Управляемый датчик случайных чисел

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ по авт. св. № 690469, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет обеспечения воспроизведения при изменяющемся математическом ожидании заданной функции распределения, он содержит блок возведения в степень, умножитель , элемент НЕ, переключатель и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом датчика, вход временных меток которого соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого является входом первой константы датчика, вход второй константы которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока возведения в степень, а выход умножителя соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является третьим выхо- : дом датчика, второй выход переключа (Л теля через элемент НЕ соединен с вторым входом сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (Il) 4(sl) С 06 F 7 58

ГОСУДАРСТЭЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (61) 690469 (21) 3597172/18-24 (22) 30.05.83 (46) О?.06.85. Бюл. № 21 (72) А.А.Бурба, В.Г.Романов и А.А.Якушев (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 690469, кл. С .06 F 7/58, 1978 (прототип). (54)(57) УПРАВЛЯЕМЫЙ ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ по авт. св. ¹ 690469, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет обеспечения воспроизведения при изменяющемся математическом ожидании заданной функции распределения, он содержит блок возведения в степень, умножитель, элемент НЕ, переключатель и сумматор, первый вход которого соединенн с в торым выходом датчика, вход временных меток которого соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого является входом первой константы датчика, вход второй константы которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока возведения в степень, а выход умножителя соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого является третьим выхо- 3 дом датчика, второй выход переключателя через элемент НЕ соединен с вторым входом сумматора.

1! 11604

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании.

По основному авт. св. К - 690469 известен управляемый датчик случайных . чисел, содержащий блок ввода функции распределения, выходы которого подключены к первой группе входов блока параллельного сравнения чисел, вто — fp рая группа входов которого подключена к выходу генератора равномерно распределенных случайных чисел, а выходы — к единичным входам блока триггеров, нулевые входы которых соедине- 11

ыы с другим выходом генератора равномерно распределенных случаиных чисел, а выходы — с входами блока элементов И соответсгвенно, выходы которого соединены с входами выходно-рр го блока, другие входь которого подключены к выходу квантователя, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока параллельного сравнения чисел соответственно, 25 первый вход квантователя объединен с первым входом блока дифференцирования и подключен к первому дополнительному выходу блока ввода функции распределения, а второй вход — к выходу делителя, первый вход которого через регистр сдвига подключен к второму дополнительному выходу блока ввода функции распределения, а второй вход делителя соединен с первым 5 выходом блока памяти, второй выход которого соединен с вторым входом блока дифференцирования, первый выход котороro подключен к первому входу блока памяти, а второй выход — к входу блока определения максимума, выход которого соединен с вторым входом блока памяти 11) .

Однако известный датчик не позволяет осуществлять моделирование при 45 изменяющихся характеристиках исходной функции распределения, например математиче ского ожидания.

Целью изобретения является расши- 56 рение функциональнь1х возможностей датчика эа счет обеспечения воспроизведения при изменяющемся математическом ожидании функции распределения.

Изменение математического ожидания выражается в сдвиге абсцисс функции распределения на величину ЮФ, закон

07 г изменения которой по времени можно представить в виде х= t, где ct и Ь вЂ” некоторые постоянные.

Степенная зависимость (1) описывает весьма широкий класс функций.

Для достижения поставленной цели управляемый датчик случайных чисел дополнительно содержит блок возведения в степень, умножитель, элемент НЕ, переключатель и сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом датчика, вход временных меток которого соединен с первым входом блока возведения в степень, второй вход которого является входом первой константы датчика, вход второй константы которого подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока возведения в степень, а выход умножителя соединен с входом переключателя, первый выход которого соединен с вторым входом "умматора, выход которого является третьим выходом датчика, второй выход переключателя через элемент НЕ соединен с вторым входом сумматора, На чертеже приведена блок-схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит блок 1 ввода функции распределения, блок 2 параллельного сравнения чисел, блок 3 дифференцирования, квантователь 4, регистр S сдвига, блок 6 памяти, блок 7 определения максимума, делитель 8, генератор 9 равномерно распределенных случайных чисел, триггеры 10, элементы И 11, выходной блок 12, сумматор 13, переключатель 14, элемент НЕ 15, умножитель 16 и блок 17 возведения в степень.

Датчик работает следующим образом.

Непрерывные значения заданной функции распределения с блока 1 ввода поступают в блок 3 дифференцирования и квантователь 4. С блока 3 значения p (Х) подаются в блок 6 памяти, откуда возвращаются на второй вход блока 3, с второго выхода которого снимаются значения второй производной Г () и. направляются в блок 7 определения максимума. Этот блок определяет наибольшее значение второй производной заданной функции распределения и соответствующую ему абсциссу. По сигналу с .блока 7 блок 6 памяти выдает на вход делителя 8 значение первой производной, соответствующее участку наибольшей кривизны за3 11604 данной функции распределения. На другой вход делителя поступает умноженная на два с помощью регистра 5 сдвига величина допустимой погрешности воспроизведения заданной функции рас- 5 пределения. Эта величина выдается на регистр 5 сдвига с выхода блока 1 ввода. Делитель осуществляет вычисление интервала дискретизации и по— дает его значение в квантователь 4, 10 который осуществляет дискретизацию непрерывной функции распределения с вычисленным интервалом и выдает дискретные значения заданной функции распределения на первые входы бло- 15 ка 2 параллельного сравнения чисел и значения аргументов узловых точек на вторые входы выходного блока 12.

В тактовые моменты времени с генератора 9. равномерно распределенных 20 случайных чисел поступают случайные числа на вторые входы блока 2 параллельного сравнения, чисел. В результате сравнения случайного числа с чис1. лами, снимаемыми с блока ввода, толь- 25 ко .часть выходных шин блока возбуждена. Причем вследствие монотонности возрастания функции распределения между возбужденной и невозбужденной частями выходов блока 2 существует единственная граница, которая определяется триггерами 10 и элементами И I1. При этом из всех элементов И открыт только один, определяющий участок функции распределения, в пре35 делах которого оказалось в данный момент времени случайное равномерно распределенное число. Выходы элементов И 11 возбуждают соответствующие элементы выходного блока 12, и на выходе управляемого датчика появляется случайное число, подчиненное заданному закону с неизменным математическим ожиданием. В качестве

1 элементов выходного блока могут быть использованы регистры, в которых записываются значения аргументов узловых точек функции распределения.

Моделируемые случайные числа поступают.также на вход сумматора 13 для учета изменения математического ожидания заданного закона распределения. Блок 17 возведения в степень и умножитель 16 осуществляют оценку степени изменения математического 55 . ожидания в соответствии с формулой (1) (величины р, Ь и t поступают с входа датчика). Сдвиг g х засылает07 4 ся на вход переключателя 14. Если математическое ожидание увеличивается, то сигнал, соответствующий сдвигу, с выхода переключателя подается на второй вход сумматора 13, где к моде-„ лируемым случайным числам добавляется некоторый сдвиг. При уменьшении математического ожидания величина сдвига должна быть отрицательной, поэтому в данной ситуации сигнал, соответствующий сдвигу, посылается с второго выхода переключателя 14 через элемент НЕ 15 (для изменения еro знака) на вход сумматора 13. Таким образом, с выхода сумматора на выход датчика поступают случайные числа, соответствующие заданной функции рас-пределения с изменяющимся по некоторок зависимости математическим ожиданием. В случае дискретного представления исходной функции распределения работа управляемого датчика происходит аналогично. Отличие заключается в том, что в данной ситуации не работают блоки 3 — 8, которые осуществляют дескретизацию непрерывной функции распределения. Для увеличения разрядности выходных чисел может быть использована часть младших разрядов генератора равномерно распределенных случайных чисел. Указанный датчик может быть использован также как управЛяемый вероятностный И -полюсник.

Изобретение позволяет. моделировать случайные числа при изменении математического ожидания заданной функции распределения по некоторой зависимости. Такая задача возникает, например, при моделировании случайных значений сопротивляемости (свойств) технического объекта по отношению к внешнему воздействию, так как сопротивляемость объекта в процессе звсплуата ции снижается (имеет место "старение". Таким образом, устраняется погрешность статистического моделирования в сторону завышения..

Экономический эффект от использования изобретения в народном хозяйстice может быть оценен суммой предот:вращенного ущерба, который может возникнуть из-за неверных выводов по результатам статистического, моделирования по причине его значйтельных ошибок вследствие неучета изменения математического ожидания заданной функции распределения.

1160407

Составитель А. Карасов

Редактор О.Юрковецкая Техред А.Бабинец Корректор C.шекмар

Заказ 3779/46 Тираж 710 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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