Вероятностный интегратор

 

ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий генератор меток времени, датчик Случайных чисел, вычитающий счетчик приращений подынтегральной функции и счетчик приращений интегратора , причем вход генератора меток времени соединен с тактовым входом интегратора, a вход приращений подынтегральной функции интегра ора соединен со счетным входом вычитающего счетчика приращений подынтегральной функции, отличающийся тем, что, с целью упрощения интегратора , выход генератора меток времени соединен с входом датчика случайных чисел, выходы которого ; соединены с установочными входами вычитающего счетчика приращений подынте;Гральной функции, выход обнуления которого соединен со счетным входом счетчика приращений интеграла. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3 @ G 06 F 7/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3547248/18-24 (22) 28.01.83 (46) 15.12.84. Бюл. У 46 (72) Т.М. Алиев, С .Я . Красюкова, О.П.Танцоров и А.А.Тер-Хачатуров (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. А.Азизбекова (53) 681.32(088.8) (56) 1. Патент ФРГ У 2659043, кл. G 01 F 15/075, опублик. 1976.

2. Гладкий В.С. Вероятностные вычислительные модели. М., "Наука 1, 1973. с. 155, рис ° 4.38(прототип) . (54) (57) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий генератор меток времени, датчик случайных чисел, вычитающнй счетчик приращений подынтегральной, SU„, 1129612 А функции и счетчик приращений инте: гратора, причем вход генератора меток времени соединен с тактовым входом интегратора, а вход приращений подынтегральной функции интегратора соединен со счетным входом вычитающего счетчика приращений подынтегральной функции, отличающийся тем, что, с целью упрощения интегратора, выход генератора меток времени соединен с входом датчика случай% ных чисел, выходы которого;:соединены с установочными входами вычитающего счетчика приращений подынтегральной функции, выход обнуления которого соединен со счетным входом счетчика приращений интеграла.

1129612.2. =

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для интегрирования методом Монте-Карло случайных функций, не меняющих свое-. го знака, и может применяться, например, для учета суммарного расхо-. да жидкости.

Известен интегратор расхода, содержащий счетчиК импульсов, на вход которого поступают импульсы от тахометрического преобразователя, установленного непосредственно в потоке измеряемой среды. На другой вход счетчика импульсов поступают импульсы, ограничивающие период измерения. Эти импульсы вырабатываются генератором меток времени, на вход которого поступают и тактовые импульсы. Генератор меток времени предI ставляет собой делитель частоты. Выходной сигнал интегратора — напряжение, пропорциональное заданному, числу импульсов, заполнивших счетчик импульсов, деленному на период измерения, регулируемые дискретные ступени заполнения счетчика импульсов и дискретных периодов согласованы так что совокупность частных от их деления измеряется по линейному закону (1 3.

Этот интегратор пригоден для об.— работки стационарных случайных про— цессов, параметры которых в априори известны, и неприемлем для нестационарных случайных процессов, параметры которых в априори неизвестны.

Наиболее близким к предлагаемому является вероятностный интегратор P2), содержащий реверсивный счетчик приращений подынтегральных функций, датчик случайных чисел, генератор меток .времени, блок сравненияи реверсивный счетчик приращений интеграла, вход приращений подынтегральной функции интегратора подключен к счетному входу счетчика приращений под.—

ынтегральной функции, выходы которого -соединены с первой группой вхо- дов блока сравнения, выходы которого

1 соединены со счетными входами счетчика-приращений интеграла, вторая группа входов блока сравнения подключена к выходам датчика случайных чисел, вход которого подключен к выходу генератора меток времени. В этом интеграторе реализован метод

Монте-Карло, позволяющий обрабатывать нестационарные случайные процессы.

Приращения интег ала вычислаются из формулы

+1, если R. l !при (Π— 1, если p. ) (,.(при, (О

О, если P,. ) (у. где Й; — значение, выдаваемое датчиком случайных чисел, y — подынтегральная функция.

Недостатком этого интеграла является излишняя сложность при вычислении интеграла от функций у, если они не меняют знак. В этом случае требуется большой обьем счетчика приращений подынтегральной функции.

Цель изобретения — упрощение интегратора.

Поставленная цель достигается тем, что в интеграторе, содержащем генератор меток времени; датчик случайных чисел, вычитающий счетчик приращений подынтегральной функции и счетчик приращений интеграла, причем вход генератора меток времени соединен с тактовым входом интегратора„ а вход подынтегральной функции интегратора соединен со счетным входом вычитающего счетчика приращений подынтегральной функции, выход генератора меток времени соединен с.входом датчика случайных чисел, выходы которого соединены с установочными входами вычитающего счетчика приращений подынтегральной функции, выход обнуления которого соединен со счетным входом счетчика. приращений интеграла.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит вычитающий счетчик t приращений подынтегральной функции, датчик 2 случайных чисел, генератор 3 меток времени, счетчик

4 приращений интеграла.

В интеграторе реализован метод статистических испытаний (метод

Монте-Карло) для определения математического ожидания измеряемой величины с последующим вычислением ее интегрального значения.

Приняты следующие обозначения, T> — период опроса, задаваемый генератором 3 меток времени, F. — частота потока неизвестной слу (1 чайной величины, поступающей на первый вход счетчика 1 от тахометрич еск ог о пре об р а зоват ел я р ас— хода, 1129612

Tî х;1 11

О, Тр„(r.

М

: п=Хп п(Т F „-«) . (1)

1-1 (xi) 35

:Е.,п(т, и,„-«.) . м „,="„-

Составитель А.Чеканов

Редактор M.Ïåòðîâà Техреду.Кастелевич КорректорМ.Розман

Заказ 9454/39 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ 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

- случайная равномерно распределенная в интервале периода опроса То величина, вырабатываемая в ДСЧ 2.

s{rn- сигнал с выхода счетчика 1.

Алгоритм, описывающий сигнал с выхода счетчика 1 где T F — .число случайных импульсов, о (х) поступивших на первый вход счетчика 1, в 1-й период опроса.

Если число случайных импульсов, посту- . пивших на первый вход счетчика 1 от тахометрического преобразователя расхода за время периода опроса Т, равное произведению T R<„,больше

20 случайной равномерно распределенной величины Е., поступившей на второй т« вход счетчика 1, то с выхода счетчика 1 вырабатывается сигналз п, который инкрементирует содержимое счетчика 4. Это сравнение считается положительным. Иначе сравнение считается отрицательным, а счетчик 4 сохранит свое предыдущее значение.

Общее число положительных сравне- ЗО ний и, происшедших за время интегрирования Т„„ при числе испытаний

N= Т„„,/Т

Математическое ожидание измеряемого расходного параметра методом стати- 40 стических испытаний при числе испытаний й

Интегральное значение расходного параметра, равное расходу Q

Б : П п(Т и

Преобразуем Т „»= М Т4, подставив в формулу (2), получим

< Q, „(F -«.)т -пт, Ю

1=1 т ° е. расход измеряемого параметра равен произведению содержимого счет чика 4 на период опроса То.

На вычитающий вход счетчика 1 импульсов поступают электрические импульсы, например, от турбинного преобразователя расхода, установленного

Ъ непосредственно в потоке измеряемой среды. Предварительно записанное в счетчик 1 случайное двоичное чис-. ло. равномерно распределено в интервале времени, равном периоду измерения. При йаличии разрешающего импульса от генератора 3, поступающего на второй вход счетчика 1, импульсы, поступакщие от турбинного преобразователя на .вычитающий вход счетчика 1, производят обратный счет.

Если в течение периода измерений не произойдет полного "обнуления" счетчика 1, то он вырабатывает счетный импульс, который поступит на вход счетчика 4 и будет им зарегистрирован.

Если же в течение периода измерений произойдет полное "обнуление" счетчика 1 импульсов, то с выхода СИ 1 не будет выработан счетный импульс и это испытание эквивалентно не произошедшему сравнению. В предлагаемом интеграторе реализован метод МонтеКарло.

Счетчик 1 имеет гораздо меньшую разрядность, чем аналогичный счетчик в устройстве-прототипе и, кроме того, из интегратора исключен блок сравнения. Все это ведет к упрощению интегратора.