Генератор непрерывных случайных величин

 

Г.Г. Гершелис, И.И. Безуглый, А,Н. Каменцев и А.И. Свительский (72) Авторы изобретеиия

Военная артилерийская ордена Ленина Краснознаменная академия им. M.È, Калинина (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР НЕПРЕРЫВНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использованов специализированных и универсальных вычислительных машинах при проведении. машинных имитационных экспериментов, в которых требуется моделировать непрерывную случайную величину.

Известен генератор непрерывных случайных величин, содержащий блоки памяти, цифроаналоговый преобразователь, датчик случайных чисел, генератор гар-1О монического сигнала, интегратор, ге- нератор линейного напряжения, сумматор, умножитель, логические элементы (1).

Недостатком генератора является . его сложность.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор непрерывных случайных величин содержащий блок памяЭ

20 ти, блок сравнения, элементы И, генератор напряжения, переключатель, индикатор, датчик случайных чисел, функциональный преобразователь f2).

Однако это устройство позволяет получать случайные числа с неизменным диапазоном, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей генератора за счет изменения диапазона моделируемых случайных чисел.

Поставленная цель достигается тем, что генератор непрерывных случайных величин, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соеди- . нен со входом датчика случайных чисел и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого через первый блок памяти подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого подклю" чен к выходу датчика случайных чисел, введены второй и третий блоки памяти, третий элемент И, первый и второй элементы задержки, умножитель, сумма877534

15

В качестве генератора ступенчато"о напряжения могут быть использованы блок переменных коэффициентов

25 или электронный мультикомпаратор, позволяющие воспроизводить ступенчато возрастающие функции.

На чертеже приведена блок-схема.

Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен со входом датчика 2 случай35 ных чисел, равномерно распределенных в интервале (О, 1), через первый элемент 3 задержки со счетным входом триггера 4 и v. первым входом первого элемента И 5. Выход датчика 2 случайных чисел соединен с первыми входами второго 6 и третьего 7 элементов

И. Единичный выход триггера 4 соединен со вторыми входами первого 5 и второго 6 элементов И. Нулевой выход триггера 4 соединен со вторым входом

45 третьего элемента И. 7. Выхбд первого элемента И 5 соединен с первым входом генератора 8 ступенчатого напряжения. Выход второго элемента И 6 через первый блок 9 памяти соединен с первым входом блока 10 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератор 8 ступенчатого напряжения и через формирователь 11 импульсов к счетному входу счетчика 12, 55 вход "Установка" которого через второй элемент 13 задержки .соединен со входом генератора 8 ступенчатого .

40 тор, формирователь импульсов, счетчик дешифратор и триггер, счетный вход . которого через первый элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, ° единичный выход триггера соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, нулевой выход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу датчика случайных чисел, выход блока сравнения соединен со вторым входом генератора ступенчатого напряжения, А с управляющим входом дешифратора и через второй элемент задержки со входом "Установка",счетчика, счетный вход которого через формирователь импульсов подключен к выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход счетчика подключен ко входу дешифратора, выход которого соединен со входами второго и третьего блоков памяти, выходы которых соединены соответственно с первыми входами сумматора и умножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход умножителя соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом генератора.

4 напряжения, с управляющим входом дешифратора 14 и с выходом блока 10 сравнения. Выход счетчика 12 через дешифратор 14 соединен со входами второго 15 и третьего 16 блоков памяти, выходы которых соединены с первыми входами умножителя 17 и сумматора 18. Выход третьего элемента

И 7 через умножитель соединен со входом сумматора 18, выход которого является выходом устройства.

Генератор 8 ступенчатого напряжения последовательно, начиная с исходного положения, при котором напряжение на его выходе равно нулю, воспроизводит ступенчато возрастающее напряжение, пропорциональное величинам, Р +Р2)...,Р +Р + °,.+Р,..., P + + 1 . . 4

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении триггера 4 элементы 5 и 6 открыты, элемент И 7 з акрыт. Импульс, вырабатываемый генератором 1 при пуске, проходит через элемент И 5 и запускает. генератор 8 ступенчатого напряжения, а также побуждает датчик 2 выдать случайное число R которое проходит через элемент И 6 на вход блока 9 памяти и на блок 10 сравнения. Этот же импульс через элемент 3 задержки поступает на триггер 4 и переключает его. При этом закрываются элементы И 5 и 6 и открывается элемент И 7. Время задержки необходимо для того, чтобы переключение элементов И не произошло раньше того, как будет запущен генератор 8 и случайное число R поступит на вход блока 9 памяти.

С выхода генератора 8 на второй вход блока 10 сравнения последовательно поступают скачки напряжения, значения которых пропорциональны величинам (1) . В блоке 10 сравнения эти величины в той же последовательности сравниваются с числом R. Блок 10 сравнения выдает сигнал только в том

5 8775 случае, когда удовлетворяется одно из неравенств

R <Р„

g, <Д„+P

R < Я + Р + . +Р

R cP„+P + Р

К Р1 2 9

Формула изобретения сел и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого через первый блок памяти подключен к выходу второго Элемента И, первый вход которого подключен к выходу датчика случайных чисел;;, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет изменейия диапазона;моделируемых: случайных величин, оно содержит второй и третий блоки памяти, третий элемент

И, первый и второй элементы задержки, умножитель, сумматор, формирователь импульсов, счетчик, дешифратор и триггер, счетный вход которого через первый элемент задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, единичный выход триггера соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, нулевой выход триггера соединен с первым входом третьего

Если удовлетворяется неравенство 1О то, в силу последовательности проверки неравенства(2), это означает что выполняется также неравенство

Р +Р +...+Р <Р.<Р «Р+,.+Р. -1

С другой стороны, P(P„+P + «P <К<Р Р+

+Р ) =Рj.

Блоки 11,12, 14 предназначены для того, чтобы определить случайную величину

1(с вероятностью 1 и интервал(1(+1-1(° )

3 3

Ступенчато возрастающее выходное 25 напряжение генератора 8 подается на вход формирователя 11 импульсов. При каждом скачке напряжения формирователь 11 выдает импульс. В качестве формирователя импульсов можно использовать дифференцирующее устройство. Импульсы накапливаются в счет чике 12. Число накопленных в счетчике

12 импульсов является адресом, по которому в блоках 15 и 16 записаны величины )(и Х +,1 — Х соответственно. Содержимое .счетчика 12 подается в блоки 15 и 16 через дешифратор 14„

Из блока 15 величина Х поступает в сумматор 18, а из блока 16 величина

Х +,1-Х 1 в блок 17 умножения.

В момент, когда выполняется неравенство (3), число импульсов в счетчике 12 равно . В этот момент выходной сигнал блока 10 сравнения 45 поступает на второй вход дешифратора

14 и разрешает выдачу адреса из счетчика 12 в блоки 14 и 15. Одновременно выходной сигнал блока сравнения поступает на вход генератора 8 ступен- 5о чатого напряжения и через элемент

13 задержки на вход "Установка" счетчика 12 . Под действием этого сигнала генератор 8 возвращается в исходное положение и очищается счетчик 12.

Время задержки необходимо для завершения процесса в дешифраторе 14 и блоках 15 и 16 до того, как очистится счетчик 12.

34 6

Второй импульс генератора 1 побуждает датчик 2 выдавать второе случайное число R, которое через открытый элемент И 7 (элементы И 5 и 6 закрыты) поступает на вход блока 17 умн лужения.

Величина, равная произведению(Х „-1(-)р

1+ поступает в сумматор 18, где склады- " вается с величиной Х и формируется случайное число Х, Одновременно второй импульс генератора 1 через элемент 3 задержки поступает на счетный вход триггера 4 и переключает его. Вследствие этого элемент И 7 закрывается, элементы И 5 и 6 открываются1 и устройство готово к циклу выработки очередного случайного числа.

Таким образом, устройство позволяет принципиально точно моделировать непрерывные случайные величины, кривая распределения которых задана в виде гистограмма или аппроксимирована ступенчатой линией, и для его реализации могут быть использованы стандартные узлы и элементы аналоговой и аналого-цифровой вычислительной техники, что расширяет область его применения, Генератор непрерывных случайных величин, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом датчика случайных чи7 8 элемента И, второй вход которого подключен к выходу датчика случайных чисел, выход блока сравнения соединен со вторым входом генератора ступенчатого напряжения, с управляющим вхо" дом дешифрат0ра и через второй элемент задержки со входом "Установка" счетчика, счетный вход которого через формирователь импульсов подключен к выходу генератора ступенчатого напряжения, а выход счетчика подключен ко входу дешифратора, выход которого соединен со входами второго и третьего блоков памяти, выходы

77534 8. которых. соединены соответственно с первыми вхрдами сумматора и умножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход умножителя соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом генератора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1р 1; Авторское свидетельство СССР

11 507874, кл. 8 06 8 7/26, 1974., 2. Авторское свидетельство СССР

11 444176, .кл. G Об F 1/02, 1973 (прототип).

Составитель А. Карасов

Редактор Е. Петраш Техред А,Бабинец Корректор Г, 11азарова

Заказ 9616 73 Тираж 74я 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