Многоканальный генератор случайных величин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 23. 11. 78 (21) 2687555/18-24 f $$) +. КЛ з

Союз Советских

Социалистических . Республик

G 06 Г 7/58 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.1082. Бюллетень ¹ 38

{531УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания 15.10. 82 (72) Авторы йзобретения

Э. A. Баканович, Н. А. Волорова и A. Н, Поп (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54 1 МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зовано для решения задач моделирова ния систем с учетом случайных внешних возмущающих факторов и случайных .параметрических отклонений объектов, а также для создания стохастических вычислительных машин, при моделиро- вании случайных процессов и для построения многоканальных датчиков случайных чисел..

Известны способы и устройства.. формирования системы случайных величин с заданными статистическими харак теристиками.

Известен способ формирования случайных величин, заключающийся в нелинейном преобразовании исходного случайного процесса, Причем попарные произведения характеристик преобразователей ортогональны . двумерной плотности вероятностей исходного случайного. процесса (1 ).

Однако этот способ не позволяет получать случайные величины с заданным многомерным законом распределения вероятностей.

Известен способ Формирования случайных сигналов с заданным многомерным законом распределения вероятностей, заключающийся в формировании совокупности независимых нормальных случайных процессов, из которых статистически выбирают один в каждый момент времени и умножают на определенный весовой коэффициент f2).

Однако этот способ не обеспечивает точного воспроизведения заданного многомерног закона распределения вероятностей. -Кроме того, для его осуществления требуется использование большого количества первичных источников случайных сигналов, что усложняет его аппаратурную реализацию.

Известен многоканальный генератор случайных чисел, который содержит первичный источник случайных импульсов, блок формирования импульсов, Фильтр низких частот, ключ, амплитудный селектор, блоки памяти, матричный переключатель, многофазный ждущий мультивибратор, регистр сдвига импульсов, делитель частоты и блок управления (3).

25 Однако „î устройство не позволяет получать случайные числа с произвольным заданным многомерным законом распределения вероятностей, так как обеспечивает формирование тольko независимых случайных чисел.

9 ббб91

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для реализации способа формирования системы независимых случайных величин, заключающегося н нелинейном преобразонании суммы случайных сигналов, 5 олин из которых имеет равномерное распределение, а другой — произволь= нов, причем нелинейное преобразование производится в соотнетствии с периодической функцией, период кото- 10 рой равен области существования одного из исходных случайных сигналов (4 ).

Однако устройство позволяет получать только независимые случайные величины. Это существенно сужает фун-15 кциональные н ззможности устройств такого типа, так как на практике обычно требуется моделировать системы случайных величин с заданными корреляционными .связями. Кроме того, при решении многих задач необходимо моделировать системы случайных величин с произвольными заданными многомерными законами распреле 1ения вероятностей. Использование известного технического решения не позноляет обеспечить формирование системы случайных величин с произвольнйм заданным многомерным законом распределения вероятностей.

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей путем воспроизведения произвольных задан ных многомерных законов распределения вероятностей.

Поставленная цель достигается тем,35 что в многоканальный генератор случайных величин, содержащий датчик случайного напряжения, группу блоков динамической памяти, датчик ранномерно распределенных временных иятерва- 4П лов, введены лешифратор и коммутатор, причем вход дешифратора соединен с выходом датчика .случайного напряжения, а выходы дешифратора подключены к первым входам группы блоков дина- 45 мической памяти, а также к входу KQM мутатора и к входам датчика равномерно распределенных временных интервалов, выход которого соединен с вторыми входами группы блоков динамической памяти, выходы группы блоков динамической памяти подключены к информационным входам коммутатора, выходы которого являются выходами генератора.

На фиг. 1 принелена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит датчик 1 слу чайного напряжения, дешифратор 2,. группу 3 блоков 3,, 3>, ..., 3, 60 динамической памяти, датчик 4 равномерно распределенных временных интервалов, коммутатор 5.

Выход датчика 1 случайного напряжения соелинен с входом дешифрато- 65 ра 2, выходы которого подключены к первым входам группы 3 блоков 3„, 31, ..., 3„,>динамической памяти, к управляющему нходу коммутатора. 5, а также к входу датчика 4 равномерно распределенных временных интервалов.

Выход датчика 4 подключен к вторым вхвдам группы 3 блоков 3, 32, 3 > динамической памяти, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора 5.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 случайного напряжения вырабатывает периодически случайное напряжение, значения которого подчиняются равномерному закону распределения вероятностей.

С выхода датчика 1 случайное напряжение поступает на вход дешифратора 2, представляющего собой блок компараторов, производящих сравнение сИгнала U> с эталонными напряжени.ями 1> . 2Ьо, ..., MhU. При совпадении случайного напряжения 1); с соответствующим эталонным напряжением на i-ом выходе дешифратора вырабатывается потенциальный сигнал (уровень напряжения), который поступает на первый вход блока 3;, а также на вход датчика 4 равномерно распределенных временных интервалов и на управляющий вход коммутатора 5.

С момента получения. потенциального сигнала с i-го выхода дешифратора 2 н блоке.3., представляющем со1 бой генератор тактовых импульсов, счетчик адреса и запоминающее устройство, запускается генератор тактовых импульсов и начинается последовательное считывание кодов зйачений составляющих х,;, х ;, ..., х„„. многомерной случайной величины. Одновременно датчиком 4 начинается выработка случайного временного интервала в диапазоне от О до Т; . Сигналы с выходов запоминающего устройства не передаются на информационные нходы коммутатора 5 до тех пор, пока не закончится формироваиие случайного временного интервала 7; в датчике 4 равномерно распределенных временных интервалов. По окончании формирования случайного временного интервала Г„ с выхода датчика 4 поступает импульсный сигнал на вторые входы блоков 3. Этим сигналом прекращается формирование тактовых импульсов в блоке 31 с динамическим считыванием, фиксируется текущее значение кодов х,1 (Ц) ю х1 ° () У ° аг, xt> (4 )э, разрешается передача этих кодов с выходов блоков 3; на информационные входы коммутатора 5 и обнуляется счетчик адреса. Коммутатор 5, который при помощи сигнала с выхода дешифратора 2 настроен на передачу на выходы устройства кодов с выходов блоков 3., 5

966691 передает сформированные значения

x11("Л) х2i(1) ° "» x (») Ha BHxorlH устройства.

По окончании цикла формирования многомерной случайной величины вырабатывается новое значение случайного напряжения U> и процесс выработКи значений х„, x2, ..., х„ повторяется.

:Каждый из блоков 3; содержит и эле-- .ментов памяти, н первом хранятся значения составлявщей х; но втором — зна-1О чения х „ и т.д.

Математическое обоснование принципа работы многоканального генератора случайных величин -заключается н следующем. 15

Для системы случайных величин х = (x л, х2, ..., х„), описываемой

"» э адан ной многомерной фу нкц ней. распределения вероятностей F(x„, х», х„), некоторому значению величины 2;, распределенной на интервале от 0 до 1, соответствует нескольК0 наборов. зйачений $x,„., х2;, x„„),óäoâëåTâîðÿþùèõ условию

F(Xl>э х2„в ° ° ° ° x»» ) = 2; (1) 25

Присвоим этим наборам номера от

0 до К . и поставим в соответствие

1 каждому из наборов равностоящие моменты времени йо, С „, ..., и,. Для того, чтобы формировать значейия си- ЗО сТеМН случайных Величин 1х1 х 2 хп), необходимо формировать н ,моментй времени й,», t1, ..., t,. значенияя х„;(й), х2„(t), ..., хл,; (t) и статистйчески вйбирать один набор н момент времени Т, равномерно распределенный на интервале от 0 до .т; = е,.

Формирование значений х1,(t), x2„(t), ..., х „; (t) осуществляется блоком 3 с динамическим считыванием.

Значения кодов хл„, х2„, ..., хп,заранее вычисляются исходя из уравнения (1). При этом настройка устройства на формирование системы случайных величин 1х 1, х 2 ..., х и ) с заданным

45 многомерньж законом распределения вероятностей осуществляется путем записи соответствующих кодов в блоки

31, 3 2 ..., 3»»». Вычисление кодов х2, х2, ..., х„„выполняется заранее 50

2 » 21 . вручную или с п™омощью ЭВМ.

Маг дискретности Ьд при дещифрировании случайного найряжения определяется количеством уровней квантования М значений функции

F (х1> х2 . ° ° ° хп) hu = - Е

Ппс где <1m„„- максимальное значение случайного напряжения U.

Введение новых блоков и связей между ними позволяет расиирить фун- . кциональные воэможности устройства.

Формула изобретения

Многоканальный генератор случайных величин, содержащий датчик случайного напряжения, группу блоков динамической памяти, датчик равномерно распределенных временных интерналов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем воспроизведения прОиэвольных заданных многомерных законов распределения вероятностей, он

1 содержит дополнительно дешифратор и коммутатор, причем вход дешифратора соединен с выходом датчика случайного напряжения, а выходы де»»»ифратора подключены.к первым входам группы блоков динамической памяти, а также к управляющему входу коммутатора и к входам датчика равйомерно распределенных временных интервалов, выход которого соединен свторыми входами группы блоков динамической памяти, выходы. группы бло- ков динамической памяти подключены к информационным входам коммутатора, выходы которого являются выходами генератора.

Источнихи информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 381080, кл. G Об G 7/52,, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 391576, кл. G 06 G 7/52, 1972.

3. Авторское Свидетельство СССР

9 534775, кл. G 07 С 15/00, 1975. .4. Авторское свидетельство СССР

9 336670, кл ° G 06 G 7/52, 1970 (йрототий) .