Генератор случайных импульсов

 

Союз Соаетскик

Социапистическик

Ресттубттик

О П И С А Н И Е <1,>840856

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено06.10.78, (21) 2671088/18-24 (53)M. Кд. с присоединением заявки М—

G 06 F 1/02

G 07 С 15/00

3Ьаудерстевннмй кемнтет

СССР (23) П риорктет (53) УДК 621.325 (088.8) Опубликовано 23.06.81. Бюллетень J4 23 аа делам нзебретеннй н еткритнй

Дата опубликования описания 25.06.81 (72) Авторы изобретения

В.А.Беломытцев, А.А.Бурба я В.А.Керножицкий (7I) Заявитель!

1 (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛ ЬСОВ

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано при решении задач статистического и вероятностного моделирования.

Известен генератор случайнык импульсов, содержащий источник шума, пороговый элемент, счетчик ill.

Однако этот генератор не позволяет получить пуассоновский поток импульсов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор случайнык импульсов, содержащий источник пуассоновского потока импульсов, выхоцы которого соединены со входами бло« ка совпадения н управляемого генератора случайных двоичных разрядов (2).

Недостатком как известного, так я. большинства цругик устройсть цанного класса является то, что онк генерируют потоки случайн»тх импульсов только одного типа - пуассоновского, что существенно сужает область ик применения. В реальнык условиях часто возникают снтуации, когца число требований, посту; пающик за конечный промежуток времени„ строго опрецеленно (не случайно), а случайными являются лишь моменты поступления этик требований. Примерами таких ситуаций могут служить моменты прибытия рейсовык самолетов в аэропорт назначения в течение суток, моменты окончания отцельных параллельно выполняемык работ, образующих в совокупности законченный

10 комплекс работ, моменты эвакуации отдельных лиц из состава обслуживающего персонала в течение допустимого по условиям безопасности отрезка времени из опасной зоны, возникающей при опасных

1 н аварийных ситуациях, и т.ц. Если во всех рассмотренных выше примерах каждое.событие с равной вероятностью и не- зависимо от других может наступать в любой момент рассматриваемого проме3) жутка времени, то поток событий, образуемых всеми событиями, называется потоком Бернулли и относится к классу о1раниченных потоков событий.

0856 ф

f записывается)и хранится в нем цо поступления команды на выцачу (воспроизве-, дение) хранящейся в нем информации.

При поступлении на первый (записывающий)

5 вкоц блока очередной последовательности импульсов, ранее хранящаяся (записанная) в нем послецовате пьность случайных импульсов автоматически стирается. При поступлении команды на второй (во произвоцящий) вход блока запоминания на его . выхоце. в реальном масштабе времени фор-. мируется (воспроизводится) записанная

3 84

Цель изобретения - расширение класса решаемых эацач за счет получения потока Бернулли. 1ля достижения поставленной цели в известный. генератор случайных импульсов, соцержащий источник пуассоновского потока импульсов, выкоцы которого соединены соответственно с входом первого элемента И и со входом управляемого генератора случайных цвоичнык разрядов, ввецены генератор прямоугольнык импульсов, счетчик импульсов, блок сравнения, второй элемент И, элемент НЕ, блок памяти, цва переключателя и блок цифферен-. цирования, причем выход управляемого ге:нератора случайных цвоичнык разрядов подключен к Размыкающему контакту первого переключателя, замыкающий поток которого соединен с управляющим вхоцом первого элемента- И, выхоц которого поцключен к вкоцу счетчика импульсов и поцвижному контакту второго переключателя, размыкающий контакт которого соединен

4 с первым выходом генератора, а замыкающий контакт второго переключателя поцключен к первому входу блока памяти, выкоц которого является вторым выкоцом генератора, выход счетчика импульсов через блок сравнения соецинен с первым входом второго элемента И, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с замыкающим контактом пе Ього переключателя и входом элемента НЕ, вы- хоц которого соединен со вторым входом второго элемента И и с входом блока дифференцирования, выхоц которого подключен ко второму выходу t"енератора.

На чертеже представлена блок ч=хема прецлагаемого изобретения - генератора случайных импульсов.

Генератор случайных импульсов содержит источник 1 пуассоновского потока импульсов, управляемый им генератор 2, случайных цвоичных разрядов элемент 3

И генератор 4 прямоугольнык импульсов, счетчик 5 импульсов, блок 6 сравнения, элемент 7 И, элемент 8 НЕ, блок 9 па мяти, цва переключателя 10 и 11 и блок

12 цифференцирования.

Генератор 4 прямоугольных импульсов вырабатывает послецовательность прямоугольных импульсов, у которой длительность каждого импульса и интервала между импульсами принимает оцно и то же постоянное значение.

Блок 9 памяти имеет цва входа. Первый вхоц - записывающий . Через этот вход в блок поступает последовательность случайных импульсов, которая запоминается ранее реализация случайной последовательности импульсов.

Блок 12 дифференцирования дифференцирует поступающие на его вкоц прямоугольные импульсы и формирует на своем выхоце регулярный поток импульсов в вице черецующикся межцу собой положитель20 ных и отрицательных импульсов малой цлительности, образующих временные метки, расположенные цруг от друга на расстоянии, равном Т.

В целом предлагаемое устройство имеет слецующую структуРу- Выхоц управляемого генератора 2 случайных цвоичнык раэряцов подключен к первому вкоцу первого переключателя 10, выкоц которого соецинен с управляющим BKolloM элемента 3

И, выход которого подключен к первому вкоцу счетчика 5 импульсов и выходу второго переключателя 11, первЫй выкоц которого является первым выхоцом генератора, а второй выхоц его поцключен к первому входу блока 9 памяти, выход которого является вторым выхоцом устройства.

Выкоц счетчика 5, второй вкоц которого является первым входом устройства, через блок 6 сравнения соединен с первым входом элемента 7 И. Выход генератора 4 прямоугольнык импульсов, вход которого

;является вторым вкоцом генератора, соединен со вторым вкоцом первого переключателя 10 и входом элемента 8 НЕ, выхоц которого соединен со вторым входом элемента 7 и через блок 12 цифференцирования — со вторым выкоцом генератора.

Прецложенный генератор случайных им50 пульсов работает следующим образом.

При нахождении переключателей 10 и 11 в положении и блок-схема генера-. тора эквивалентна известному, а выходные сигналы снимаются с первого выкоца устройства. При перевоце переключателей . в положение 8 импульсы, формируемые источником 1 пуассоновского потока импульсов, поступают на вхоц блока 3 совпадения, на УПравляющий вход которой or нератором 4, счетчик 5 зафиксирует число импульсов, равное и (Т) = М, весь

% Г описанный выше цикл работы устройства вновь повторяется. Таким образом, на втором выкоце устройства на случайно расположенных на временной оси интервалах (О,Т), границы которык отмечены метками, будут формироваться потоки импульсоВ Бернулли с заданными параметрами

Я иТ.

Положительный эффект, который цает изобретение, заключается в roM, что оно позволяет моделировать не только пуассоновские потоки случайнык событий, но и весьма важные цля ряда решения практическик задач потоки Бернулли, относящиеся к классу ограниченных потоков, на основе которык представляется возможным моделировать функционирование систем массового обслуживания в течение ограниченных промежутков времени, например прибытие транспортных средств или t рузов в течение заданного промежутка времени, моменты окончания работ и т.д. В значительной степени положительный эффект проявляется в вице экономии rex средств, которые необкоцнмо затрачивать на разработку специализированных устройств цля моделирования потоков Бернулли. Кроме того, прогнозирование с помощью предлагаемого устройства моментов прибытия транспоргнык срецств, например, судов

: ли самолетов, и момента окончания ответственных и труцоемкик работ позволяет избежать значительных потерь, обусловленных задержками приема транспортныК средств, возможными ик простоями а также ошибками в опрецелении окончаний комплексов работ и т.д..

Генератор случайных импульсов, оцержащий источник пуессоновского потока им5 84085 генератора прямоугольных импульсов 4 периодически подаются разрешающие сигналы (импульсы) длительностью Т. Одновременно с выхода блока 4 последовательность прямоугольных импульсов подается на ахоп элемента 8, сигнал на выходе которого возникает на время Т при отсутствии сигнала на его входе и исчезает на время Т при возникновении сигнала на его входе . Каждый прямоуголь-0 ный импульс с выкода элемента 8 поступает в блок 1-2, где дифференцируется,,и с выкода блока 12 в виде двук кратковременных импульсов положительной и отрицательной полярности поступает на второй выкод устройства, образуя калиброванные метки, разделенные цруг от друга постоянными временными интэрвалами цлительностью Т. Таким образом, на втором выкоде устройства возникает поток чередукицикся bio знаку меток, следующих через равные интервалы цлительностью Т.

При появлении каждого разрешающего импульса на управляющем вкоце схемы

3 совпадения пуассоновская последовательность импульсов от источника 1, поступающая на второй вход элемента 3 И, в течение времени Т проходит на вкоц счетчика 5 импульсов и на первый (записывающий) вкоц блока 9 памяти. Счетчик импульсов 5 подсчитывает количество импульсови" (Т), поступивших на его вход за время Т. С выхода счетчика 5 импульсов это число импульсов поступает на первый вход блока 6 сравнения, где сравнивается со значением К, вводимым через его второй вход, являющийся первым вхоцом устройства. При и" (Т)=И блок 6 сравнения выдает на первый, вход блока 7 (блока И) сигнал, соответствующий цифре 1, а при и" (Т) К - сигнал, соответствующий цифре О..При поступлении на первый вход элемента 7 цифры 1, а на второй его вход разрешающего сигнала с элемента 8, возникающего в интервалах между импульсами генератора 4 прямоугольнык импульсов, на выкоде элемента 8 формируется сигнал, поступающий на второй (воспроизводящий) вкоц блока 9 памяти. По этому сигналу на выкоце блока 9 памяти воспроизводится послецовательность из и (Т) = и

4 I импульсов, записанных за время Т следования., разрешающего импульса, вырабатываемого генератором 4 прямоугольных импульсов . Указанная последовательность импульсов поступает на второй вкоц устройства, rae наклацывается на поток меток с выхода блока 1 2, распо6 б лагаясь между двумя метками — поло-жительной и отрицательной, которые характеризуют начало и конец заданного временного интервала длительностью T.

Когда.на первый вход элемента 7 поступает цифра О, что имеет место при и (Т) ФМ, элемент 7 даже при наличии на его втором вкоде разрешающегосигнапа с выхода элемента 8 не выдает сигнал на второй (воспроизводящий) ахоп блока 9 памяти . В этом случае на втором выкоде устройства будет формироваться только поток калиброванных меток, поступающих с выхода блока 12. Когда за время следования одного из последующих прямоугольнык импульсов, вырабатываемык геФормула и з о б р е т е н и

7 8408 пульсов, выхоцы которого соединены соответственно с входом первого элемента

И и со входом управляемого генератора случайных цвоичных разряцов, о т л ичающи йс я тем, что. сцелью расширения класса решаемых задач за счет получения потока Бернулли, в него дополни» тельно введены генератор прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, блок срав- нения, второй элемент И, элемент НЕ, блок памяти, цва переключателя .и блок дифференцирования, причем выход управляемого ге-. нератора случайных- двоичных разрядов подключен к размыкающему контакту перво- . го переключателя замыкающий контакт ко.

15 торого соединен с управляющим входом первого элемента И, выход которого подключен к первому axogy счетчика импульсов и подвижному контакту второго переключателя, размыкающий контакт которого соединен с первым выходом генерато56 8 ра, а замыкающий контак второго переключателя иоцключен к первому входу блока памяти, выход которого является вторым выхоцом генератора, выход счетчика импульсов через блок сравнения соецинен с первым входом второго элемента И, выхоц генератора прямоугольных импульсов соединен с замыкающим контактом первого переключателя и входом элемента НЕ, выхоц которого соединен со вторым вхоцом второго элемента И и с входом блока дифференцирования, выход которого поцключен ко второму выходу генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бобнев М.П.Генерирование случайных сигналов. М., Энергия", 1971.

2. Авторское свицетельство СССР №211163, кл. 8 06 F 1/02, 1966 (прототип) .

Составитель A. Карасов

Редактор Т.Киселева Техред Н. Келушак Корректор Г. Назарова

Заказ 4765/70 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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