Генератор случайных процессов Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

СО

|

00 Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и предназначено для использования в цифровых системах управления виброа1 устически мл испытаниями, а также может быть . использовано при создании специализи рованных цифровых систем генерирования дискретных случайных процессов с заданными управляющими характеристиками. Известен, генератор случайных процессов с заданной спектральной плотностью, реализующей метод преобразования белого шума в случайный процес с заданными статистическими характеристиками, содержащий в своей структуре генератор шума и линейный инерционный преобразователь-формир|ующийфильтр П З Спектральная плотность процесса на выходе формирующего фильтра определяется произведением спектральной плотности входного случайного процесса на квадрат модуля амплитудночастотной характеристики фильтра. Управление спектральной плотностью заключается в управлении частотной характеристикой фильтра. Известен также цифровой генератор периодических случайных процессов, реализующий обратное преобразование Фурье козффициентов Фурье заданного случайного процесса в дискретную реализацию периодического случайного процесса с использованием алгоритма обратного быстрого преобразования Фурье tZJ. Спектральная плотность генерируемого периодического случайного процесса определяется квадратом модуля комплексных коэффициентов Фурье заданного случайного процесса. При это спектр процесса отрабатывает заданны средние, в узких полосах частот, значения теоретически с нулевой погрешностью,, но воспроизводимый случайный процесс является периодическим. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор, состоящий из гребенки последовательно соединенных цифрового генератора белого шума и цифрового полосового фильтра с постоянной относительной полосой пропускания и ре гулируемым коэффициентом передачи. Устройство тайже содержит регистры кода, дешифраторы, мультиплексоры и коммутаторы, первые входы которых соединены с выходами источников опорного сигнала соответственно,а вторые входы коммутаторов объединены с входами мультиплексоров и подключены к выходам дешифраторов с оответственно, входы которых подключены к выходам регистров кода соответственно, выходы мультиплексоров соединены с входами генераторов шума и с вторыми входами цифровых фильтров соответственно, группа входов каждого мультиплексора соединена с выходами блока генераторов тактовых частот соответственно, выходы Каждого коммутатора соединены с первыми входами фильтров низких частот соответственно C3J. Известный генератор характеризуется недостаточной Точностью воспроизведения случайных процессовj так как частотная характеристика полосового фильтра считается постоянной в полосе пропускания фильтра и не учитывает изменения спектра, задаваемого в более узких N полосах частот, при этом воспроизводятся средние значения спектральной плотности в со «N поло-, сах пропускания фильтра. Кроме того, количество полос управления спектром жестко ограничено числом полосовых фильтров в гребенке, увеличение точности отработки заданного спектра в более узких полосах частот сопровождается увеличением количества полосовых фильтров,что усложняет структуру генератора и управление им. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения, случайных процессов. Для достижения поставленной цели в генератор случайных процессов, содержащий источник шума, выход которого соединен с информационным входом фильтра, управляющий вход которого является первым управляющим входом генератора, введены сумматор и блок памяти, информационный вход которого является входом задания спектра процесса, выход фильтра соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход сумматора является выходом генератора. На чертеже приведена блок-схема генератора. Генератор содержит иcтoчниk 1 шума, фильтр 2, сумматор 3 и блок 4 памяти. Генератор работает следукщим образом. По значр-ниям разностного спектра погрешности воспроизведения заданной спектральной плотности зГкли))спектром на выходе формирующ го фильfpa 2 5ф Кди1; в заданных узк полосах частот йш всего частотного диапазона спектра iw.eCOiW Sp Kdu;j55 K4tu -j 5 Kdw , К 1,N где :у.,, vk ) i генерируется периодический нормальный случайный процесс , , N методом обратного дискретног преобразования Фурье § Cf4t XfjK4ujJexp/jk naij, ,()(jctJ, ,N,j., 04d 2Л равномерно распределенная случайная фаза. Значения случайного процесса {n4t, , N заносятся (вручную или с помощью ЦВМ) в N ячеек памяти накопителя А, с выхода которого поступают на один из входов сумматора 3, где поэлементно циклически суммируются со значениями случайног процесса , поступающими на другой вход сумматора 3 с выхода фо мирующего фильтра 2 , irvT. Спектральная плотность случайного процесса на выходе сумматора 3 .для независимых нормальных стациона ных случайных процессов i lJifApAt с учетом нулевой погрешности воспроизведения разностного спектра периодическим случайным процессом равна 5.)+р5ф|;КЛи)), I ksi.N , т.е. в точности соответствует заедайной в узких полосах частот льи. Использование новых элементов (сумматора и накопителя) выгодно отличает предлагаемую систему генерирования стационарных нормальных случайных процессов от базового устройства, так как обеспечивает управление спектром генерируемого процесса в наперед заданных узких полосах частот всего частотного диапазона спектра, при котором повьппается точность отработки спектра в. этих же полосах частот, к тому же увеличен 1е точности (сужение полос частот задания и отработки спектра) не сопровождается пропорциональным увеличением аппаратурных затрат, свойственного базовому устройству, реализованному в цифровой системе управления виброиспытаниями. Увеличение количества полос управления спектром в предлагаемой системе генерирования не вызывает разработки и создания дополнительных аппаратурных средств, а определяется объемом памяти накопителя, увеличение которой экономически целесообразней увеличения количества полосовых управляемых формируннцих фильтров. Кроме того, экономический эффект от применения предлагаемой системы определяется приближением стендовых испытаний изделий к условиям их эсплуатации, что дает возможность повышения надежности разрабатываемых и выпускаемых изделий.

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащий источник шума, выход, которого соединен с информационным входом фильтра, управлякщий вход которого является входом задания частотного диапазона генератора, отличающийся тем что, с целью повышения точности, он содержит сумматор и блок памяти, информационный вход которого является входом задания спектра процесса-, выход фильтра соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход сумматора является выходом генератора.