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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве источника случайных сигналов при исследовании надежности, помехоустойчивости систем и т.п.

Известен генератор случайногопроцесса, содержащий источники шума, фильтры, сумматор, преобразователь{ |

Однако этот генератор является недостаточно точным и сложным.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является генератор случайного процесса, содержащий датчик случайных чисел, выход которого соединен с входом счетчика, выход переполнения которого соединен с входами ключа и датчика случайных чисел, выход которого соединен с входом коммутатора, другой вход которого соединен с выходом счетчика, а выходы коммутатора соединены с входами генераторов импульсов, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен

с входом ключа С2 J.. I

Однако известный генератор имеет недостаточно широкий спектр частотного диапазона.

Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей генератора путем расширения частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем что в генератор случайного процесса, содержащий датчик случайных чисел, вход Опрос которого соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с входом Останов датчика случайных чисел, информационный выход которого соединен с иН Ьормационнь1м входом коммутатора, управляющий вход которого подключен к информационному выходу счетчика, сумматор:, введена группа генераторов синусоидальных сигналов, выходы коммутатора соединены с входами соответствующих генераторов синусочцальных сигналов группы, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого является выходом генератора, выход переполнения счетчика соединен с управляющими входами каждого генератора синусоидальных сигналов группы.

Кроме того, каждый генератор синусоидальных сигналов содержит два управляемых делителя напряжения, два

интегрирующих усилителя, регистр памяти и инвертирующий усилитель, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя напряжения, вьгход которого соединен с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входом второго интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом инвертирующего усилителя и является выходом генератора синусоидальных сигналов, входом которого является вход коммутатора, вьгход которого соединен с управляющими входами перг вого и второго управляемых делителей напряжения, а управляющие входы первого и второго интегрирующих усилителей объединены между собой и являются управляющим входом генератора синусоидальных сигналов.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого генератора; на фиг.2 кривые реализации процесса; на фиг.Зтеоретическая оценка спектральной плотности процесса.

Генератор содержит группу генераIторов синусоидальных сигналов, в каж1дом из которых содержатся интегрирующие усилители 1 и 2. Кроме того, генератор содержит датчик 3 случайных чисел с входом Опрос 4, счетчик 5 с информационным выходом 6, управляющий вход 7 коммутатора 8, инфор-мационный выход 9 датчика 3 случайных чисел, соединенный с информационным входом 10 коммутатора 8. Каждый генератор синусоидальных сигналов содержит также регистр 11 памяти, управляемые делители 12 и 13 напряжения. Счетчик 5 имеет выход 14 переполнения, соединенный с входом 15 Останов датчика 3 случайных чисел. Коммутатор 8 имеет выходы 16. Каждый генератор синусоидальных сигналов имеет инвертирующие усилители 17. Генератор содержит также сумматор 18 с выходом 19.

Работу устройства можно разделить на два этапа.

На первом, подготовительном, этапе осуществляется настройка генераторов синусоидальных сигналов на частоты, плотность вероятности которых совпадает со спектральной плотностью случайного процесса. На этом этапе интегрирующие усилители 1 и 2 генераторов синусоидальных сигналов находятся в режиме Установка начальных условий, причем на первом усилителе задается начальное напряжение, на втором - напряжение, равное нулю. Входы интегрирующих усилителей в этом режиме,заземлены. После вычисления датчиком 3 слу.чайных чисел первого случайного числа, соответствующего частоте первого генератора синусоидальных сигналов, на входе Опрос 4 датчика 3 случайных чисел появляется сигнал, который поступает на вход счетчика 5. При этом на первом его выходе 6, соединенном -с управляющим входом 7 коммутатора 8, появляется код, соответствующий номеру случайного числа, под действием которого выход 9 датчика 3 случайных чисел через коммутатор 8 подключается к информационному входу 10,и код.соответствующий первому слу чайному числу, запоминается в регист ре 1 1 первого генератора синусоидаль ных сигналов. Величины чисел цифровы управляемых делителей 12 и 13 напряжения устанавливаются равными . Приэтом u)- значение первого случайного числа, соответствующее часто те первого генератора случайных сигналов; С - величина емкости в обратной связи интегрирующих усилителей. Аналогично происходит настройка частот остальных генераторов синусоидальных сигналов. После вычисления и записи в соответствующий запоминаю щий регистр последнего случайного числа на втором выходе 14 счетчика 5 появляется сигнал, пгступающий на управляющий вход 15 датчика 3 и останавливающий его. Этот же сигналпоступает на управляющие входы 56 генераторов синусоидальных сигналов и переводит интегрирующие усилители из режима Задание начальных условий в режим Интегрирование, в котором входы интегрирующих усилителей I и 2 подключаются к управляемым делителям 1 34 12 и 13 напряжения. При этом интегрирующие усилители I и 2, управляемые делители 12 и 13 напряжения и инвертирующий усилитель 17 образуют схему генерации с.;нусоидального сигнала. На этом заканчивается подготовительный этап работы устройства. На рабочем этапе функционирования выходные сигналы генераторов синусоидальных напряжений подаются на входы сумматора 18 и суммируются в нем. При этом сигнал на выходе 19 является гауссовским случайным процессом с заданной спектральной плотностью. Таким образом, введение в систему группы синусоидальных генераторов при соответствующем подключении генератора случайных чисел позволяет воспроизводить многомерные плотности гауссовского случайного процесса,, а следовательно, и спектр во всем частотном диапазоне, что ведет к значительному увеличению точности генератора случайного nponecqa. Таким образом, предлагаемый генератор позволяет моделировать гауссовский случайный процесс с большой степенью точности воспроизведения спектральной плотности и одно- и двумерных гауссовских плотностей. Высокая точность воспроизведения спектра в предлагаемом устройстве повьщгает достоверность статистических испытаний при исследовании изделий на надежность и помехозащищенность. Устройство пригодно для сопряжения с универсальной ЦВМ, например, типа СМ, что позволяет существенно расширить возможности данного класса мащин. Кроме того, случайный процесс, генерируемый устройством, обладает свойствами повторяемости, что бывает важно при проведении статистических исследований изделий, который также ожно дифференцировать бесконечное исло раз.

1. ГЕНЕРАТОР -СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА, содержащий датчик случайных чисел, вход Опрос которого соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с входом Останов датчика случайных чисел, информационный выход которого соединен с информационньм входом коммутатора, управляющий вход которого подключен к информационному выходу счетчика, сумматор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем расширения частотного диапазона, он содержит группу генераторов синусоидальных сигналов, выходы коммутатора соединены с входами соответствующих генераторов синусоидальных сигналов группы, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого является выходом генератора, выход переполнения счетчика соединен с управляющими входами каждого генератора синусоицальных сигналов группы. 2. Генератор по п.1, о т л и чающийся тем, что каждый генератор синусоидальных сигналов содержит два управляемых делителя напряжения, два интегрирующих усилителя, регистр памяти и инвентирующий усилитель, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входом первого интегрирующего усилителя, выход которого соеди(Л нен с входом второго управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входом второго интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом инвертирующего усилителя и является выходом генератора синусоидальных сигналов, входом коО5 торого является вход коммутатора, СО Од выход которого соединен с управляющими входами первого и второго управляемых делителей напряжения, а со управляющие входы первого и второго, интегрирующих усилителей объединены между собой и являются управляющим входом генератора синусоидальных сигналов ,