Генератор случайного процесса

 

CoIo9 С©ввтскни

Соцналнстнчвскни

Рвслублнк

onисА ие

ИЗОБРЕТЕпИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п>898407 (61)Дополнительное к авт, сеид-ву 9752311 (22) Заявлено 2704,79 (21) 2759103/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.0182. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 1501,82 (511M. кл.

G F 1/02

G 07 С 15/00

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

f 931 УДК 681 . 3 25 (088.8j

Л.В.Боброва, Н.В.Киселев, A.A.Ïîòàn1íêî, А.Г.Снегурова и Е.Г.Якубовский (72) Авторы изобретения

4 г

Северо-Западный заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к вычислительной технике.

По основному авт.св. Р 752311 известен генератор случайного процесса, содержащий источник опорного напряжения, блок регистрации, датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу блока сравнения, а первый вход датчика случайного сигнала объединен с первым управляющим входом первого ключа и подключен к выходу блока сравнения, выход первого ключа соединен со входом блока развертки и, кроме того, счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функциональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами блоКа памяти, элемента памяти и блока развертки, выход которого соединен также с первым входом снетчика, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователя соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти и первым управ ляющим входом второго ключа, второй, управляющий вход которого объединен со вторым входом блока памяти, со вторым входом датчика случайных сигналов, со вторым управляющим входом первого ключа, и подключен к первому выходу счетчика, второй выход которого подключен к третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа, третьему управляющему входу второго ключа, четвертый вход которого объединен со входом блока регистрации и подключен к выходу второго ключа, информационный вход которого подключен к выходу элемента памяти, вход которого соединен с выходом первого ключа (11 .

Недостатком этого устройства является то, что моделируемые нм процессы обязательно стационарны.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей генератора за счет моделирования нестационарных случайных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайного процесса введены дополнительный блок памяти и коммутатор, вход которого соединен с выходом счетчика, а выходы коммутатора соединены со входами дополниЗ0 тельного блока памяти, выходы которо898407 го соединены со второй группой входов функционального преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема генератора.

Генератор содержит датчик случайного сигнала 1, соединенный с первым входом блока 2 сравнения и через первый ключ 3 — с последовательно соединенными элементом 4 памяти, вто рым ключом 5 и блоком 6 памяти, при этом к выходу ключа 3 подключен блок

7 регистрации, с блоком 8 развертки, выход которого соединен с первым входом функционального преобразователя

9, ко второму входу которого подключен выход элемента 4 памяти, а к третьему — выход блока 6 памяти. Выход блока 8 развертки подключен также к первому входу счетчика 10, ко второму входу которого подключен выход источника 11 опорного напряжения, счетчик 10 предназначен для фиксации смены уровней ступени напряжения блока 8 развертки, что достигается появлением сигнала на первом выходе и фиксациеи уровня последней ступеньки путем сравнения с постоянным уровнем источника 11 опорного напряжения,что достигается появлением сигнала сброса на втором выходе счетчика 10. Первый выход счетчика 10 соединен с первыми управляющими входами блока

6 памяти, ключей 5 и 3 и датчика 1 случайного сигнала, а второй выход — со вторыми управляющими входами ключей 3 и 5, управляющим входом датчика 1 случайного сигнала и со вторым управляющим входом 6 памяти.

Функциональный преобразователь

9 предназначен для моделирования заданной двумерной плотности w(х<,х,,) моделируемого случайного процесса х(г) (здесь две переменные х „ и х — значения процесса в любых двух сечениях, а параметр 7 — величина интервала между двумя сечениями процесса).

Выход функционального преобразователя 9 подключен ко второму входу блока 7 сравнения, который предназначен для сравнения: больше ли напряжение первого входа, чем напряжение второго входа, и в случае выполнения этого условия выдается сигнал, который с выхода блока 2 сравнения подается на второй управляющий вход ключей 3 и 5, блок 6 памяти и управляющий вход датчика 1 случайного сигнала. Генератор содержит также коммутатор 12, вход которого соединен с выходом 10 и дополнительный блок 13 памяти, управляющие входы которого соединены с.выходами коммутатора 12, выходы блока 13 памяти подключены к управляющим входам функционального преобразователя 9.

Работа генератора основана на следующих предпосылках.

Генерируются последовательность значений стационарного случайного процесса х (г ),x (t ),...,x(t„) по заданной двумерной плотности вероятности

w (x ., х„,

3 где х.,х - значения процесса в лю1 бых двух сечениях и tt! т — интервал между ними (t>-t „), используя метод статйстических испытаний

В качестве очередного значения случайного процесса х„=- x(г;) выбирается тот член имеющейся выборки равномерного случайного числа, для кото35 рого выполняются неравенства х с и(х„, х„, v ) (1) где т — интервал между -ым и (i — < ) -ым сечениями, предполагается конечность этого интервала;

1х„ „ - промоделированные значения генерируемого случайного процесса; (х „ — часть выборки равномерно25 го случайного числа (1с = 1,2...п) к(х;г„-„,х > x ) — плотность вероятности моделируемого процесса, причем она меняется вместе с изменением номера моделируемого

30 значения реализации случаиного процесса.

Генератор работает следующим образом.

Предварительно значение первой двумерной плотности вероятности и(х., x;,С ), зависящей от параметра выставляется на функциональном преобразователе 9, имеющем три входа: первый — для параметра, второй для аргумента х. и третий — для ар-. гумента х и одйн выход для значения

1 функции плотности вероятности и(х -, x„., i) .

Первоначальное положение ключа 3 замыкает цепь датчик 1 случайного сигнала — блок 8 развертки, а положение ключа 5 размыкает цепь элемент 4 памяти — блок 6 памяти.

В блоке 13 памяти записаны значения плотностей вероятности к(х„. щ x„, i<) для разных Тц .

1- y, Запуская датчик 1 случайного сиг-. нала, получаем на выходе его первый члеи равномерной случайной выборки напряжения х, который поступает на первый вход блока 2 сравнения и согласно первоначальному положению,ключа 3 на вход элемента 4 памяти и блока 8 развертки. С выхода элемента 4 памяти напряжение х„ поступает на второй вход функциойального преобра60 зователя 9, а с выхода блока 8 развертки снимается напряжение, пропорциональное значению параметра i двумерной плотности вероятности и(х,х „, ;) и поступает на первый

65 вход функционального иреобразовате898407 ля 9, на третьем входе которого будет нулевое напряжение согласно первоначальному положению ключа 5.

С выхода функционального преобразователя последовательно снимаются напряжения, пропорциональные значениям двумерной плотности вероятности в точках (О,x„,4)...,,(О,x, q ),..., (О,x, ) и поступают на второй вход блока 2 сравнения. Одновременно счетчиком 10 фиксируются смены ступенек напряжений блока 3 развертки и после каждой смены появляется сигнал на первом выходе, который, поступая на первый управляющий вход ключа 3, размыкает цепь датчик 1 случайного сигнала — блок 8 развертки и> поступая на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала, обеспечивает появление на его выходе случайных равномерных уровней х„, х„к,...,хС„„ к которые поочередно по- 2О ступают на йервый вход блока 2 сравнения. Таким образом, в блоке 2 сравнения сравнивается система неравенств х ) и (х., r„, X, ix) (2)

25 противоположных неравенствам (1).

Если хоть одно из этих неравенств выполнено, то х1 отбрасывается,как непригодный члей для моделирующего gg случайного процесса. Тогда с выхода блока 2 сравнения поступает сигнал как на управляющий вход датчика 1 случайного сигиала, обеспечивая выдачу нового случайного уровня х, так и на второй управляющий вход ключа 3, замыкающего его и тем самым обеспечивающего прохождение напряжений хк через элемент 4 памяти на второй вход функционального преобразователя 9, на вход блока В.разверт- 4О ки, начинающего генерировать ступеньки напряжений, пропорциональных значениям параметра и поступающих на первый вход функционального преобразователя 9. Если же ни одно из сис-ф5 темы неравенства (2) не выполняется, то х принимается в качестве первого члена моделируемого случайного процесса, на втором выходе счетчика 10 появляется сигнал, который, поступая на второй управляющий вход ключа 5, замыкает его и сигнал элемента 4 памяти поступает на вход блока 6 памяти и блока 7 регистрации.

Блок 6 памяти состоит из к- ячеек.

Кроме того, сигнал с выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала и на вход коммутатора 12, с первого выхода последнего сигнал подается на первый управляющий вход блока 13 па- 6Q мяти, по которому на выходах блока

13 появляются сигналы пропорциональные значениям второго семейства плотности вероятности и(х r„.„, хк,C< ), которые, поступают на управляющие 65 входы функционального преобразователя 9, обеспечивают моделирование им второго семейства двумерных плотностей вероятности.

Работа генератора, уже прогенерировавшего к членов моделируемого случайного процесса и выбирающего и+1 член.

С выхода датчика 1 случайного сигнала напряжение х; через ключ 3 и элемент 4 памяти поступает на второй вход функционального преобразователя 9. Кроме того, напряжение х,поступая на вход блока 8 развертки,запускает его, и с выхода последнего на первый вход функционального преобразователя 9 поступает напряжение, пропорциональное параметру,это же напряжение поступает на вход счетчика 10. Счетчик 10, фиксируя смену ступени напряжения блока 8 развертки, выдает сигналы с первого выхода, которые, поступая на первый вход ключа 3, размыкают цепь датчика 1 случайного сигнала - элемент 4 памяти, поступая на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала, обеспечивая появление на входе блока сравнения напряжений, пропорциональных х, х,...х, и, наконец, поступая на уйравляющий вход блока 6 памяти, соединенного с третьим входом функционального преобразователя 9, обеспечивают появление на нем напряжений, пропорциональных х „ „ . Сброс блока памяти осуществляется через второи управляющий вход по сигналу или с выхода блока 2 сравнения, или со второго выхода счетчика 10. Таким образом, с выхода функционального преобразователя 9 снимаются напряжения, пропорциональные w (х„-, x;, <„ ), и (Х1- яx„.э1g)в.. ° эw(x;r вх<1!к) которые,. поступают на второй вход блока 2 сравнения, сравниваются с равномерными напряжениями х „, х,... х соответственно. Если хоть одйо из неравенств (2) выполняется, испытуемое х отбрасывается. Это до1 стигается тем, что с выхода блока

2 сравнения сигнал поступает на управляющий вход датчика 1, и второй управляющий вход ключа 3, замыкающего цепь датчик 1 — элемент 4 памяти.

Далее цикл повторяется для нового испытуемого. Если .же ни одно из неравенств (2) не выполняется, сигнал со второго выхода счетчика 10 поступает на второй управляющий вход ключа 5, цепь элемент 4 памяти — блок

7 памяти замыкается, и напряжение х„ регистрируется блоком 7 памяти как п+1 член моделируемого случайного процесса. Кроме тогб, х„ записывается в блок памяти, а сигнал со второго выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1, который выдает новое напряжение х. Прове898407

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 11949/64 Тираж 731 ПоДписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ряется, может ли это напряжение быть принято n+2 членом моделируемого случайного процесса. Если может, то на втором выходе счетчика 10 появляется сигнал, по поступлению которого на вход коммутатора 12, появляется сигнал на одном из его выходов, поступающий на один из управляющих входов блока 13, по которому блок 13 выдает на управляющие входы функционального преобразователя 9 значения некоторого семейства двумерных плотностей вероятности w (х„ „,х„, 7 ), обеспечивая моделировайие функциональныи преобразователям 9 именно этого j-того семейства двумерных плотностей вероятности.

Таким образом, предлагаемый генератор дает возможность моделировать случайные процессы с любой заданной двумерной функцией распределения,в то время как известные генераторы моделируют случайные процессы по одномерным функциям распределения, либо по одномерным и корреляционным функциям. При этом вид заданного семейства двумерных плотностей меняется, что обеспечивает нестационарность моделируемого процесса.

Генератор случайного процесса по авт.св. Р 752311, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расши,О рения функциональных возможностей генератора за счет моделирования нестационарных процессов, оН содержит дополнительный блок памяти и коммутатор, вход которого соединен с выходом счетчика, а выходы коммутатора соединены со входами дополнительного блока памяти, выходы которого соединены со второй группой входов функционального преобразователя.

Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р752311, кл. G 06 F 1/02,G 07 С 15/00, 1976 (прототип).