Генератор случайных чисел Советский патент 1991 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования поведения человека в процессах регулирования и предназначено для моделирования элементов нечеткого множества с функцией принадлежности типа примерное равенство, имеющей пилообразный вид.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности.

На чертеже приведена функциональная схема генератора

Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), счетчик 2, блок 3 элементов И, датчик k равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь

5, схему 6 сравнения, формирователь 7 импульса, элемент ИЛИ 8, делитель 9 частоты, генератор 10 треугольного импульса, интегратор 11, датчик 12 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь 13, схему И сравнения, формирователи 15 и 16 импульса, эле- менты ИЛИ 17, 18, датчик 19 равно-- мерно распределенных случайных чисел, блок 20 умножения, блок 21 элементов И, триггер 22, блок 23 элементов ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь 2, схему 25 сравнения, генератор 26 линейного напряжения, формирователь 27 импульса, блок 28 вычитания из единицы, блоки 29 и 30 умножения, блок 31 вычитания из единицы, блок 32 элементов И, триггер 33.

О

оо

00

ГО

4 СП

Генератор работает следующим образом.

Нечеткое число формируется как результат действий человека (оператора) в условиях, когда определено некоторое нечеткое множество, описывающее предпочтение человека к тому или иному значению. Действия человека, как правило,включают оцен- Т5:у поступившей информации (определение функции принадлежности), формирование решающего правила и проверку истинности решающего правила по отношению к текущей информации. В качестве решающего правила служит условие

MX)JUR,

ГДР. U (х) функция принадлежности

текущего значения х. |UR - уровень значимости, определяющий приемлемость того или иного значения.

В ряде практических случаев.не удается точно определить функцию принадлежности ГИ(х). В случае, когда нечеткое множество лолпется нечетким множеством типа примерное равенство, описыоаемым функцией м(х)

max

0,1 х-м

X

где

м „ - ожидаемое значение; С% - максимальный разброс относительно ожидаемого, не всегда можно определить точное значение СГК , а можно лишь указать диапазон возможных значений . max

Г , то х ,- гл . п -°x )

В каждом

случае принятия решения функция принадлежности оцениваемого значения имеет величину

Јег 07Х-сгГ п Будем предполагать, что величина СГу определяется случайным образом. Значение нечеткого числа определяется из условия:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов поведения человека в организационно-технических системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности. Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, блоки 3, 21 и 32 элементов И, датчики Ц, 12 и 19 равномерно распределенных случайных чисел, цифроаналоговые преобразователи 5, 13 и , схемы 6, И и 25 сравнения, формирователи 7, 15, 16 и 27 импульсов, элементы ИЛИ 8, 17 и 18, делитель 9 частоты, генератор 10 треугольного импульса, интегратор 11, блоки 20, 29 и 30 умножения, триггеры 22 и 33, блок 23 элементов ИЛИ, генератор 26 линейного напряжения, блоки 28 и 31 вычитания из единицы. 1 ил. Ј

х0 : (U х

где хп, ХА - соответственно правая и левая границы интервяла, в котором выполнено условие ftly(x) (U,

Поскольку значение ( в выражении для функции принадлежности является случайной величиной, то и значения ХА и хп будут также случайными величинами. При этом диапазоны их изменения будут определяться в зависимости от величины fUR. Величина разброса будет определяться зависимостью

rnil

/1 л, I ГГ ma (--mm к

u ° 1V( }

Таким образом, величина левой и правой границ определяется из условия:

хд .fV + ЈX((UR),

xn .) Х (|U«) где xA( , (U R) - точка пересечения функции принадлежности с максимальным разбросом с линией уровня слева от точки тпх, хп(6,а PR) точка пересечения функции принадлежности с минимальным разбросом с линией уровня (UR справа от точки гах,

д) jU R , если хл л VcXn |1|ц, если 1Г хп

СГу случайная величина, равномерно распределенная в интервале О,

Устройство работает следующим образом.

По импульсу запуска обнуляются счетчик 2 и интегратор 11. Датчики

12, 19 вырабатывают случайные

35

40

45

50

55

числа в интервале (0,1). Генератор 10 вырабатывает треугольный импульс, возрастающая составляющая которого соответствует значению функции принадлежности с максимальным разбросом, а убывающая - функции принадлежности с минимальным разбросом. Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 5 сравнивается в схеме 6 сравнения с результатом интегрирования треугольного импульса. В момент равенства срабатывает схема 6 сравнения и формируется формирователем 7 короткий импульс, который через элемент ИЛИ 8 поступает на вход делителя 9 частоты (на два).

Кроме того, сигнал треугольного импульса сравнивается в схеме И сравнения с сигналом с выхода преобразователя 13, на вход которого посту- ,

пает с датчика 12 случайное знамение Uj . По результатам сравнения в формирователях 15 и 16 импульсов формируются короткие импульсы по заднему и переднему фронту импульса, образованному на выходе схемы сравнения I .

Сигнал с выхода датчика 12 равномерно распределенных случайных чисел .соответствующий значению /U,,

мерез блок 28 вычитания из единицы и блок 29 умножения, второй вход которого является входом задания константы (Cmax -G,,;„), посту-. пает на первые входы блоков 20 и 30 умножения. На второй вход блока 20 умножения поступает сигнал с выхода датчика 19 равномерно распределенных случайных чисел, а нл второй вход блбка 30 умножения - сигнал с выхода блока 31 вычитания из единицы, подключенного своим входом к выходу датчика 19 равномерно распределенных случайных чисел. Таким образом, на

выходах блоков 2П и 30 умножения формируются сигналы СГу (fUfl) и Д х (x/fU) , соответствующие случайным приращениям правой и левой границ области допустимости.

В момент выработки импульса формирователем 15 импульсов, что соответствует достижению сметчиком 2 величины ,(UR) , триггер 22 переходит в единичное состояние и открывает для прохождения сигнала блок 21 элементов И. При этом сигнал с выхода блока 20 умножения, соответствующий величине приращения левой границы, поступает через блок 21 элементов И, блок 23 элементов ИЛИ и цифроаналоговый преобразователь 2 на вход схемы 25 сравнения,, на другой вход которой поступает сигнал с выхода генератора 26 линейного напряжения, вход запуска которого подключен через элемент ИЛИ 18 к выходу формирователя 15 импульсов.

В момент равенства сигналов, что соответствует достижению счетчиком 2 величины хл (CTmax, U )+ Јх ((Up) , срабатывает схема 25 сравнения и формируется формирователем 27 короткий

формула изобретени

30

35

Генератор случайных чисел, содер жащий генератор тактовых ммпульсов, два датчика равномерно распределенн случайных чисел, счетчик, первый элемент ИЛИ, две схемы сравнения, первый блок элементов И, два цифро- аналоговых преобразователя, три фор мирователя импульса, делитель частоты, интегратор, второй элемент ИЛ и генератор треугольного импульса, причем выход генератора тактовых

. импульсов подключен к счетному вход счетчика, вход обнуления которого ° соединен с входами опроса первого и второго датчиков случайных чисел, входом обнуления интегратора, входом

45 запуска генератора треугольного импульса и выходом первого элемента ИЛИ, выход счетчика подключен к информационному входу первого блока элементов И, управлякичий вход кото5о рого подключен к выходу делителя частоты и первому входу первого элемента ИЛИ, выход первого датчика равномерно распределенных случайных чисел через первый цифроаналоговый пре

импульс, который через элемент 8 ИЛИ „, образователь соединен с первым входом

поступает на вход, делителя 9 часто ты, а также на вход останова генератора 26 линейного напряжения и на нулевой вход триггера 22.

первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом интегратора, информационный вход которого подключен к выходу генератора тре10

В момент выработки импугьса формирователем 16 импульсов, что соответствует достижению счетчиком 2 величины х17(СГП1;Г1 , (Ufl), триггер 33 переходит в единичное состояние и открывает для прохождения сигнала блок 32 элементов И. Аналогично предыдущему случаю осуществляется формирование импульса формирователем 27, что соответствует достижению счетчиком величины xr|(Grn;n, (Uq) + Д X - G ((R) которая поступает на вход элемента ИЛИ 8.

Делитель 9 при поступлении второго из трех возможных импульсов пропускает его на свой выход, в результате чего сигнал с выхода счетчика 2 проходит на выход генератора и является генерируемым случайным числом.

Кроме того, этот импульс обнуляет счетчик 2, интегратор 11 и перезапускает датчики k, 12, 19 и генератор 10.

15

20

25

формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых ммпульсов, два датчика равномерно распределенных случайных чисел, счетчик, первый элемент ИЛИ, две схемы сравнения, первый блок элементов И, два цифро- аналоговых преобразователя, три формирователя импульса, делитель частоты, интегратор, второй элемент ИЛИ и генератор треугольного импульса, причем выход генератора тактовых

импульсов подключен к счетному входу счетчика, вход обнуления которого ° соединен с входами опроса первого и второго датчиков случайных чисел, входом обнуления интегратора, входом

запуска генератора треугольного импульса и выходом первого элемента ИЛИ, выход счетчика подключен к информационному входу первого блока элементов И, управлякичий вход которого подключен к выходу делителя частоты и первому входу первого элемента ИЛИ, выход первого датчика равномерно распределенных случайных исел через первый цифроаналоговый препервой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом интегратора, информационный вход которого подключен к выходу генератора треугольного импульса, выход первой схемы сравнения через первый формирователь импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход второго датчика равномерно распределенных случайных чисел через второй цифроана- логовый преобразователь соединен с первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу генератора треугольного импульса, а выход - к входам второго и третьего формиррвателей импуль- са, второй вход первого элемента ИЛИ объединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и является тактовым входом генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел со случайным разбросом функции принадлежности, в него дополнительно введены третий датчик равномерно распределенных случайных чисел, три блока умножения, третий элемент ИЛИ, второй и третий блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, третий цифроаналоговый преобразо- ватель, третья схема сравнения, два блока вычитания из единицы, два триггера, генератор линейного напряжения, четвертый Формирователь импульса, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с входом опроса третьего датчика равномерно распределенны случайных чисел, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения и через первый блок вычита ния из единицы - с первым входом вто

c 5 о

5

рого блока умножения, второй вход которого соединен с вторым входом первого блока умножения и с выходом третьего блока умножения, первый вход которого является входом задания диапазона дисперсии разброса генератора, а второй вход соединен через второй блок вычитания из единицы с выходом второго датчика равномерно распределенных случайных чисел, выходы второго и третьего бло- ков умножения соединены соответственно с информационными входами второго и третьего блоков элементов И, управляющие входы которых соединены соответственно с прямыми выходами первого и второго триггеров, входы установки в О которых соединены с входом останова генератора линейного напряжения, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом Равно третьей схемы сравнения, первый вход которой через третий цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом блока элементов ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего блоков элементов И, выход второго Формирователя импульса соединен с входом установки в 1 второго триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего формирователя импульса соединен с входом установки в 1 первого триггера и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом запуска генератора линейного напряжения.