Генератор случайных чисел

 

Изобретение предназначено для получения случайных чисел с периодическим нечетким изменением вила распределения и является усовершенствованием известного генератора. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Генератор содержит элементы задержки 1, 18, элемент ИЛИ 2, датчик 3 случайных чисел с гамма-распределением, блок 4 возведения в степень, умножители 5, 6, 9, И, сумматоры 7, 16, датчик 8 равномерно распределенных случайных чисел, вычитатель 10, счетчик 11, триггер 12, реверсивный счетчик 13, блок 15 вычисления параметра формы распределения, блок 17 задержки , 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, (ы Ц . Р1:iP

1 -. -

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1506444 (21) 4772253/24 (22) 22,12,89 (46) 30.10.91„ Бюл. М 40 (72) Э.В. Борисов (53) 681.3(088.8) (5") Авторское свидетельство г,ггр

1506444, кл. С 06 Р 7/с8, 1989. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ (57) Изобретение предназначено для получения случайных чисел с периодическим нечетким изменением вида распределения и является усовершенствованием известного генератора.

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для получения случайных. чисел с периодическим нечетким изменением вида закона распределения и является усовершенствованием изобретения по авт.св. к 1506444.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой» ства путем формирования случайных чисел с периодическим нечетким из менением вида закона распределения, На фиг. 1 представлена структурная схема генератора, на фиг.2диаграмма, поясняющая его работу.

Генератор (фиг.1) содержит элемент 1 задержки, элемент ИЛИ 2, датчик 3 случайных чисел с гаммараспределением, блок 4 возведения в степень, первый 5 и второй 6 умножители, сумматор 7, датчик S равномерно распределенных случайных чисел, третий умножитель 9, вычитатель 10, .

1,Я0„„1688244 A 2 (51) 5 G 06 F 7/58

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Генератор содержит элементы задержки 1, 18, элемент ИЛИ 2, датчик 3 случайных чисел с гамма-распределением, блок

4 возведения в степень, умножители

5, 6, 9, 14, сумматоры 7, 16, датчик 8 равномерно распределенных случайных чисел, вычитатель 10, счетчик 11, триггер 12, реверсивный счетчик 13, блок 15 вычисления параметра формы распределения, блок 17 задержки, 2 ил. счетчик 11, счетный триггер 12, реверсивный счетчик 13, дополнительный умножитель 14, блок 15 вычисления параметра формы распределения, дополнительный сумматор 16, блок 17 задержки, дополнительный элемент 18 задержки.

Блок 15 может быть выполнен в виде ПЗУ, работающем в режиме считы.вания, Генератор работает следующим об-. разом.

На вход "Пуск" датчика 3 с выхода элемента ИЛИ 2 поступает управляющий сигнал, по которому на его выходе формируется возможное значение х, случайного числа Х, имеющее гаммараспределение, Тогда на выходе блока

4 формируется величина х .

На вход "Опрос" датчика 8 посту пает сигнал с выхода конца операций датчика 3, и на выходе датчика 8 Фор;мируется случайное число у, равно1688244 мерно распределенное на интервале (0,1), которое поступает на первый вход умножителя 9, где умножается на "2", и значение 2у+ поступает на вход уменьшаемого вычитателя 10, где из него вычитается "1". Величина 2у

"1", представляющая собой случайное число у с равномерным законом распределения на интервале (-1,1), поступает на второй вход умножителя 5, на первый вход которого поступает величина х, На выходе умножителя

5 Формируется величина х у, которая

Г в умножителе 6 умножается на конг станту, равну GA. Величина GРх у поступает на первый вход сумматора

7, где складывается с Р, поступившей с второго выхода.

Таким образом, на выходе устройства имеем случайное число

z .= (ЛМТ+ Р подчиняющееся распределению

+Ю (f (P) = — J Ы ехр (G3) de, (1)

)с(В)(0 где z (— с, 11 (ео, z,G>0, А = ГГ(ОС + 2г.1/3Г(о 11

Параметры о и 5 являются математическим ожиданием и дисперсией соответственно, о! и r — параметры формы.

Это распределение унимодально и симметрично относительно ч, При различных соотношениях между параметрами 0L и r получим плотности различных распределений, Если М вЂ” г =

1, из формулы (I) получаем Функции плотности семейства экспоненциальных распределений. Семейство экспоненциальных распределений, как частный случай, включает l3 себя ра вномерное распределение (X .= 1, r 0, норма.пьГ ное распреление оа= I,5, l = 0,5, и распределение Лапласа (М = 2, r = 1).

С выхода датчика 3 управляющий сигнал через элемент 1 задержки поступает на первый вход элемента ИЛИ

2 ° Сигнал на выходе элемента ИЛИ 2 является сигналом для начала формирования нового случайного числа.

Кроме того, импульсы с выхола элемента ИЛИ 2 поступают на счетчик

11 рассчитанный на половину периода в изменений вида распределения слу50

55 увеличении состояния реверсивного счетчика 13 эа счет увеличения размаха Функции принадлежности G возникает возможность изменений параметров в сторону уменьшения: г (0,5, P (1,5, т.е. изменение закона распределения формируемых генератором случайных чисел. При этом переход происходит периодически и нечетко. чайного числа. Импульсы с выхола переполнения счетчика 11 периодически переводят счетный триггер 12 в нулевое или единичное состояние.

Через малую задержку на время переходных процессов в блоках 11 и 12. импульсы с выхода элемента ИЛИ 2 поступают на счетный вход реверсивно10 го счетчика 13. При этом одному состоянию счетного триггера 12 соответствует режим суммирования, а второму - режим вычитания этого счетчика.

Поэтому сигнал на выходе реверсивно15 го счетчика 13 изменяется от О до К и обратно от К до О, Этот сигнал умножается в дополнительном умножителе 14 на нормирующий коэффициент, выбираемый из условия N =6„„„„,/K, где

= О 5 — максимальное значение размаха функции принадлежности p (r) параметра r (Фиг.2).

Таким образом, на выходе дополни-, тельного умножителя 14 формируется текущее периолически изменяющееся зна-1 чение размаха функции принадлежности 5„, которое поступает в блок 15.

На другой вход этого блока поступает задержанное на орин такт работы устройства зна-;ение в блоке 17 случай30 ного числа y+, формируемого на выходе датчика 8. Это число используется в качестве уровня а = у Функции " Ц принадлежности, по которому определяется текущее значение параметра

Формы (см.фиг.2). Оно вычисляется в блоке 15 по формуле r = 0,5—

Ф

G (1- P «), где (Ц„„= у

В дополнительном сумматоре 16 про.изводится вычисление второго параметра Формы и = r + 1.

Фг

Параметры r = r u ju — pg>,выМ. численные в блоках 15 и 16, используются при формировании выходных случайных чисел генератора.

При нулевом состоянии реверсивно.го счетчика 13 параметры г = 0,5 и 0 = 1,5 предопределяют выработку генератором случайных чисел с нормальным распределением. Затем при

1688244

Предельные значения r 0, p = 1 соответствуют равномерному распредению случайных чисел. При этом в результате выбора функции принадлежности треугольного вида обеспечивается общее тяготение Формируемых случайных чисел к,нормальному распределению. При И = 0 устройство Формирует числа в точном соответствии с режимом работы основного устройства.

Формула изобретения

Генератор случайных чисел по авт. св.Ю 1506444, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования случайных чисел с периодическим нечетким изменением вида закона распределения, в него дополнительно введены счетчик, триггер, реверсивный счетчик, дополнительный умножитель, дополнительный сумматор, дополнительный элемент задержки, блок задержки и блок вычисления параметра Формы распределения, причем выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика и через дополнительный элемент задержки - со счетным входом реверсивного счетчика, 5 вход задания режима счета которого соединен с прямым выходом триггера, счетный вход которого соединен с выходом переполнения счетчика, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом дополнительного умножителя, выход которого соединен с входом задания размаха функции приналлежности блока вычисления параметра формы распределения, выход которого соединен с входом задания степени блока возведения в степень и с первым входом дополнительного сумматора, выход которого соединен с входом задания параметра распределения дат?О чика случайных чисел с гамма-распределением, выход датчика равномерно распределенных случайных чисел через блок задержки соединен с входом задания уровня Функции принадлеж25 ности блока вычисления параметра

Формы распределения, вторые входы дополнительного умножителя и дополнительного сумматора являются входами задания констант генератора.

1688244 ч /

/ )

g — г am Ь8. Р

Составитель В.Орлов

Техрел Л,Олийнык Корректор Н.Ревская

Рерактор С.Лисина

Заказ 3709 TVIphiK Порписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР I13i)3$,, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 191