Генератор случайного процесса Советский патент 1985 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования марковских случайных процессов со смешанным двумерным законом распределения.

Известен датчик случайных чисел, содержащий генератора шума, функциональные преобразователи 1.

Однако этот генератор не допускает перестройки закона распределения.

Известен также датчик случайных, чисел, содержащий два генератора равномерно распределенных случайных чисел, блоки памяти, блоки масштабирования, ключи, блоки сравнения и регистрации, компаратор 2.

Однако этот датчик хотя и дает возможность моделирования случайных чисел со смешанным,- но только одномерным законом распределения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор случайного процесса, содержащий генератор развертки, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, управляющие входы которого соединены с выходами блока памяти, а выход функционального преобразователя соединен с первым входом интегратора, датчик случайных чисел, счетчик, накапливающий сумматор, ключ, два блока сравнения и дискриминатор, выходы которого соединены с входами блока памяти, а вход - с выходом счетчика- и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом генератора, а выход соединен с первыми входами счетчика и накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика и выходом ключа, первый вход которого соединение выходом генератора развертки, а второй вход - с входами генератора, датчика случайных чисел и первого блока сравнения, входы которого соединены с выходами интегратора и датчика случайных чисел соответственно 3 Недостатком этого генератора является невозможность получения смеси двумерных распределений.

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей генератора путем получения смеси двумерных распределений.

Для достижения поставленной цели в генератор случайного процесса, содержащий генератор тактовых импульсов, вход которого является входом «Пуск генератора, а выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами первого и второго ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второгодатчиков равномерно распределенных случайных величин, выход второго ключа соединен с входом дискриминатора, группу источников

постоянного напряжения, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих ключей группы, выходы которых соединены с группой входов сумматора соответственно, выход которого является выходом генератора, введены элемент задержки, группа элементов задержки, группа компараторов и группа блоков элементов И, группа выходов каждого блока элементов И группы соединена соответственно с группой управляющих входов соответствующего компаратора группы, информационные входы всех компараторов группы объединены между собой, подключены к выходу первого ключа и входу элемента задержки, выход которого соединен с входом сумматора, выходы одноименных разрядов компараторов группы объединены между собой и подключены к управляющим входам соответствующих ключей группы, а также ко всем входам соответствующих элементов задержки группы, выходы которых соединены с группами соответствующих входов каждого блока элементов И группы, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам дискриминатора, вход последнего элемента задержки в группе объединен с входом «Пуск генератора.

На фиг. 1 приведена блок-схема генератора; на фиг. 2 - схема компаратора. Генератор содержит датчик 1 равномерно распределенных случайных величин, ключ 2, датчик 3 равномерно распределенных случайных величин, ключ 4, дискриминатор 5, компараторы 6i -6, блоки 7 -7м элементов И, ключи 8i-Sff, группу источников 9 постоянных напряжений, сумматор 10, элементы 11 - Ijffi задержки, генератор 12 тактовых импульсов.

Каждый компаратор 6г. содержит схемы 6ij сравнения.

0 Устройство предназначено для моделирования реализаций случайных процессов с двумерной плотностью вероятности вида

f(xiX2) 21 R,-fK(xi,Xi)

.1%-j

1-Л 1.

где fк (Xj Хг) - плотность вероятности k-ro 50класса;

Рр;- вероятность присутствия в реализации случайного процесса значения с плотностью вероятности k-ro класса.

55 Установочные входы схем сравнения компараторов 6 предназначены для запоминания функций распределения F (xi,Xj ) вычисленных по плотности вероятностей

к( xj,Xi). Первый датчик 1 служит для задания первичного случайного числа, из которого формируется значение случайного процесса. Второй датчик 3 необходим для моделирования вероятностей Pj. Генератор 12 задает такты работы устройства. Дискриминатор 5, пороги которого равны Р;, PI + Рг, .... PI+ Рг+ ..-. РМ необходим для определения вида плотности вероятности, с которой должно формироваться значение случайного процесса в данный момент. Группа источников 9 задает масштабы изменения значений случайного процесса, а сумматор Ю должен осуществлять это масштабирование. Элементы 11 задержки необходимы для согласования работы ключей 7 с тактами работы генератора 12. Они задерживают сигнал от компараторов 6 до тех пор, пока не появится новый сигнал на одном из выходов дискриминатора 5, что обеспечивает одно-временное поступление сигналов на оба входа компараторов 6.

Элемент 11 задержки необходим для задержки сигнала от датчика 1 на время, которое пройдет до поступления сигнала на один из N первых входов сумматора 10, что обеспечивает одновременность поступления сигналов на два входа сумматора 10.

Пусковое устройство необходимо для синхронизации пуска генератора 12 и подачи открывающего сигнала на один из входов ключей. Работа генератора начинается синхронным пуском генератора 12 тактовых импульсов и подачей управляющего сигнала для ключей на элемент 1 . Величина г от датчика 3 определяет появление сигнала на i-ом выходе дискриминатора 5 и открывает элемент И 7f . Тогда величина г,от датчика 1 оказывается поданной на N-й столбец компаратора 6| (N столбцы всех компараторов 6 открыты сигналом, который через элемент UN поступает на ключ 8), т. е. подлежит моделированию значение процесса с функцией распределения FJ ( ). В зависимости от величины г{ срабатывает j-я схема сравнения 6ij , что приводит к открыванию ключа

, 8j, на первый вход сумматора 10 поступает величина, пропорциональная масштабу) с группы источников, а на выход устройства- величина Mj +ri. Далее цикл работы устройства повторяется с тем отличием, что теперь будут задействованы все j-тые столбцы компараторов б (так как был открыт ключ 8-J).

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет моделировать случайные процессы с любым двумерным смешанным распределением, что расширяет класс задач по сравнению с известным генератором, так как последний дает возможность формирования только случайной последовательности с нормальным распределением, в то время как предлагаемый формирует процессы с любым смешанным двумерным.

Фиг.2

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий генератор тактовых импульсов, вход которого является входом «Пуск генератора, а выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами первого и второго ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго датчиков равномерно распределенных случайных величин, выход второго ключа соединен с входом дискриминатора, группу источников постоянного напряжения, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих ключей группы, выходы которых соединены с группой входов сумматора соответственно, выход которого является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем получения смеси двумерных распределений, он содержит элемент задержки, группу элементов задержки, группу компараторов и группу блоков элементов И, группа выходов каждого блока элементов И группы соединена соответственно с группой управляющих входов соответствующего компаратора группы, информационные входы всех компараторов группы объединены между собой, подключены к выходу первого ключа и входу элемента задержки, выход которого соеа динен с входом сумматора, выходы одноименных разрядов компараторов группы объединены между собой и подключены к управляющим входам соответствующих ключей группы, а также ко всем входам соответствующих элементов задержки группы, выходы которых соединены с группами соответствующих входов каждого блока элементов И группы, управляющие входы коооторых подключены к соответствующим выходам дискриминатора, вход последнего О5 элемента задержки в группе объединен с входом «Пуск генератора. сд оо