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

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения реализации нечеткого числа.Цель изобретения - повышение точности,Генератор содержит датчики 4, 13, 17, чисел с равномерным распределением, элементы 2, 18 задержки, сумматоры 5, 19, 20, 7, генератор 1 одиночного импульса, генератор 3 тактовых импульсов, регистр 6 памяти,блоки 8, 11 сравнения, формирователи 9, 12 импульсов, элемент И 10, блоки вычисления левой 14 и правой 15 границ. 1 ил.

(Л

С

ч х|

4 СО CJ

со

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для получения реализации нечеткого числа.

Цель изобретения - повышение точности при нечетком задании параметра положения функции принадлежности.

На чертеже представлена электрическая структурная схема генератора.

Генератор содержит генератор 1 одиночного импульса, первый элемент 2 задержки, генератор 3 тактовых импульсов (ГТИ), датчик 4 чисел с равномерным распределением (ДЧРР), первый сумматор 5, регистр 6 памяти, накапливающий сумматор 7, первый блок 8 сравнения, первый формирователь 9 импульсов, элемент И 10, второй блок 11 сравнения, формирователь 12 импульсов, второй ДЧРР 13, блок 14 вычисления левой границы, блок 15 вычисления правой границы, счетчик 16, третий ДЧРР 17, второй элемент 18 задержки, второй сумматор 19, третий сумматор 20,

Работает генератор следующим образом,

В его основу положен алгоритм форми- рования нечетких чисел, который соответствует процессу настройки аппаратуры на значение параметра,которое задано нечетко. Этот процесс настройки моделируется следующим образом.

Из некоторой точки (х 0) параметр х увеличивается дискретно с шагом, имеющим постоянную Лх и случайную § составляющие, где f - номер шага. Считается, что нечеткая цель достигается, если текущее значение х попадает в интервал (Гл, Гпр).Этот интервал формируется следующим образом.

Одновременно с очередным шагом разыгрывается случайный уровень /и функции принадлежности fix (х). По этому случайному уровню определяется левая Гл и правая ГПр границы интервала (Гл, ГПр),для чего может быть использована следующая аналити- ческая зависимость для функции принадлежности типа примерного равенства:

Гл а-(1 -fi)r, Глр а+(1 -р)т, (1) где а, г- параметры положения и размаха функции принадлежности.

Сам параметр положения а в предлагаемой модификации генератора является случайным: а а + |а. где а, §а - математическое ожидание и случайная добавка параметра а. Поэтому вначале определяются Гл и Гпр по формулам (1) при а а, а затем к полученным граничным значением прибавляется случайная добавка Ја, которая имеет случайное значение по модулю, например

возможное значение числа с равномерным распределением в интервале

- 5эпо апр,

где Јапр 0.

Указанный алгоритм реализуется следующим образом.

При срабатывании генератора 1, который вырабатывает сигнал с уровнем логической 1, счетчик 16 и сумматор 7

обнуляются, а третий ДЧРР 17 вырабатывает случайное число Ја через мэлую задержку сигнала генератора 1 в элементе 2 задержки, запускается ГТИ 3. Импульсы ГТИ 3 поступают в счетчик 16 и подсчитываются им. Кроме того, по каждому импульсу на выходах первого 4 и второго 13 ДЧРР формируются возможные значения § случайных величин, например, с равномерным распределением в интервале (0, 1). Сигнал

§ с выхода первого ДЧРР 4 суммируется в первом сумматоре 5 с постоянной величиной Лх, занесенной в регистр 6 памяти.

По импульсу ГТИ 3, который подается (при необходимости с задержкой) на вход

разрешения суммирования, сигнал с выхода первого сумматора 5 заносится в накапливающийся сумматор 7. Поскольку на выходе второго блока 11 сравнения е самом начале всегда присутствует уровень логического

О, то сумматор 7 работает в режиме суммирования.Описанные выше процессы повторяются и в результате сигнал на входе накапливающего сумматора 7 увеличивается, оставаясь случайным. При этом по каждому импульсу ГТИ 3 после изменения выходного сигнала второго ДЧРР 13, который является адресным сигналом для блоков 14 и 15, выполненных в виде ПЗУ, на их выходах формируются левая Гл и правая ГПр

границы интервала (см.ф-лы 1 при ). Во втором 19 и третьем 20 сумматорах к ним прибавляется случайная добавка Ја. При попадании текущего значения внутрь этого интервала на выходе элемента И 10

появляется импульс, который останавливает формирование сигнала логической 1 генератора 1. В результате останавливается ГТИ 3 и формируются два числа (на выходе счетчика 16 и выходе накапливающего сумматора 7), Первое из них соответствует нечеткому значению интервала времени достижения цели, а второе - нечеткому результату настройки.

В процессе накопления сигнала в на5 капливающем сумматоре 7 возможен случай, когда при очередном шаге сразу после того, когда сигнал был левее левой границы, он переходит в положение правее правой границы. В этом случае сигнал на выходе

второго блока 11 сравнения меняется на противоположный, что приводит к тому, что накапливающий сумматор 7 начинает работать на уменьшение. В результате генератор всегда кончает работать при попадании результирующего сигнала в случайный интервал.

Формула изобретения Генератор случайных чисел, содержа- щий генератор одиночного импульса, элемент задержки, генератор тактовых импульсов,первый и второй датчики чисел с равномерным распределением,блок вычис- .ления левой границы,блок вычисления пра- вой границы, сумматор, регистр памяти, накапливающий сумматор, два блока сравнения, счетчик, два формирователя импульсов, элемент И, причем выход генератора одиночного импульса соединен с входами обнуления счетчика накапливающего сумматора и через элемент задержки с выходом запуска генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с входом разрешения суммирования накапливающего сум- матора и входом опроса первого датчика с равномерным распределением, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход и выход которого соединен со- ответственно с выходом регистра памяти и информационным входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков сравнения,выход Больше или равно первого блока сравнения соединен через пер- вый формирователь импульсов с первым

входом элемента И, второй вход которого через второй формирователь импульсов соединен с выходом Меньше или равно второго блока сравнения, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом опроса второго датчика чисел с равномерным распределением, выход которого соединен с входами блока вычисления правой границы и блока вычисления левой границы, выход которого соединен с вторым входо - первого блока сравнения,.выход блока вычисления правой границы соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход меньше или равно которого соединен с входом задания знака суммирования накапливающего сумматора, выход элемента И соединен с входом останова генератора одиночного импульса, о л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности при нечетком задании параметра положения функции принадлежности, в него дополнительно введены третий датчик чисел с равномерным распределением, второй элемент задержки, второй и третий сумматоры, причем вход опроса второго датчика чисел с равномерным распределением подключен к выходу генератора одиночного импульса, а выход через второй элемент задержки подключен к первым входам второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами соответственно блока вычисления левой границы и блока вычисления правой границы, а выходы соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков сравнения.