СТОХАСТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Советский патент 1974 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и технической физики и может быть использовано при построении стохастических функциональных преобразователей для получения случайной импульсной последовательности с регулируемым законом распределения а1 1плитуд импульсов. Изобретение может найти применение при исследовании нелинейных систем автоматического управления, систем обнаружения, радиолокационных систем и систем передачи информации для имитации входных воздействий.

Известен преобразователь случайных равновероятных двоичных чисел в случайную импульсную последовательность с регулируемым законом распределения амплитуд импульсов, состоящий из дешифратора N-разрядных двоичных -чагсел, выходы которого образуют 2канала с регулятара ми уровня сигнала, выходы регуляторов ypoiBiHH объединены схемой «ИЛИ.

в этом преобразователе имеется возможность дискретно изменять вероятно,сть появления импульсов заданной амплитуды в формируемой последовательности путем изменения числа каналов т, т. е. изменять закон расп1ределе1ния а лтлитуд «мшульсов.

При этом точность задания вероятностей ограничена величиной Pi, т. е. вероятностью появления импульса в каждом канале, и тем

выше, чем меньше эта величина. Повышенгю точности преобразования влечет за собой увеличение числа каналов преобразователя, т. е. усложнение устройства.

Неидентичность и нестабильность работы каждого из т каналов влечет снижение точности преобразования.

Недостатком прототипа является ограниченная точность формирования заданного закона распределения ввиду дискретности изменения вероятности амплитуд импульсов.

С целью повышения точностп преобразовання в каждый канал вводится управляемый вентиль, который управляется своим пороговым элементом с регулируемым порогом срабатывания, вход которого соединен с выходом генератора шума.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого функционального преобразователя; на фиг. 2 - график заданной плотности распределения вероятностей случайной импульсной последовательности; на фиг. 3 - график интегрального закона распределенпя случайного сигнала на выходе генератора шума. Функциональный преобразователь содержит: дешифратО|р Л/-разрядных двоичлых чисел, регуляторы уровня сигнала 2, схему «ИЛИ, вход дешифратора 4, выход схемы «ИЛИ 5, управляемые вентили 6, пороговые элементы 7 с регулируемым порогом срабатывания, генератор шума 8. Стохастический функциональный преобразователь состоит из .дешифратора Л -разрядных двоичных чисел J, регуляторов уровня сигнала 2, выхОлЧы которых соединены с входами схемы «ИЛИ. Выходы дешифратора соединены с сигнальными входами управляемых вентилей 6, выходы которых соединены с входами регуляторов уровня. Управляюндие входы вентилей соединены с выходами пороговых элементов 7, входы которых соединены с выходами генератора шума 8. При работе преобразователя на вход 4 дсшнфратора 1 поступают случайные равновероятные Л/-разрядные двоичные числа с генератора случайных чисел. При этом с выходов дешифратора на входы управляемых вентилей 6 идут случайные несовместимые по времени равновероятные импульсы. Вероятность поступления имиульсОВ на /-ый вентиль ра.вна: р. - J где Pi - вероятность лоявлепия илипульсов на г-ом выходе дешифратора; Л - число разрядов равновероятных случайных двоичных чисел. Одновременно случайное напряженпе с выхода генератора илума 8 поступает на входы пороговых элементов 7. Вероятность появления напряжения на выходах пороговых элементов, а следовательно, п на управляюш,их входах вентилей 6 зависит от выбранного порога срабатывания пороговых элементов. Для /-ГО порогового элемента при пороге срабатывания Uoi эта вероятность появления напряжения на выходе порогового элемента равна: P, ,(t)U,,, где Uo(t) - случайное напрял ение ла выходе генератора шума; f7ot - inopor срабатывания г-го порогового элемента; При этом Pgi изменяется от О до 1 при изменении от „(/) „акс ДО /«(Омин.. Так как появление сигналов на обоих входах вентмлей событие независкмое, то условия вероятностн появления импульсов на выходе г-ГО вентиля будет равна: р;,-я/.рд,.. Безусловная вероятность наличия импульсов на выходе г-го вентиля 01пределится с учетом пропусков импульсов начальной последовательности. Эта вероятность равна: ,Г( - Я.Г/ макс. TaKHiM образом, вероятность появления и.м1пулв,со1в на вькоде t-ro вентиля может плавно изменяться от О до v°.r/ макс в зависимости от выбора порога срабатывания соответствующего иорогового элемента. С выходов вентилей 6 импульсы поступают на входы регуляторов уровня 2, гюсредством которых задается уровень импульсов с полученной вероятностью появления. С выходов регуляторов уровня импульсы собираются схемой «ИЛИ 3 в формируемую последовательность на выходе 5. Изменением уровней импульсов в каналах н порогов срабатывания иороговых элементов появляется возможность задавать вероятность импульсов определенной амплитуды в соответствии с требуемым законом распределения амплитуд импульсов в формируемой импульсной последовательностп. Настройка преобразователя в соответствии с заданным законом распределения осуш,ествляется следующим образом. Требуемый закои распределения формируемой последовательности задается таблично или графиком (фиг. 3), откуда берутся значения вероятностей для каждого уровня импульсов. Из выражения (4) находятся вероятностн Яц,-: По графику интегрального закона расиределения случайного напряжения на выходе генератора шума F(U,) (фиг. 3) находятся иороги срабатывания L/n/ соответствующих пороговых элементов. Выставляются значення амплитуды импульсов сформированной последовательности Ujfi 1 On для каждого канала преобразователя, после чего при его работе с выхода 5 схемы «ИЛИ снимается случайная имиульсная последовательность с заданным законом распределения амплитуд импульсов. В результате использования изобретения для построения стохастических функциональных преобразователей повышается точность получения заданного закона распределения амплитуд формируемой импульсной последовательности ввиду плавной регулировки вероятностей. Число каналов не зависит от требуемой точности преобразования н определяется числом различных уровней импульсов в формируемой последовательности. Если при 3%-ной точности задания вероятностей восьмн уровней импульсов требовалось 32 канала прототипа, то при большей точности потребуется всего восемь каналов предлагаемого преобразователя. Вновь введенные элементы позволили существенно сократить число каналов ирототила, уменьшить разрядность чи1сел с ге.нератора случайных чисел, упростить схему дешифратора п схему «ИЛИ. Кроме того, исключается требование идентичности каналов.

Можно утверждать, что использование предлагаемого изобретения при построении стохастических лреобразавателей данного типа увеличивает точность преобразования.

Для реализации предполагаемого изобретения можно использовать унифицированные венгил1и: в качестве пороговых элементов - триггеры Шмидта, в качестве генератора шума - генератор непрерывного случайного стационарного сигнала с любым законом распределения.

Стохастический функциональный преобразователь предполагается выполнять в виде переносного лабораторного прибора.

Предмет изобретения Стохастический функциональный преобразователь, содержащий дешифратор, регуляторы уровня сигнала, выходы которых подключены к схеме «ИЛИ, выход которой соединен с выходной клеммой преобразователя,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он содержит управляемые вентили, пороговые элементы и генератор шума, выход которого подключен к сигнальным входам пороговых элементов,

выходы которых подключены к уиравляюшим входам соответствующих управляемых вентилей, сигнальные входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора, а выходы управляемых вентилей соединены со входами соответствующих регуляторов уровня сигнала.

ФшЗ