Генератор случайного процесса

 

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА , содержащий реверсивный счетчикj прямые выходы разрядов которого соединены с группой информационньгх входов цифроаналогового преобразователя и входами первого и второго дешифраторов соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединён со счетным входом триггера, генератор импульсов, выход лсоторого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выхЬды которых соединены соответственно с вычитакщим и суммиругацим входами реверсивного счетчика, выход цифроаналогового преобразователя является выходом генератора, о т л и ч а ю щ :И и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения нормалького распределения, в него введены reHepa тор пуассонрвского потока импульсов и преобразователь код-интенсивность случайного -потока импульсов, содергенератор импульсов, триггер, первый и второй элементы И, элемент задержки, счетч -, стробированный дешифратор , первый и второй элементы И-ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с единичными нулевым входами триггера, прямой и инверсный вькоды которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход генератора . пуассоновского потока и nпvльca соединен с первыми входами первого и второго элементов И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, вторые.входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, счетный . вход которого соединен с выходом генератора импульсов преобразователя код-интенсивность случайного потока . импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход второго элемента И преобразователя код-интён- . сивность случайного потока импульсов непосредственно соединен с входом стробирования стрвбированного 1 дешифратора и через элемент эадержки -с входом Сброс счетчика,, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов строби:о рованного дешифратора, выходы которого соединены с первыми группами вхо-: дов первого и второго элементов И-ИЛИ соответственно, прямые выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с второй группой входов первого элемента И-ШШ соответственно, инверсные выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с второй группой входов . второго элемента И-ШШ соответственно .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (1% (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ н лвтоеСиоМ свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670065/24-24 (22) "06. 12. 83 (46) 30. 06. 85. Бюл. № 24 (72).A.Ñ.Àíèøèí (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

К 429420, кл. G 06 F 7/58, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ . 3496509/24-24, кл. С 06 F 7/58; 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 894706, кл. G 06 F 7/58, 1978 (про-. тотип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕС-. . СА, содержащий реверсивный счетчик,: прямые выходы разрядов которого сое-. . динены с группой информационных вхо-. дов цифроаналогового преобразователя: и входами первого и второго дешифра-. . торов соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом триггера, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами ре" версивного счетчика, выход цифроаналогового преобразователя является выходом генератора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет получения нормалького распределения, в него введены генератор пуассоновского потока импульсов и преобразователь код-интенсивность случайного потока импульсов, содержащий генератор импульсов, триггер, первый и второй элементы И, элемент задержки, счетчик, стробированный дешифратор, первый и второй элементы И-ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, прямой и инверсный вьходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход генератора . пуассоновского потока импульса соединен с первыми входами первого и второго элементов И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, вторые. входы которых соединены соответственно с прямыи и инФ версным выходами триггера, счетный . Ж вход которого соединен с выходом генератора импульсов преобразователя код-интенсивность случайного потока С импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход второго элемента И преобразователя "код-интен- . сивность случайного потока . импульсов" непосредственно соединен с входом стробирования стребированного дешифратора и через элемент задержки †. с входом "Сброс" счетчика,, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов стробированного дешифратора, выходы которого соединены с первыми группами вхо-: дов первого и второго элементов И-ИЛИ соответственно, прямые выходы разря-,фЬ дов реверсивного счетчика соединены с второй группой входов первого элемента И-ИЛИ соответственно, инверсные выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с второй группой входов второго элемента И-ИЛИ соответственно °

1164703

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании цифровых (двоичнокодовых) и аналоговых случайных процессов. 5

Известен генератор случайного процесса работа которого. основана на функциональном преобразовании первичного случайного процесса, содержащий источник шума, блок функциональных преобразователей и переключатели. (1);

Недостатком этого генератора является невысокая точность приближения к требуемому закону распределения иэ-за технических трудностей задания характеристики нелинейного функционального преобразователя и отсутствие цифрового (двоична-кодового).выхода.

Известен генератор случайного процесса с цифровым выходом, содержащий источник случайного потока импульсов, выход которого через элемент И. подключен к входу равновероятностного двухполюсника, выходы которого соединены соответственно со счетным вхо" дом счетчика и через регулируемый делитель частоты со входом Сброс" счетчика,. единичные выходы разрядов которого являются многоразрядным выходом генератора, при этом выход младшего разряда делителя частоты является знаковым выходом генератора (2) .

Известный генератор формирует случайный цифровой процесс с ноРмаль-35 ным и равномерным распределениями.

Недостатком данного генератора является разрывный характер случайного процесса из-за сброса состояний счетчика в нуль. 40

Наиболее близким к предлагаемому по -технической сущности и достигаемому результату является генератор равномерно распределенных случайных . величин, содержащий реверсивный счет-45 чик, выход которого соединен с входами первого и второго дешифраторов и входом цифроаналогового преобразо-. вателя, генератор тактовых импульсов,, первый выход которого соединен с вхо-щ дом генератора бинарного шума, а -.второй выход — с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы дешифраторов через элемент ИЛИ соединены со счетным входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, а выход соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НŠ— с вто-. рым входом .второго элемента И.

Этот генератор прост по устройству, в нем наряду с аналоговым выходом имеется цифровой (двоичный) выход 3 3.

Однако известный генератор позволяет формировать случайный процесс только с равномерным распределением мгновенных значений.

Цель изобретения — расширениефункциональных возможностей генератора за счет формирования случайного процесса с нормальным распределением без снижения точности работы.

Указанная цель достигается тем, что в генератор случайного процесса, содержащий реверсивный счетчик, прямые выходы разрядов которого соединены с группой информационных. входов цифроаналогового преобразователя и входами первого и второго дешифраторов соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом триггера, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов,И, выходы которых соединены соответствен-. но с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выход цифроаналогового преобразователя является выходом генератора, введены генератор пуассоновского потока импульсов и преобразователь код-интенсивность случайного потока импульсов, содержащий генератор импульсов, триггер, первый и,второй элементы И, элемент задержки, счетчик, стробированный дешифратор,;первый и второй элементы И-ИЛИ, выходы которых сое-. динены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, выход генератора пуассоновского потока импульсов соединен.с первыми входами первого и второго элементов И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с

1164703 прямым и инверсным выходами триггера, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, выход первого . 5 элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход второго элемента И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов непосредственно соединен с входом стробирова- 10 ния стробированного дешифратора и через элемент задержки — с входом

"Сброс" счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов стробированного де-.15 шифратора, выходы которого соединены с первыми группами входов первого и второго элементов И-ИЛИ соответственно, прямые выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с- второй . О группой входов первого элемента И-ИЛИ соответственно, инверсные .выходы раз-. рядов реверсивного. счетчика соединены с второй группой входов второго элемента И-ИЛИ соответственно.

Сущность изобретения состоит в образовании стохастической дискретной системы, охваченной регулируемой по глубине обратной отрицательной связью между текущим значением выходного 30 случайного процесса.и величиной случайных приращений. Благодаря этому предложенный генератор позволяет получать диффузионный процесс с нормаль.- ной стационарной плотностью вероят5 ностей .и случайный процесс с равномерным распределением, что подтверждается результатами теоретического и экспериментального исследований.

На фиг. 1 приведена ст руктурная g схема генератора, на фиг.2 . — структурная схема преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов

Ф на фиг.3 †-. . временные диаграммы, поясняющие работу генератора. 45 Генератор случайного процесса со-. держит генератор 1 пуассоновского.потока импульсов, преобразователь 2 код-интенсивность случайного потока импульсов, триггер" 3, генератор 4 .. о импульсов, первый 5 и второй 6 элементы И, реверсивный счетчик 7, первый.

8 и второй 9 дешифраторы, элемент ИЛИ .10 и цифроаналоговьй преобразователь 11. 55

Кроме того, преобразователь 2 содержит генератор 12 импульсов, триггер 13, элементы И 14 и 15, элемент

16 задержки, счетчик 17, стробированный дешифратор 18, первый 19 и второй

20 элементы И-ИЛИ.

Генератор работает следующим образом.

Пуассоновский поток, вырабатываемый генератором 1, поступает на вход преобразователя 2.

С помощью элементов И 14 и 15, управляемых сигналами триггера 13, 4 работающего .в режиме пересчета импульсов генератора 12, входной поток разделяется на два независимых потока с равными интенсивностями.

Счетчик 17 подсчитывает импульсы первого потока на случайных интервалах между импульсами второго потока.

В моменты ."опроса" стробированного дешифратора 18 импульсами второго потока счетчик 17 находится в состояниях п=0,1,2,...

В результате импульсы .второго потока распределяются по выходам дешифратора 18 и образуют независимые потоки..

На первый и второй управляющие входы преобразователя 2, а следовательно, и на управляющие входы первого 19 и второго 20 элементов И-ИЛИ подаются соответственно прямой и"инверсный двоичные кбды текущего сос- тояния реверсивного счетчика 7. В первом и втором элементах И-ИЛИ 1.9 и

20 открыты те элементы И, которые. соответствуют разрядам управляющих кодов, содержащим единицы. На выходах первого 19 и второго 20 элементов И-ИЛИ формируются прямой и дополнительный пуассоновские потоки импульсов (фиг.3 а, б). Эти потоки воздействуют соответственно на еди-. ничный и нулевой входы триггера 3.

На выходах триггера 3 формируется прямой и инверсный в общем случае

"Несимметричный" случайный процесс с двумя состояниями (1.0) и непрерыв- ным временем (фиг..3 в, г). Параметры процесса являются линейными функциями текущего состояния реверсивного счетчика 7.

Генератор 4 вырабатывает периодическую последовательность импульсов с частотой P. Первый и второй элементы И 4 и 5 совместно с триггером

3 выполняют роль вероятностного рас- - . пределителя (коммутатора) импульсов генератора 4 по двум входам (-), (+) 5

1164703 реверсивного счетчика 7 (фиг.Зд,е).

В зависимости от численного значения отношения f = IF характер случайных приращений состояния реверсивного счетчика 7 различен.

При I > 10 имеют место единичные, вероятностные приращения, при с О, 1 ) . червдующиеся по знаку приращения (1 6 К) в виде групп импульсов (униФ тарного кода), число которых в группах случайно. Величина "групповых" приращений (+6K) пропорциональна случайным длительностям импульсов и пауз процесса и частоте импульсов ге- 15 нератора 4. За счет введения в генератор случайного процесса отрицательной обратной связи величины (+ЬК )

"групповых" приращений состояния реверсивного счетчика 7 являются фун- 20 кцией ординаты выходного случайного ,процесса. Чем больше абсолютная вели,N .чина разности !2 — К(й)/, тем меньше величина (вероятность) приращения в ? направлении, увеличивающем эту раз .. ность. Благодаря этому в предложенном генератора при конечной емкости реверсивного счетчика 7 быстро. устанавливается случайный процесс со Ю стационарным распределением (фиг.З,з). .Оценка характеристик случайного процесса производилась эксперименталь-ным путем. установлено, что генератор, содержащий 8-разрядный реверсивный счетчик 7, формирует процесс с HopMBJIbHb!M распределением уже при > 0,15. При значениях g, находящихся в пределах от 0,15 до 10, среднеквадратическое отклонение d меняется в пределах от " до "" .со6 ответственно.

При значениях и 0,01 генсратор формирует случайный процесс с равномерным распределением, т.е ° выполняет функцию генератора-прототипа.

По достижении реверсивным счетчиком 7 крайних состояний (1, 1, 1,..., 1, 0,0,0...0) на выходе соответствующего дешнфратора 8 и 9 появляется импульс,.который через элемент ИЛИ 10 поступает на счетный вход триггера.З и изменяет его состояние на противоположное. В результате импульсы генератора 4 поступают на другой вход реверсивного счетчика 7.и тем самым исключаются случаи его переполнений.

Технико-экономический эффект предложенного генератора заключается в том, что благодаря введению регулируемой по глубине отрицательной обрат" ной связи, реализуемой с помощью преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, генератор формирует случайные процессы с нормальным и равномерным распределением, что существенно расширяет область его применения по сравнению с генератором-прототипом.

3164703

1164703

Составитель А.Карасов

Редактор В.Ковтун Техред О.Ващишина Корректор Г.Решетеник

Заказ 4187/45 Тиржк 710 - ; Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал НПП "Патент", r.ужгород., ул.Проектная, 4