Генератор случайных временных интервалов Советский патент 1990 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для моделирования случайных процессов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет изменения первого и второго моментов заданного закона распределения случайных временных интервалов.

На фиг.1-3 приведена структурная схема генератора случайных временных интервалов.

Генератор содержит датчик 1 равномерно распределенных случайных чисел, преобразователь 2 вероятность - вероятность., первую группу 3 элементов И, счетчик k, блок 5 вычисления минимального временного интервала, вторую группу 6 элементов И, генератор 7 тактовых импульсов, генератор 8 равновероятной цифры, формирователи 9 и 10 импульсов, триггеры 11 и 12. элементы 13 - 16 И, элементы 17 и 18

ИЛИ, генератор 19 случайной пачки импульсов и триггер 20, входящие в генератор 8, блок 21 задания параметра масштаба, блок 22 задания параметра расположения, умножитель 23, сумматор 2k, группу 25 элементов ИЛИ. Датчик 1 содержит генератор 26 тактовых импульсов, делитель 27 сдвигового регистра 28, группу 29 элементов И. Выход делителя 27 является выходом конца операции датчика 1 и соединен с элементом 30 задержки. Выходы группы 29 элементов И являются информационными выходами датчика 1.

Блок 5 состоит из датчика 31 границы интервала, подключенного своими информационными выходами к группе входов первого сомножителя умножителя 32, группа входов второго сомножителя которого является группой входов параметра масштаба блока 5, а выходы умножителя 32 соединены с первой группой входов первого слагаемого

сумматора 33. группа входов второго

(Л

ел

ел

00

со J

00

слагаемого которого является группой входов параметра расположения блока 5, а выходы сумматора 33 являются выходами блока 5.

Как в известном, так и в предлагаемом генераторе используется симметрия функции распределения относительно параметра расположения таких распределений как гауссово, Симпсона, Стьюдента, Максвелла, Коши, арксинуса, логистического и др. Использование симметрии позволяет аппроксимировать лишь одну из ветвей функции распределения, а вторую получать путем арифметических операций над первой. При этом аппроксимируется левая ветвь функции распределения, а правая .образуется путем сложения математического ожидания случайной величины Т (в общем случае - параметр положения) и разности между Тм и соответствующим значением аргумента левой ветви Т д. по формуле

ТпГ Т„+(Т,Л-ТЛ;), i-1f2т, (1) где ТП1- - значение аргумента правой

ветви в i-й точке; 2 - число точек разбиения левой ветви функции распределения -Этот прием, как и в известном генераторе, позволяет удвоить число точек разбиения при аппроксимаций симметричных законов и достигнуть большей точности аппроксимации. Ступенчатая функция R/(7.) с числом точек разбиения 2т, соответствующая функции рас- пределения R1(t), фиксируется в преобразователе 2 вероятность вероятность лишь для левой ветви функции распределения,,

Однако, по сравнению с известным в предлагаемом генераторе значения V Т

fti формируются иным образом.

Произвольное значение случайной величины, имеющей любой симметричный закон распределения, определяется формулой

т; тм+б3-ъ(с,1), (-2)

где Тм - параметр расположения закона

распределения; 63 - параметр масштаба закона

распределения;

ц.(0,1) -случайная величина, имеющая центрированный закон распределения с единичным параметром масштаба (например, для гауссова распределения мато- жидание и среднеквадра- тическое отклонение ).

5

Q

5

5

0

Для различных видов закона распределения случайных величин параметры Тм и (3 имеют различное определение. Так для гауссова распределения Тм - матожидание, а 3 среднеквадрати- ческое отклонение, для распределения Коши Т - медиана, 62 - параметр масштаба, для логистического распределения Тм - среднее, &3 - стандартное отклонение и т.д.

Датчик 1 равномерно распределенных чисел формирует в начале каждого цикла за время tcpслучайное число i и выдает его n-разрядным параллельным импульсным кодом в преобразователь 2 вероятность - вероятность. Одновременно с кодом i с первого дополнительного выхода датчика 1 на первые входы элементов И группы 6 поступает импульс записи, который производит запись кода Z0, соответствующего начальному интервалу Т0, в реверсивный счетчик k через группу 25 элементов ИЛИ. Код Z0 в блоке 5 Езычисления минимального временного интервала формируется как результат операции

где

ZM

Z6N - о L /л

N -Z

i

(3)

число, соответствующее Т„ число, соответствующее 6

3

5

0

5

0

возможных значении временных

интервалов.

Числа ZM и Z поступают в блок 5 из блоков 22 и 21 соответственно.

После записи числа Z0 счетчик k начинает считать импульсы в режиме сложения, пока не переполнится. Импульс переполнения на выходе счетчика свидетельствует об окончании обработки интервала Т0. Одновременно с обработкой Т0 в преобразователе 2 за время tn происходит преобразование п- разрядного кода X, в m-разрядный код Z1. по заданному закону распределения и его выдача в виде импульсов на первую группу входов умножителя 23. В умножителе 23 производится операция

, z; z -z6 w

где 7,. - масштабированное число Z,-. С выходов умножителя 23 число Z . поступает поразрядно на первую группу входов сумматора 2k. В сумматоре 2k производится операция сложения

где

Z,«Zi

. Z; + ZM (s)

число, вырабатываемое блоком 22.

Число Z. в m-разрядном коде по задаиному закону распределения в виде

потенциалов поступает на вторые входы элементов И группы Зс

Далее работа устройства аналогична работе известного генератора.

Введение в состав генератора блоков задания параметров масштаба и расположения, умножителя и сумматора позволило повысить оперативность перестройки параметров закона распреде- ления формируемых случайных временных интервалов.

Формула изобретения

1. Генератор случайных временных интервалов, содержащий датчик равномерно распределенных случайных чисел, преобразователь вероятность - вероятность, две группы элементов И, счетчик, генератор тактовых импульсов, генератор равновероятной цифры, два формирователя импульсов, два триггера, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, причем группа информационных выходов датчика равномерно распределенных случайных чисел соединена с группой входов преобразователя вероятность- вероятность, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первые входы элементов И первой группы соединены с выходом конца операции датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход переполнения счетчика соединен со счетным входом первого триггера, с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, прямой выход первого триггера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и со счетным входом второго триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и с входом вычитания счетчика, вход суммирования которого соединен с инверсным выходом второго триггера и с третьим входом второго элемента И, четвертый вход которого соединен с первым информационным выходом генератора равновероятной цифры и с третьим входом четвертого элемента И, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера и с третьим входом третьего элемента И, четвертый вход которого соединен с вторым информационным выходом генератора равновероятной цифры и с четвер

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом четвертого эле- мента И, выход второго элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми входами элементов И второй группы, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом второго формирователя импульсов и является выходом генератора, выход второго формирователя импульсов соединен с обнуляющими входами первого и второго триггеров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет изменения первого и второго моментов заданного закона распределения, в него введены блок вычисления минимального временного интервала, блок задания параметра масштаба, блок задания параметра расположения, элемент задержки, умножитель, сумматор и группа элементов ИЛИ, причем группа выходов преобразователя вероятность - вероятность соединена с группой входов первого со-- множителя умножителя, группа входов второго сомножителя которого соединена с группой выходов блока задания параметра масштаба, подключенных к группе входов задания параметра масштаба блока вычисления минимального временного интервала, группа входов задания параметра расположения которого соединена с группой выходов блока задания параметра расположения и с группой входов первого слагаемого сумматора, группа входов второго слагаемого которого соединена с группой выходов умножителя, выход датчика равномерно распределенных случайных чисел соединен через.элемент задержки с входом разрешения суммирования сумматора, группа выходов которого соединена с вторыми входами элементов И второй группы, выходы соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов И первой группы, выходы элементов ИЛИ группы соединены с установочными входами счетчика, выходы блока вычисления минимального временного интервала

Соединены с вторыми входами элементов И первой группыс,

2. Генератор поп„1„отлича- ю щ и и с я тем, что блок вычисле-, мия минимального временного интервала Состоит из датчика границы интервала, умножителя и сумматора, причем выходы датчика границы интервала соединены с входами первого сомножителя ум

ножителя, входы второго сомножителя которого являются входами задания параметра масштаба блока, выход умножителя соединен с входом первого слагаемого сумматора, вход второго слагаемого которого является входом задания параметра расположения блока, выход сумматора является выходом блока.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для моделирования случайных процессов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет перестройки параметров закона распределения случайных временных интервалов. Введение в известный генератор блока параметров масштаба, блока параметра расположения, сумматора и умножителя позволяет оперативно изменять параметры законов распределения случайных временных интервалов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.