Генератор случайного процесса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) 3аявлено 2612.78 (21) 2702687/18-24 с прнсоеднненнем заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231180. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 2311Â0

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (ii) 781 799 (51)М. Кл,з

Государственный комитет,СССР ао делам изобретений и открытий

G 06 F 1/02

С 07 С 15/00 (53) УДК 681.325 (088.8) Л.В. Боброва, Г.М. Глазунова, Н.В. Киселев, Е.Н. Кузнецова и A.Ã. Снегурова (72) Авторы нзобретення (71) Заявнтель

Северо-Западный заочный политехнический (541 ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для формирования случайных процессов, заданных двумерной плотностью распределения. 5

Известен генератор случайных про-, цессов, содержащий блок функциональНых преобразователей, задающих законы распределения цепи, вариаторы ре- 1О зисторы и логические элементы (1).

Однако это увеличивает время перестройки и ведет к увеличению габаритов генератора;

Наиболее близким по технической т5 сущности к предлагаемому является генератор случайного процесса с регулируемой функцией распределения, содержащий источник шумового сигнала, усилитель, сумматоры, нелинейный функ- 20 циональный преобразователь, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), блок развертки, двухпоэиционный переключатель, включенный между источником шумового сигнала и входом одного уси- 25 лителя, ко второму полюсу двухпозици-. онного переключателя подключен выход генератора развертки, а выход соответствующего сумматора соединен с модулятором ЭЛТ (2). 30

Этому устройству присуща недостаточная точность формирования случайных процессов, так как моделируемые процессы задаются лишь одномерными функциями распредеЛения.

Цель изобретения — повышение точности моделирования случайных процес сов за счет задания их двумерными функциями распределения.

Для достижения поставленной цели в генератор случайного процесса,содержащий источник шума, сумматор, нелинейный функциональный преобразователь, выход которого является выходом генератора, а вход нелинейного функционального преобразователя соединен с выходом первого блока развертки,. введены ключ, элемент НЕ, блок воспроизведения функции трех переменных, блок памяти, блок сравнения и второй блок развертки, выход которого соединен с первым входом блока воспроизведения функции трех переменных и с первым входом блока сравнения, второй вход которого является входом генератора, а выход блока сравнения соединен со входом второго блока развертки и с первым входом ключа, выход которого соединен с его вторым входом, с группой входов нелинейного

781799 генератора.

65 функционального преобразователя и через элемент НЕ с первым входом сумматора, выход которого соединен с третьим входом ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу блока воспроизведения функции трех переменных и ко входу блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока воспроизведения функции трех переменных, третий вход которого подключен к выходу источника шума.

На чертеже изображена блок-схема

Генератор содержит последователь-. но соединенные блок 1 развертки, блок

2 воспроизведения функции трех переменных, сумматор 3 и ключ 4, выход которого подключен к десяти управляющим входам нелинейного функционального преобразователя 5, например типа

"политрон". Кроме того, в генератор входит блок б сравнения, вход которо- 20 го соединен с выходом блока 1 развертки, а выход — с управляющим входом блока 1 развертки и управляющим входом ключа 4, источник 7 шума, генерирующий случайную равномерную по- 25 следовательность сигналов, выход которого подключен к третьему входу блока 2 воспроизведения функции трех переменных. Генератор содержит так= же блок 8 памяти, выход которого соединен со вторым входом блока 2 воспроизведения функции трех переменных, . а вход — с выходом этого же блока 2.

Блок 8 памяти является многослойным, причем первый слой состоит из одной ячейки, второй — иэ двух, третий из трех и т.д. В генератор включены также второй блок 9 развертки, выход которого подключен к нелинейному функциональному преобразователю 5 и элемент НЕ 10, выход которого подклю- 40 чен к входу сумматора 3, а вход — к выходу ключа 4, соединенному также со вторим управляющим входом этого же ключа 4.

Моделирование стационарного слу- 45 чайного процесса по заданному семейству двумерных распределений W(x, x, С ) базируется на следующих йредпосылкax.

Каждое распределение из семейства W(x>, хе, c) зависит от двух перемеийых х, хЕ, являющихся сечениями моделируемого процесса, и одного параметра С; являющегося расстоянием между сечениями. На семейство накладываются два ограничения: 1) все рас- 55 пределения сосредоточены на конечных областях йэменения переменных Х,„,Ху, т.е. Финитны, 2) множество изменений параметра (," конечно и содержит К элементов.

Суть алгоритма состоит в следующем.

Моделируется К вспомогательных случайных процессов, кажцый из кото рых подчиняется одному двумерному распределению, завя,;-ня.. му ог некоторого распределения, сость л с вующего

C= 1, 2..., К из заданного семейства двумерных распределений. Далее эти К вспомогательных процессов складываются, образуя стационарный случайный процесс. Первый вспомогательный процесс подчиняется двумерному распределению, соответствующему Ф=

1, что обеспеЧивает подчинение рядом стоящих сечений заданному двумерному закону распределения; второй вспомогательный процесс подчиняется двумерному распределению, соответствующему Г = 2, что обеспечивает подчинение двух сечений, от тоящих на два интервала, заданному закону распределения, третий вспомогательный процесс — двумерному распределению, соответствующему = 3, что обеспечивает подчинение двух сечений, отстоящих на 3 интервала, заданному закону распределения и т.д. Причем К двумерных распределений К вспомогательных процессов вычисляются таким образом, чтобы сумма вспомогательных процессов образовывала стационарный случайный процесс с заданным семейством двумерных распределений.

Перед работой в блоке 8 памяти записаны О, ключ 4 находится в положении, размыкающем цепь сумматор 3 нелинейный функциональный преобразователь 5.

Блок моделирования функции трех переменных представляет собой К матриц Н3 потенциометров, квантователь, коммутатор, систему электронных ключей и нелинейный функциональный преобразователь, например типа "политрон".

Входами блока для моделирования функции трех переменных служат входы квантователя,коммутатора и вход нелинейного функционального преобразователя. Перед работой на матрицах из потенциометров выставляются значения функций, являющихся обратными сечений семейства двумерных плотностей M(x -, х, С), получающихся фиксированием зйачений параметра Г и одной из переменных х„.

Генератор работает следующим образом.

Блок 1 развертки выдает сигнал,пропорциональный значению параметра, поступающий на первый вход блока 2 воспроизведения функции трех переменных. Коммутатор блока 2 -воспроизведения функции трех переменных подключает к функциональным пластинам политрона этого блока первую матрицу из потенциометров. Одновременно на третий вход этого же блока 2 с выхода источника 7 шума поступают случайные сигналы, подчиняющиеся равномерному закону распределения, а на второй вход - сигналы с выхода блока H,ïàìÿти.

781799

На Выходе блока 2 воспроизведения функции трех переменных появляется сигнал. Этот сигнал, являющийся первым значением первого вспомогательного процесса, поступает на входы блока

8 памяти и сумматора 3. Блок 8 памяти запоминает этот сигнал в первой ячейке первого слоя и одновременно выдает сигнал иэ последней ячейки следующего слоя. В течение одного цикла сигнал развертки блока 1 развертки подается на первый вход (вход коммутатора) блока 2 воспроизведения функции трех переменных, подключая поочередно к функциональным пластинам политрона блока 2 все матрицы из потенциометров. Пусть, например,, к функциональным пластинам политрона блока 2 воспроизведения трех переменных подключаются значения i-той матрицы. Одновременно на второй вход (вход второго квантователя) блока 2 воспроизведения функции трех переменных поступает сигнал Х из последней ячейки i-того слоя блока 8 памяти, а на третий — случайные равномерно распределенные сигналы с выхода источника 7 шума. На функциональные пластины политрона блока моделирования функции трех переменных поступает напряжение функции, обратной к сечению двумерной плотности распределения W(i, ., X ) при Г= к = х . Так как хк - случайный рав% номерно распределейный сигнал, с выхода блока 2 воспроизведения функции трех переменных снимается сигнал, который в совокупности с сигналом второго входа подчиняется требуемому двумерному распределению. Этот сигнал, являющийся первым значением

1-того вспомогательного процесса,поступает на входы блока 8 памяти и сумматора 3. Блок 8 памяти запоминает этот сигнал в первой ячейке i-того слоя и одновременно выдает сигнал иэ последней ячейки (i + 1)-ro слоя.

Сумматор 3 суммирует первое значение

1-того вспомогательного процесса со значением всех предыдущих вспомогательных процессов.

Чтобы зафиксировать момент окончания цикла развертки, сигнал с блока

1 развертки подается на первый вход блока 6 сравнения, на выходе которого появляется сигнал, если напряжение выхода блока 1 развертки, подаваемое на первый вход блока 6 сравнения, совпадает с пороговым значением, подаваемым на второй вход;(уставка) блок 6 сравнения. Сигнал с выхода блока 6 сравнения подается на управляющий вход блока 1 развертки, начиная новый цикл развертки, и на первый управляющий вход ключа 4, замыкая его.

Сигнал с выхода су "матора 3 «ереэ замкнутый ключ 4 поступает как на входы нелинейного функционального преобразователя 5, так и на вход элемента НЕ 10 и далее — на второй вход сумматора 3, обеспечивая тем самым

"обнуление" сумматора. Кроме того, сигнал с выхода ключа 4 передается на второй управляющий вход этого же ключа, размыкая цепь сумматор 3 нелинейный функциональный преобразователь 5. Частота .блока 1 развертки

1 в m раз (m > 2) больше частоты блока 9 развертки. Значит эа период развертки блока 9 развертки на функцио15 нальные пластины нелинейного функциоэ нального преобразователя 5 будет поочередно подано m прогенерированных значений случайного процесса, а следовательно, с выхода его будет сниматься непрерывный случайный сигнал, Щ подчиняющийся заданной двумерной функции распределения.

Формула изобретения

Генератор случайного процесса,содержащий источник щума, сумматор,нелинейный функциональный преобразователь, выход которого является выходом генератора, а вход нелинейного функционального преобразователя соединен с выходом первого блока развертки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит ключ, элемент НЕ, блок воспроизведения функции трех переменных, блок памяти, блок сравнения и второй блок развертки, выход которого соединен. с первым входом блока воспроизведения функции трех

49 переменных и с первым входом блока сравнения,--второй вход которого является входом генератора, а выход блока сравнения соединен со входом второго блока развертки и с первым входом

4 ключа. выход которого соединен с его вторым входом, с группой входов нелинейного функционального преобразователя и через элемент НЕ с первым входом сумматора, выход которого сое® динен с третьим входом ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу блока воспроизведения функции. трех переменных и ко входу блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока воспроизведения функции ээ трех переменных, третий вход которого подключен к выходу источника шума.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР д) У 429420, кл. G 06 G 7/52, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 422063, кл. С 06 G 7/52, 1973 (прототип).

781799 аВна

Составитель A. Карасов ,Редактор О. Малец Техред A.A÷ Корректор Л. Иван

Заказ 8135/53 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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