Генератор случайных чисел

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов поведения человека в организационно-технических системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности . Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, блоки 3, 21 и 32 элементов И, датчики Ц, 12 и 19 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговые преобразователи 5, 13 и , схемы 6, И и 25 сравнения, формирователи 7, 15, 16 и 27 импульсов, элементы ИЛИ 8, 17 и 18, делитель 9 частоты, генератор 10 треугольного импульса, интегратор 11, блоки 20, 29 и 30 умножения, триггеры 22 и 33, блок 23 элементов ИЛИ, генератор 26 линейного напряжения, блоки 28 и 31 вычитания из единицы. 1 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1688245 д i рц С 06 F 7/58

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,. .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773583/24 (22) 25,12,89 (46) 30.10.91. Бюл. С 40 (72) В.Ю,Анисимов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1580357, кл. G 06 F 7/58, 1988, (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов поведения человека в организационно-технических системах. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел со случайИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования поведения человека в процессах регулирования и предназначено для моделирования элементов нечеткого множества с функцией принадлежности типа "примерное равенство", имеющей пилообразный вид, Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей путем формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности, На чертеже приведена функциональная схема генератора

Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), счетчик 2, блок 3 элементов И, датчик 4 равномерно распределенных случайных чи« сел, цифроаналоговый преобразователь

2 ным разбросом функции принадлежности, Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, блоки 3, 21 и 32 элементов И, датчики

4, 12 и 19 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговые преобразователи 5, 1.3 и 24, схемы 6, 14 и 25 сравнения, формирователи 7, 15, 16 и 27 импульсов, элементы

ИЛИ 8, 17 и 18, делитель 9 частоты, генератор 10 треугольного импульса, интегратор 11, блоки 20, 29 и 30 умножения, триггеры 22 и 33, блок

23 элементов ИЛИ, генератор 26 линейного напряжения, блоки 28 и 31 вычитания из единицы. 1 ил.

5, схему 6 сравнения, формирователь

7 импульса, элемент ЙЛИ 8, целитель

9 частоты, генератор 10 треугольного импул ьса, интегратор 11, дат чи к

12 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь 13, схему 14 сравнения, формирователи 15 и 16 импульса, эле-менты ИЛИ 17, 18, датчик 19 равно- ° мерно распределенных случайных чисел, блок 20 умножения, блок 21 элемен тов И, триггер 22, блок 23 элементов ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь 24, схему 25, сравнения, генератор 26 линейного напряжения, формирователь 27 импульса, блок 28 вычитания из единицы, блоки 29 и

30 умножения, блок 31 вычитания из единицы, блок 32 элементов И, триггер 33 °

1688245

Генератор работает следующим образом.

Нечеткое число формируется как результат действий человека (оператора) в условиях, когда определено некоторое нечеткое множество, описываюшее предпочтение человека к тому или иному значению. Действия человека, как правило, включают оценку поступившей информации (определение функции принадлежности), формирование решающего правила и проверку истинности решающего правила по отношению к текущеи информации, В качестве решающего правила служит условие

P (x) p P где (1,1(х) - функция принадлежности текущего значения х, P - уровень значимости, определяющий приемлемость того или иного значения. хл Р» если хп (x, аМ

/ х левой и праиз услояия:

Ь („,= (1 -Р„)(:„ "

Таким образом, величина вой границ определяется

„= х„(б „„„р (+ 3„(Pd

xn = хя(4 (4р> - 0» (P4g), где х„(6м(1» У(u() - точка пересечения функции приналлежности с максимальным разбросом с линией уровня слева от точки mx, х„((з о„, P ) точка пересечения (ункции принадлежности с минимальны л разбросом с линией уровня ((А справа от точки и„, где х„, х„- соответственно правая и левая границы ин(ервала, в котором выполнено условие Px(x) > 0, Поскольку значение („в выражении для функции принадлежности является случайной величиной, то и значения х „ и х „ будут также случайными величинами,. При зтом лиапазоны их изменения будут определяться в зависимости от величины р . Вег(и лина разброса будет определяться зависимостью

В ряде практических случаев,не удается точно определить функцию принадлежности P(x). В случае, ко1

5 гдй нечеткое множество является нечетким мноя<еством типа "примерное равенство", описываемым функцией P(x)

X=M

=пих О 1 где

У х У м < - ожидаемое значение; 5,(- макси t0 мальныи разброс относительно ожидаемого, не всегда можно определить точное значение 5„, а можно лишь указать диапазон возможных значений

wax i A

1У вЂ” G . В каждом х х случае принятия решения функция принадлежности оцениваемого значения имеет величину

,""- . "1

Будем предполагать у что величина G> определяется случайным образом.

Значение нечеткого числа определяется из условия:

?5 (хх) = ((1, ecee (а eх

Х < (x„) — если х, "=Р

5„- случайная величина, равномерно распределенная в интервале 0, ЬУ((p )g

Устройство работает следующим образом, По импульсу запуска обнуляются счетчик 2 и интегратор 11, Датчики

4, 12, 19 вырабатывают случайные

40 числа в интервале (0,1) . Генератор

10 вырабатывает треугольный импульс, ( (возрастающая составляющая которого соответствует значению функции принадлежности с максимальным разбро45 сом, а убывающая -- функции принадлежности с минимальным разбросом.

Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 5 сравнивается в схеме б сравнения с результатом интегрирования тр угольного импульса. В момент равенства срабатывает схема б сравнения и формируется формирователем 7 короткий импульс, который через элемент ИЛИ 8 поступает на вход делителя 9 частоты (на. два).

Кроме того, сигнал треугольного импульса сравнивается в схеме 14 сравнения с сигналом с выхода преобразователя 13, на вход которого посту-, 1688245

5 пает с датчика 12;îå значение (0 . По результатам сравнения в Формирователях 15 и 16 импульсов формируются короткие импульсы по заднему и переднему Фронту импульса, образованному на выходе схемы сравнения 14.

Сигнал с выхода датчика 12 равномерно распределенных случайных чисел,соответствующий значению (И, через блок 28 вычитания из единицы и блок 29 умножения, второй вход которого является входом задания константы (С% Ох 5 О Р ) q посту пает на первые входы блоков 20 и 30 умножения, На второй вход блока 20 умножения поступает сигнал с выхода датчика 19 равномерно распределенных случайных чисел, а на второй вход блока 30 умножения — сигнал с выхода блока 31 вычитания из единицы, подключенного своим входом к выходу датчика 19 равномерно распределенных случайных чисел, таким образом, на выходах блоков 2(l. и 30 умножения формируются сигналы б ((Ц ) и b.> (j(IU<), соответствующие случайным х приращениям правой и левой границ области допустимости, 30

В момент выработки импульса формирователем 15 импульсов, что соответствует достижению счетчиком 2 величины х„((ах,(0 ), триггер 22 переходит в единичное состояние и открывает для прохождения сигнала блок 21 элементов И. При этом сигнал с выхода блока ?0 умножения, соответствующий величине приращения левой границы, поступает через блок 21 элементов И, блок 23 элементов ИЛИ и цифроаналоговый преобразователь 24 на вход схемы 25 сравнения,,на другой вход которой поступает сигнал с выхода генератора 26 4> линейного напряжения, вход запуска которого подключен через элемент

ИЛИ 18 к выходу Формирователя 15 импульсов.

В момент равенства сигналов, что соответствует достижению счетчиком

2 величины х„ (б гпах p g,.)+ g (цд Ф срабатывает схема 25 сравнения и формируется формирователем 27 короткий импульс, который через элемент 8 ИЛИ поступает wa вход делителя 9 часто" ты, а также на вход останова генератора 26 линейного напряжения и на нулевой вход триггера 22.

В момент выработки импульса Формирователем 16 импульсов, что соответствует достижению счет иком 2 величины х (Q „„, p4g ), триггер 33 переходит R единичное состояние и открывает для прохождения сигнала блок 32 элементов И. Аналогично предыдущему случаю осуществляется Формирование импульса формирователем

27, что соответствует достижению счетчиком величины х„(G;„, p )

+ Ь» — 6» (1 „), которая поступает на вход элемента ИЛИ 8.

Делитель 9 при поступлении второго из трех возможных импульсов пропускает его на свой выход, в результате чего сигнал с выхода счетчика 2 проходит на выход генератора и является генерируемым случайным числом, Кроме того, этот импульс обнуляет счетчик 2, интегратор 11 и перезапускает датчики 4, 12, 19 и генератор 10. формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, два датчика равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, первый элемент ИЛИ, две схемы сравнения„ первый блок элементов И, два цифроаналоговых преобразователя, три формирователя импульса, дегитель частоты, интегратор, второй элемент ИЛИ и генератор треугольного импульса, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, вход обнуления которого соединен с входами опроса первого и второго датчиков случайных чисел, входом обнуления интегратора, входом запуска генератора треугольного импульса и выходом первого элемента

ИЛИ, выход счетчика подключен к инФормационному входу первого блока элементов И, управляющий вход которого подключен к выходу делителя частоты и первому входу первого элемента ИЛИ, выход первого датчика равномерно распределенных случайных чисел через первый цифроаналогсвый преобразователь соединен с первым входом первой .схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом интегратора, информационный вход которого подключен к выходу генератора тре30 уГОльнОГo импульса, выход перВОЙ хемы сравнения через первый формирователь импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход второго датчика равномерно распределенных случайных чисел через в орой цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом второй схемы сравнения, второй вход которо" подключен к выходу генератора треугольного импульса, а выход - к входам второго и третьего формирова.елей импульI са, второй вход первого элемента

ИЛИ объединен с входэм запуска генератора тактовых импульсов и является тактовым входом Генератора, отличающиЙся тем, что,с 20 целью расширения функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности, в него до- . полнительно введены третий датчик 25 равномерно распределенных случайных чисел, три блока умножения, третий элемент ИЛИ, второй и третий блоки элементов N блок эгементов ИЛИ, третий цифроаналоговый преобразователь, третья схема сравнения, два блока вычитания из единицы, два триггера, генератор линейного напряжения, четвертый формирователь импульса, причем выход первого элемента

ИЛИ соединен с входом спроса треть35 его датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения и через первый блок вычитания из единицы — с первым входом ВТо рого блока умножения, второй вход которого соединен с вторым входом первого блока умножения и с выходом третьего блока умножения, первый вход которого является входом зада" ния диапазона дисперсии разброса ге;нератора, а второй вход соединен

;через второй блок вычитания из единицы с выходом второго датчика равномерно распределенных случайных чисел, выходы второго и третьего блоков умножения соединены соответственно с информационными входами второго и третьего блоков элементов И, управляющие Bxopbl которых coBpHHBHbl соответственно с прямыми выходами

nepBoro и второго триггеров, входы установки в "0" которых соединены с входом останова генератора линейного напряжения.„ с вторым вхалом второго элемента ИЛИ и с выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом "Равно" третьей схемы сравнения, первый вход которой через третий цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом блока элементов ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков элементов И, выход второго формирователя импульса соединен с входом установки в "1" второго триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего формирователя импульса соединен с входом установки в "1" первого триггера и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска генератора линейного напряжения.

168824

Составитель В. Орлов

Техред Л.Олийнык Корректор " ° Ревская

Редактор С.Лисина

Заказ 3709 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101