Генератор коррелированной последовательности случайных чисел Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

8 Изобретение относится квычислительной технике и может быть испол зовано в технике статистического .моделирования. Известен генератор случайных чи сел, содержащий принцип авторегрессии l. Недостатком этого генератора является его низкая эффективность. Наиболее близким к изобретению является генератор коррелированной последовательности случайных чисел содержащий регистр числа, генератор тактовых импульсов, генератор нормально распределенных случайных чисел, элемент задержки, квадратор, сумматор, умножители 2. Однако этот генератор не позволяет получить гамма и.ХИ-распределения и распределение Вейбулла. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет получения гаммараспределения, ХИ-распределения и распределения Вейбулла. Для достижения поставленной цели в генератор коррелированной последо вательности случайных чисел, содержащий сумматор, выход которого является выходом генератора и соединен с входом элемента задержки, вы ход которого соединен с первым входом сумматора, первый регистр числа, выход которого соединен с первым входом первого умножителя и с входрм квадратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя,: выход которого соединен е вторым входом сумматора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом генерат ра нормально распределенных случайных чисел, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя выход которого соединен с третьим входом сумматора, введены второй, третий и четвертый регистры числа, блок возведения в степень, третий и четвертый умножители, вычитатель и блок вычисления обратной величины вход которого соединен с выходом элемента задержки и с информатронны входом блока возведения -в степень, вход показателя степени которого со динен с выходом второго регистра числа, а выход блока возведения в степень соединен с первым входом третьего умножителя, второй вход 382 которого подключен к выходу третьего регистра числа, а выход третьего умножителя соединен с входом вычитаемого вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход четвертого регистра числа соединен с первым входом четвертого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины, а выход четвертого умножителя соединен со входом уменьшаемого вычитателя. На фиг. 1 приведена структурная схема генератора; на фиг. 2 - схема нелинейного преобразователя. Генератор содержит регистр 1 числа, умножитель 2, квадратор 3, умножитель 4,генератор 5 нормально -распределенных случайных чисел, генератор 6 тактовых импульсов, сумматор 7 с выходом 8, элемент 9 задержки, нелинейный преобразователь 10, состоящий ИЗ блока 1 1 выч-исле- / ния обратной величины с выходом 12, умножителя 13, регистра 14 числа, вьгвычитателя 15 с выходом 16, блока 17 возведения в степень, регистра 18 числа, умножителя 19, регистра 20 числа. Генератор работает следующим образом. Генератор 6. тактовых импульсов возбуждает генератор 5 нормально распределенных случайных чисел. В ре- . гистре 1 устанавливается постоянное число, которое поступает на первый вход умножителя 2. Это число перемножается с нормальным случайным числом с генератора 5. Постоянное число с выхода регистра 1 возводится в квадрат в квадраторе 3 и поступает на первый вход второго умножителя 4. Предьщущее генерированное число с вьгхода 8 запоминается в элементе задержки 9 на один такт и поступает на вход нелинейного преобразователя, характеристика которого, т.е. зависимость его выхода от входа, имеет вид монотонно убывающей функции. Таким образом, на его выходе будет отрицательное число, если предыдущее .число в коррелированной последовательности большое, и положительное число, если предьщущее число ма.-лое. ПреДьщущее число поступает также на вход сумматора 7, на другие входы которого поступают числа с 3 выходов умножителей 2 и 4, На выход сумматора 7 вырабатывается следующее число в коррелированной последо вательности как сумма трёх слагаемы Нелинейный преобразователь 10, предназначенный для получения коррелированных последовательностей с гамма-распределением, ХИ-распреде леиием м распределением Вейбулла, р ботает следзпощим образом, Из поступающего на вход 12 преоб разователя 10 числа образуется обратное ему число, которое в четвертом умножителе 13 умножается на запоминаемое в четвертом регистре 14 число. Произведение поступает на первый вход вычитателя 15. В блоке 17-возведения в степень поступакнцее на его первый вход число с входаПреобразователя 10 возводится в степень, причем показател степени задается вторым регистром 18. В третьем умножителе 19 перемножаются степень предьиущего числа в последовательности и число, за поминаемое в третьем регистре 20. Произведение, поступающее на второй вход вычитателя, вычитается из числ поступающего на его первый вход, и разность подается на выход .16 пре образователя 10.. Конкретный пример предлагаемого преобразователя и варианты нелинейного преобразователя - его осуществление при помощи периодически импульсов одинаковой формы, но различной амплитуды и полярности. В этом случае вре блоки .(генераторы независимых нормально распределенн по амплитуде импульсов, генераторы тактовых импульсов, датчики импульсов постоянной амплитуды, сумматоры и устройства вычитания ампли туд импульсов, устройства умножения и деления двух импульсов, устро ства логарифмирова1|ия, УООВ, квад384 . . ; раторы) , в совокупности составл.чгащие предлагаемое изобретеккег. телквчески осуществимы многочисленными известными путями. Второй конкретной возможностьк} является осуществление предлагаемого изобретения на базе микропроцессора. Тогда преобразования 4 проводимые в предлагаемом устройстве, проводятся в цифровой форме, а цифроаналоговый преобразователь на выходе микропроцессора обеспечивает получение случайных величин с непрерывно меняющимися значениями. Таким образом, изобретение позволяет расщирить функциональные возможности преобразователя за счет получения коррелированных последовательностей случайных чисел с более сложными, по сравнению с нормальными одномерными распределениям.и. Генератор позволяет получить коррелированные последовательности случайных чисел с различными одномерными распределениями. К достоинствам преобразователя относится также возможность получить коррелированные последовательности случайных чисел с отличными от нормального одномерными распределениями прямо из последовательности независимых нормальных чисел, минуя их промежуточное преобразование в последовательность чисел с необходимым распределением, но независимых друг эт друга. Дпя получения ка эдого коррелированного числа с нужным распределением требуется лишь одно независимое нормальное число. Эконо о1ческий эффект от использования изобретения заключается в экономии времени, затрачиваемого ка моделирование различных физических случайных процессов при помощи геиератора.

ю

ГЕНЕРАТОР КОРРЕЛИРОВАННОЙ . ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ, содержащий сумматор, выход которого является выходом генератора и соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый регистр числа, выход которого соединен с первым входом первого умножителя и с входом квадратора, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, генератор тактовых импуль.сов, выход которого соеди-нен с входом генератора нормашьно распределенных случайных чисел, выход, которого соединен с вторьм входом первого умножителя, выход которого соединен с треть.им входом сумматора, отлиЕСЕСС1ШР- Я 13; 13 БИБЛИОТЕКА чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за. счет получения гамма-распределения, ХИ-распределения и распределения Вейбулла, в него введены второй, третий и четвертый регистры числа, блок возведения в Степень, Третий и четвертый умножители, вычитатель и блок вычисления обратной величины, вход которого соединен с выходом элемента задержки и с информационным входом блока возведения в степень, вход показателя степени которого соединен с выходом второго регистра числа, а выход блока возведения в степень соединен с первым входом третьего умножителя, второй (Л вход которого подключен к выходу с третьего регистра числа, а выход третьего умножите;у1 соединен с входом вычитаемого вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго умножителя, выход четвертого регистра числа соединен с первым оо входом четвертого умножителя, второй вход которого подключен к выходу блока вычисления обратной величины, со а выход четвертого умножителя соеди00. нен с входом уменьшаемого вычитателя.

. U.

(.

f r

f8 Фщ.Г