Генератор случайного процесса Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

05 СО бЬ

11

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для формирования случайных чисел с управляемым законом распределения.

Известно устройство для формирования случайных чисел, в котором моделирование чисел осуществляется с использованием метода Монте-Карло, (Я это значит, что для формирования одного числа с заданным законом распределения необходимо просмотреть не сколько чисел с равномерным законом распределения 1 .

Однако это снижает быстродействие . устройства и усложняет его схемное рейение.

; Известен датчик случайных чисел, в котором формирование числа проис- ходит при использовании метода нелинейного преобразования, т.е. при coBiпадении значения линейно нарастанщего напряжения со значением равномерно распределенного случайного числа 2J .

Однако у устройства невысокое быстродействие ,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор случайного процесса, содержащий датчик равномерно распределенных случайных чисел , выход которого соеДинен с информационным входом ключа, управляющий вход которого является i-aKTOBbiM входом генератора, а выход ключа соединен с входом сумматора и с первыми входами схем сравнения.групйы, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, информационные входы коtopbK подключены к соответствуняцим выходам источника постоянных напряжений, а выходы ключей группы соединены с группой входов сумматора соответственно, выход которого является выходом генератора, второй датчик случайных чисел, второй ключ, компаратор, схемы сравнения з . ; Однако известный генератор не имеет возможности изменять автоматически во времени закон распределения формируемого процесса.

; Целью изобретения является расширение области применения генератора путем изменения законов распределения в процессе его работы. г Для достижения поставленной цели в генератор случайного процесса, содержащий датчик равномерно распределенных случайных чисел, выход которо го соединен с информационным входом

76362

ключа, управлянщий вход которого является тактовым входом генератора, а выход ключа соединен с входом сумматора и с первыми входами схем срав5 нения группы, выходы которых соединены, с управляющими входами соответствукицих ключей группы, информационные входы которых подключены к соответствуюпрм выходам источника посQ тоянных напряжений, а выходы ключей группы соединены с группой входов сумматора соответственно, в.ыход которого является вькодом генератора, введены группа функциональных преобразоS вателей и генератор линейно изменяю1 егося напряжения, въкрд которого соединен с входами функциональных преобразователей, БЫХОДЫ которых соединены с вторыми входами соответствуQ Ю11Ц1Х схем сравнения.

На чертеже приведена блок-схема генератора.

Генератор содержит датчик 1 равномерно распределенных случайных 5 чисел, ключ 2, генератор 3 линейно изменяющегося напряжения, функцио.нальные преобразователи 4, схемы 5 сравнения, ключи 6, источник 7 постоянных напряжений, сумматор 8.

Функциональные преобразователи описаны в 4.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно на N универсальных функциональных преобразователях 4 выставляются законы изменения значений функции распределения в N точках/ (преобразователь 4-1 задает закон изменения функции распределения F(x) в точке F(x|), второй - в точке FCXj) и т.д.). На каждом из функциональных преобразователей 4 могут быть выставлены М зна.чений функции распределения в Данной точке.

Например, пусть необходимо сформировать последовательность случайных чисел, в которой К первых чисел имеют нормальный F(х) закон распределения Fj(х), К следующих - релеевский F,j(x), К третьих - закон распре0 деления Пуанссона F(х) и т.д., десятая группа из К чисел - распределение

Стьюдента F, ,(х) . Пусть в качестве . 1|А

функциональных преобразователей (4-1)-(4-N) использованы ЭЛТ ЛФ9П 5 политрон, каждьй из которых имеет 10 функциональных пластин. Для обеспечения требуемого регулирования за кона преобразования необходимо вы3

ставить на функщ опальных пластинах ЭЛТ политрон следующие значения: на ЭЛТ (4-1) - F(3,F2(x/),

на ЭЛТ (4-2) - F, (к) .),

ЕЗ(Xj),...,F, (Xj); на ЭЛТ (4-N) - F(x,), Fj(x|,),

Fj (хц) , . . ., F (x,) Пусть первые значения, выставленные на функциональных 4, аппроксимируютс числами 0,1/2N, 2/2N,..,-1/2N. Это значит, что в первый момент времени будет моделироваться случайное чило с функцией распределения, заданной данной последовательности чисел. Как часто будет изменяться функция распределения у Моделируемой последовательности случайных чисел, зависит от соотношения частот генерато ра 3 и источника тактовых импульсов. Если их частота одинакова, кажд&е случайное число будет иметь функцию распределения отличающуюся от соседних значений. Если частота генератора 3 в К раз меньше частоты источника тактовых импульсов, каждые К рядом стоящих промоделированных случайных чисел будут иметь один закон распределенияi В любом случае частота источника тактовых импульсов должна быть выше частоты генератора 3. Пуск устройства происходит при синхронном запуске датчика 1, источника тактовых импульсов и генератора 3. Напряжение с выхода генератора 3 считывает первые значения, выстав36

ленные на блоках 4,.которые поступают на первые входы cxek 5 сравнения в то время как на вторые их входы через первый ключ 2 поступает число

от датчика 1. Предположим, что оно равно 1/2N. Срабатывает схема 5-1 сравнения, открывается ключ 6-1, и на сумматоре 8 величина 1/N суммируется с первым масштабом М, т.е. на

выходе будет величина Mjj + 1/N. Если частоты генератора 3 и источника тактовых импульсов равны, в следуклций момент работы устройства с функциональных преобразователей 4 будут счи таны новые значения функции распределения, например, 0,1/N, 2/N,...,-1/N. Соответственно очередное значение реализации случайного числа, которое будет формироваться, будет подчиняться этой новой функции.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет моделировать случай- . ную последовательность чисел с регулируемым изменением закона распределения во времени, что позволяет расширить класс решаемых задач по сравнению с известным, который предназначен для моделирования последовательности случайных чисел с любым заданным, но не регулируемым законом распределения, а также по сравнению с базовым объектом, который предназначен только для моделирования последовательности чисел с нормальным

расп ределе нием.

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий датчик равномерно распределенных случайньк чисел, выход которого соединен с информационным входом ключа, управляющий вход которого является тактовым входом генератора, а выход ключа соединен с входом сумматора и с первыми входами Схем сравнения группы, выходы которьк соединены с управляняцими входами соответствующих ключей группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам источника постоянных напряжений, а выходы ключей группы соединены с группой входов сумматора соответственно, выход которого является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения генератора путем изменения saKOHdB распределения в процессе его -работы, он содержит группу функциональных преобразователей и (Л генератор линейно изменякнцегося напряжения, выход которого соединен с входами ф|ушсциональных преобразователей, выходы которых соединены с S вторыми входами соответствующих схем сравнения.