вводится в ЭВИ, по специальным алгоритмам ЭВМ производит коррекцию

Формы процесса, чтобы в заданной точке объекта она соответствовала требуемой, и настраивает функциональный преобразователь, чтобы компенсировать реакцию объекта по окончании импульсного воздействия. После этого данный генератор случайного импульсного процесса может работать автономно, а управляющая ЭВИ переключается на решение других задач. Таким образом, управляющая ЭВИ сможет обслуживать несколько генераторов подобного типа и выполнять в то же врем ремя ряд других действий, связанных с решаемой задачей.

110712 }

1107121

Составитель А. Карасев

Редактор С. Пекарь Техред Л. Коцюбняк Корректор И. Шулла

Заказ 5760/34 Тирам 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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