ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН Советский патент 1973 года по МПК G06F7/58 

1

Генератор преднааначен для получения Дйс-. kpeTHbix значений случайных величил для моделирования различных вероятностных процессов.

Известны генераторы случайных величин, Содержащие физический генератор шума, генератор детерминированной последовательности импульсов, счетчики импульсов, матричные переключатели и другие импульсные н логические узлы. Схема таких генераторов сложна. Вероятностные характеристики генерируемых ими величин зависят от параметров физического генератора шума, которые, в свою очередь, зависят от различных дестабилизирующих факторов (изменений температуры, питающих напряжений, процессов старения элементов). Они характеризуются сложностью получения требуемого закона распределения и наличием взаимной коррекции генерируемых случайных величин.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем один выход генератора импульсов соединен с запоминающим устройством через делитель и одну из схем «И, причем выход делителя подключен к входу запуска триггера, а другой - через другую схему «И, счетчик, матричный переключатель, блок схем «И и схему «ИЛИ. Генератор щума через преобразователь подсоединен к счетному входу запуска триггера, соединеиного с целью запуска одновибратора, выход которого подключен к запоминающему устройству, счетчику и делителю. Потенциальный выход триггера соединен со вторыми входами схем «И. Это позволяет значительно упростить конструкцию генератора, получить высокую стабильность вероятностных характеристик при воздействии дестабилизирующих факторов, упростить получение требуемого

закона распределения, а также исключить взаимную корреляцию.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого генератора.

Генератор / шума соединен с преобразователем 1, выход которого через контакты а и б выключателя 5 подсоединен к счетному входу запуска триггера 4. Выход триггера подключен к входу одновибратора 5 и схемам

«И 5 и 7. Выход одновибратора соединен с цепью сброса делителя S, счетчика 9 импульсов и запоминающего устройства 10. Вход делителя через контакты в и г выключателя 3 подключен к выходу генератора // импульсов,

а вход счетчика 9 подсоединен к выходу того же генератора через схему 7. Выход счетчик через матричный переключатель 12, блок схем «И и схему «ИЛИ 14 подключен к входу запоминающего устройства, которое

соединено с выходом схемы 6. Выход делителя 8 подключен к входу одного плеча запуска триггера 4 и к схеме 6.

При замыкании ключа 3 импульсы с геператора 11 поступают иа делитель 8, кратность деления которого выбирается равной 10 л; (п,1,2...)- Импульсы с выхода делителя подаются на триггер 4 и схему 6, на выход которой они проходят только при наличии сигнала с триггера. В исходном состоянии такой сигнал отсутствует.

С генератора / электрический плум поступает на преобразователь 2, где преобразуется в пуассоновский поток импульсов. Когда ключ 3 замкнут, они могут проходить на счетный вход запуска триггера 4.

В момент tu замыкаиия ключа импульсы с генератора 11 подаются на делйтель 8 .и этим определяется начало одного цикла работы устройства. Концом этого цикла является момент времени /ь когда на выходе делителя появляется импульс. Таким образом, период работы устройства определяется отрезком времени , который делится импульсами генератора 11 на 10 п отрезков. В течение промежутка времени т с преобразователя на триггер может поступить только один случайный импульс или более одного импульса и может .не поступить ни одного случайного импульса.

Если за время т с преобразователя на триггер не поступает ни одного случайного импульса, счетчик 9 не заполняется, так как на него через схему 7 не проходят импульсы с генератора 11. Появившийся в конце интервала времени т на выходе делителя 8 импульс не проходит через схему 6 на запоминающее устройство 10. О.н поступает только на триггер 4. При этом триггер не опрокидывается, так как находится в исходном состоянии. Таким образом, временной интервал т, в течение которого не появляется, случайный импульс, оказывается нерабочнм.

Если же за время т с преобразователя на триггер поступает более одного импульса, то в момент появления первого случайного импульса триггер опрокидывается и выдает на схемы 6 и 7 сигнал. С этого момента начинает заполняться счетчик, емкость которого выбирается равной 10.1;. При появлении второго случайного импульса триггер снова опрокидывается. В этот момент сигнал с триггера, подаваемый на схемы и 7, снимается, счетчик перестает заполняться, с триггера иа одновибратор 5 поступает импульс запуска. Одновибратор срабатывает и на его выходе появляется имнульс сброса, который поступает на делитель, сбрасывая его в исходное состояние, на счетчик, сбрасывая записанное там число, и на устройство 10, сбрасывая записанное там число. Таким образом, при появлении второго случайного импульса, устройство возвращается в исходное состояние и начинается отработка нового временного интервала.

Если за время т с преобразователя на триггер поступает только однн случайный импульс, устройство срабатывает, как было описано выше при появлении первого случайного имлульса. Далее оно работает следующим образом.

Счетчик 9 заполняется до окончания временного интервала т. Тем самым с помощью счетчика измеряют интервал времени от момента появления случайного импульса в интервале т до окончания этого интервала с точностью до 1 : (10 л;). По окончании этого интервала на выходе делителя 8 появляется импульс, который через схе.му 6 проходит на запоминающее устройство 10, давая команду

на считывание записанной в нем величины. Этот же импульс поступает на триггер 4 и переключает его в исходное состояние. При этом на выходе триггера появляется импульс, который запускает одновибратор 5. Одновибратор срабатывает и выдает импульс сброса на делитель, счетчик и запоминающее устройство. Таким образом, считывание случайных величин с запоминающего устройства производится только в том случае, когда в течение

интервала времени появляется один случайный импульс.

Иными словами, на пуассоновский поток импульсов накладывают последовательность нормированных интервалов времени т и выбирают только те интервалы, в которые попадает только один случайный импульс. При этом случайные импульсы оказываются распределенными в интервале времени по закону равной вероятности. Это свойство и положено в основу получения нужного закона распределения случайной величины. Каждая декада счетчика имеет десять выходов, каждый из которых соединен с одной строкой матричного переключателя 12. Число столбцов в

матричном переключателе выбирается равным числу дискретных значений случайной величины X, пределы изменения которой Хмаи-- макс- Очевидно, ЧТО ДЛЯ получения заданного закона распределения случайной велиЧины каждое дискретное значение Axj(,2,

. . ., т; + X2+...+АХт Хиакс - Хшш)

должно появляться с заданной вероятностью

Рг(Р1 + Р2+...).

Каждое дискретное значение случайной веяичины в устройстве представляется числом импульсов на выходе схемы «ИЛИ 14, т. е. Axi представляется одним импульсом, Ахг - двумя и т. д. Следовательно, количество импульсов, появляющееся .на выходе схемы 14,

должно иметь заданную вероятность.

Если в течение времени т на запоминающее устройство подавать последовательность импульсов, общее количество которых равно т, и временной сдвиг между ними A/j выбирать

пропорциональным требуемой вероятности Рг, чтобы при этом соблюдалось условие A/I + .. , то вероятность появления на выходе i-ro дискретного значения случайной величины имеет требуемую вероятность

Рг. Такая последовательность импульсов с за