Генератор случайных чисел Советский патент 1992 года по МПК G06F7/58 

сл

с

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники. Целью изобретения является расширение функциональных возможно2 стей за счет формирования нечетких чисел с нарастающим шагом перестройки. Генератор содержит элементы 2,16 и 26 задержки, генератор 3 тактовых импульсов, датчик 4. равномерно распределенных случайных чисел, сумматоры 5 и 25, накапливающий сумматор 6, схемы 7 и 19 сравнения, элементы И 8, 17 и-18, блоки 9 и 15 элементов И, регистры 10,20w 21 памяти, блок 11 элементов ИЛИ, регистры 12 и 22, элемент ИЛИ 13, блок 14 вычитания, счетчик 23 и умножитель 24 на константу. 1 ил.

XI

-N о

СА) GO

Изобретение относится к специализированном средствам вычислительной техники и может быть использовано для формирования нечетких чисел.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел с нарастающим шагом перестройки.

На чертеже представлена схема генератора случайных чисел.

Генератор содержит вход 1 пуска, элемент 2 задержки, генератор 3 тактовых им- пульсов, датчик 4 равномерно распределенных случайных чисел, сумматор 5, накапливающий сумматор 6, схему 7 сравнения, элемент И 8. блок 9 элементов И, регистр 10 памяти, блок 11 элементов ИЛИ, регистр.12, элемент ИЛИ 13. блок 14 вычитания, блок 15 элементов И, элемент 1 б задержки, элементы И 17 и 18, схему 19 сравнения, регистры 20 и 21 памяти, регистр 22, счетчик 23, умножитель 24 на константу, сумматор 25, элемент 26 задержки.

Генератор случайных чисел работает следующим образом.

Примем, что реализация нечетного числа, имеющего функцию принадлежности /fx (X), есть результат выполнения алгоритма достижения нечетной области X, описываемой функцией принадлежности i (X). Выполнение указанного алгоритма начинается с некоторой точки, которая принимается за начало отсчета. Процесс дбстижения осуществляется посредством последовательности дискретных шагов, величина которых является случайной с линейно нарастающим средним.

Таким образом, текущее состояние процесса характеризуется величиной

Хт Ј(5,,

i 1

где 5| - величина 1-го шага.

При достижении процессом области X проверяется величина степени принадлежности /мх (Хт). Значение при котором степень принадлежности больше некоторого допустимого уровня о, принимается в ка- .честве реализации нечеткого числа. При моделировании нечетких чисел, имеющих функцию принадлежности типа примерного равенства для каждого допустимого уровня, можно определить границы Хмин и Хмакс , в пределах которых степень принадлежности нечетного числа больше а, В этом случае можно проверять условие попадания реализации Хт в интервале Хмин и Хмакс т.е. проверять выполнение условия

Хмин Хт Хмакс

В случае, если в результате реализации процесса произойдет выход за пределы Хмакс . что означает превышение величины предыдущегошагад интервала допустимости (Хмзкс - Хмин). необходимо сделать шаг назад. Величина данного шага определяется исходя из разницы достигнутого положения Хт и величины X , значение функции принадлежности которой равно 1%т.е. последний шаг будет равным Хт - X . Разработанное устройство реализует данный способ генерации нечеткого числа.

Генератор работает следующим образом.

Включается сигнал пучка одного импульса, который через элемент ИЛИ 13 поступает на вход разрешения считывания регистра 10 памяти, на вход обнуления накапливающего сумматора 6, обнуляя его содержимое, и через элемент ИЛИ 14 на вход разрешения записи регистра 12. При этом с группы выходов регистра 10 памяти сигнал, соответствующий величине дн среднего начального шага, поступает через блок 11 элементов ИЛИ на группу входов регистра 12 по сигналу разрешения записи записывается в регистр 12.

Тактовые импульсы генератора 3 поступают на вход разрешения считывания регистра 12 и вход запуска датчика 4 равномерно распределенных случайных чисел. С выходов регистра 12 и датчика 4 сигналы поступают соответственно на первую и вторую .группы входов сумматора 5, на

выходе которого формируется сигнал, соответствующий случайной реализации шага процесса, который поступает на суммирующий вход сумматора 6, и по сигналу разрешения суммирования, поступающему с

выхода генератора 3 тактовых импульсов на вход разрешения суммирования, осуществляется суммирование содержимого сумматора б текущей величиной шага 5| . Таким образом на выходе сумматора 6 на каждом

такте работы генератора 3 формируется сигнал, соответствующий текущему значению состояния процесса Хт, который поступает на первые входы схем 7 и 19 сравнения, вторые группы входов которых являются

-шинами задания величин соответственно Хмин и Хмакс. В случае, если значение сигнала с выхода сумматора 6 будет удовлетворять условию Хмин $ Хт Ј Хмакс на выходе Больше или равно и на выходе Меньше или равно схем 7 и 19 сравнения.формируются сигналы, поступающие на входы элемента И 8. При этом на выходе элемента И 8 формируется сигнал, поступающий на управляющий вход блока 9 элементов И, пропуская сигнал с группы выходов сумматора 6 на группу выходов генератора и на второй вход элемента И 18, разрешая прохождение сигнала с выхода генератора 3 тактовых импульсов через элемент 16 задержки, необходимый для задержки сигнала на время длительности срабатывания цепи из датчика 4, сумматоров 5 и 6, блока 7 и элемента И 8, на второй вход элемента ИЛИ 13, устанавливающего устройство в исходное состояние для формирования очередного нечеткого числа. В случае.когда текущее состояние процесса Хт Хмакс. на выходе Больше блока 19 сравнения формируется сигнал, поступающий на управляющий вход элемента И 18, разрешая прохождение сигнала с выхода генератора-3 тактовых импульсов через элемент 16 задержки на управляющий вход блока 15 элементов И и на вход разрешения записи регистра 12. При этом сигнал с выхода блока 14 вычитания, первая группа входов которого подключена к группе выходов сумматора 6, а вторая группа входов является шиной задания величины X , соответствующий среднему значению последнего шага т - Хт, через открытый для прохождения сигнала блок 15 элементов И и блок 11 элементов ИЛИ поступит в регистр 12 и на очередном такте работы генератора 3 тактовых импульсов на выходе устройства сформируется нечеткое число.

При этом по каждому такту срабатывания генератора 3 тактовых импульсов увеличивается содержимое счетчика 23, сигнал на выходе которого масштабируется коэффициентом К, занесенным предварительно в умножитель на константу 24. Коэффициент К характеризует скорость нарастания шага регулирования. Результат умножения с выхода умножителя 24 суммируется с параметром в сумматоре 25 и в таком виде поступает На входы блока 11 элементов ИЛИ и регистра 22. В результате в сумматоре 5 со случай- ным числом с выхода датчика 4 складывается нарастающий во времени сигнал, формируемый на выходе сумматора 25.

. Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

Генератор случайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, датчик равномерно распределенных случайных чисел, первый сумматор, накапливающий сумматор, две схемы сравнения, два блока элементов И, три элемента И, первый регистр, блок вычитания, блок элементов ИЛИ, элемент ИЛИ, два элемента задержки, три регистра памяти, причем выход первого элемента задержки соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, выход

которого соединен с входом опроса датчика равномерно распределенных случайных чисел и входом разрешения суммирования накапливающего сумматора, вход обнуления 5 которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом первого элемента задержки и является входом пуска генератора, выход датчика равномерно распределенных случайных чи10 сел соединен с первым входом первого сум. матора, второй вход которого соединен с

выходом первого регистра, выход первого

сумматора соединен с информационным

входом накапливающего сумматора, выход

15 которого подключен к первым входам первой и второй схем сравнения и первому входу первого блока элементов И, выход которого является выходом генератора, второй вход первой схемы сравнения соединен

0 с выходом первого регистра памяти, выход Больше или равно первой схемы сравнения соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого блока элементов И и пер5 вым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента задержки и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов И,

0 выход которого соединен с первым входом блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход вто5 рого регистра памяти соединен с вторым входом второй схемы сравнения, выход Меньше или равно которой соединен с вторым входом первого элемента И, выход генераторе тактовых импульсов соединен с

0 входом второго элемента задержки и входом считывания первого регистра, информационный вход которого соединен с выходом блока элементов ИЛИ, второй вход второго блока элементов И соединен с вы5 ходом третьего элемента И, выход накапливающего сумматора соединен с входом уменьшаемого блока вычитания, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов И. выход второго элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

0 выход которого соединен с входом разрешения считывания третьего регистра памяти, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования нечетких чисел

5 с нарастающим шагом перестройки, в него введены счетчик, второй регистр, умножитель на константу, второй сумматор и третий элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым

t

входом счетчика, выход которого через ум-выходом Больше второй схемы сравнения

ножитель на константу соединен с первыми с входом третьего элемента задержки, вывходом второго сумматора, второй вход ко-ход которого соединен с вторым входом

торого соединен с выходом третьего регист-третьего элемента И, выход элемента ИЛИ

ра памяти, выход второго сумматора5 соединен с входом записи первого регистра

соединен с вторым входом блока элементови входом обнуления счетчика, выход второго

ИЛИ, и информационным входом второгорегистра соединен с входом вычитаемого

регистра, вход записи которого соединен сблока вычитания.