Устройство для моделирования регулярных и псевдослучайных процессов Советский патент 1974 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для моделирования регулярных и псевдослучайных процессов.

Известно устройство для моделирования псевдослучайных процессов, содержащее интегратор, компаратор напряжения и инвертор.

Однако известное устройство применимо для узкого класса специализированных задач.

Целью изобретения является расширеиие класса решаемых задач.

Поставлеиная цель достигается тем, что управляющие входы оптронов подключены через суммирующие усилители к схеме выбора закона распределения, связанной с выходами функциональных генераторов и регулируемого источника смещения.

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержнт интегратор ) на операционном усилителе 2 с конденсатором 3, иивертор 4 на операционном усилителе 5 с резистором 6 обратной отрицательной связи, компаратор 7 иапряжений, цепь положительной обратной связи 8, оптроны 9 и W, установленные на входах интегратора / и инвертора 4 соответственно и состоящие из фоторезисторов /У и светодиодов 12. Светодиоды подключены к суммирующим усилителям 13 и 14, входы которых иодсоединены через схему /5 выбора закона распределения к функциональным генераторам 16 и регулируемому источнику 17 смещения.

Схема выбора 15 закона распределения параметров моделируемого процесса представляот собой коммутационную схему, которая позволяет подключать ко входам суммирующих усилителей 13 и 14 выходы функциональных генераторов 16 или источник ,/i7 регулируемого смещения в различных комбинациях по внешним командам выбора режима работы устройства, поступающим на входы 18.

В стационарном режиме работы устройства по одной из внещних команд, поступающих на входы /8 схемы 15, на первые входы суммирующих усилителей 13 и 14 подается только напряжение иачального смещення от источника 17, и через светодиоды 12 оптронов 9 и 10 проходит постоянный ток смещения, благодаря которому обеспечивается определенное начальное значение сопротивлений фоторезисторов //; /,|,, и ф., .

В этом случае в замкнутом колебательном контуре, состоящем из интегратора /, компаратора напряжений 7, иивертора 4, фоторезисторов //и цепи положительной обратной связн S, возникают устойчивые колебания, частота которых определяется значениями

,„. . С, , /7,:ом„,

где С - значение емкост) конденсатора 3,

30 - величина сопротивления резистора 6, f/помп - величина фиксированного уровня двухполяриого напряжения на выходе компаратора 7. На выходе 20 инвертора 4 формируются прямоугольные разнополярные импульсы, инвертированные относительно импульсов с выхода Ю компаратора 7, с амплитудой: f/.,,,B(-:1),„п,(1), где п, 2, 3- порядковый номер очередного импульса. На выходе интегратора / формируется напряжение треугольной формы: / L,u..dt ( - )(+) t/JIlIT Кф, с /„/ ОС, Фз 2 где Го - период колебаний в стационарном режиме работы. Значение периода То находится из уравиеимя:f/UHB-ft/HHT O,(3) что соответствует моменту срабатывания компаратора 7. Решая систему уравнений (1), (2), (3), после преобразований получаем: То 2ЯФ, -С.(4) В режиме моделирования регулярных и псевдослучайных процессов по одной из внешних команд, поступающих на входы /«S схемы 16, на вторые входы усилителей J3 и 14 подаются напряжения (t) и 2 2/2(0. являющиеся периодическими функциями времени с амплитудами AI и А и периодами повторения и Т соответственно, в результате действия которых происходит изменение значений , и R.. по следующим функциональным зависимостям: ({)Кф +/Сус- :опт.Л1./1(/) RФ, l+mif,(0 ,(5) R,. (t)Rф..A2f2(i) , 1+т2/2(0,(6) где /СУС - коэффициент передачи суммирующих усилителей .Ми -14, /Сопт - коэффициент передачи оптронной пары «светодиод-фотосопротивление. Для упрощения вычислений предлагается характеристика передачи оптронной пары линейной и , /Сопт 1, , , В этом случае: /СуАУС Чтобы найти аналитическое выражение для параметров сигналов (амплитуды, длительности и частоты) в таком режиме работы, необходимо решить следующую систему уравнений:I // I L/комп : Uuai (-I) Ф. (0 )/ + Шг/2(/) 6/1;омп 6п„т( -1) . RФ, -С l+m,/i(0 (0 tn Шп,в гdt l+mi/,(0 ( t/,,HB-f(yHHT 0,(9) где /я-1, fn - моменты окончания формирования (п-1)-го и п-го импульса соответственно. В том случае, если выполняются условия Г,Го и , т. е. если функции fi(t) и /2(0 изменяются достаточно медленно, то произведение l+tnifi(t) (0 можно считать постоянным в интервале интегрирования от t,,-i до tn и его можно вынести за знак интеграла. После решения системы уравнений (7), (8), (9,) получим t« t,, t „ , l+/n,/i(0 . (10) Уравнения (7) и (10) описывают процесс с монотонным изменением частоты и амплитуды, т. е. физически получают одновременно генератор качающейся частоты с коэффициентом перекрытия по частоте /M.I.;C тмакс Л генератор импульсов меняющнхся амплнтуд е коэффициентом перекрытия С/инв- Mai;с - -t7t2 В случае, если TI и TZ соизмеримы, но не кратны То, т. е. величины одного и того же порядка, решение системы уравнений (7), (8), (9) сильно усложняется из-за того, что для каждого последующего интервала времени {f,, } необходимо учитывать предыстор ю колебательного процесса, т. е. значения функций if (О и /2(0 в конце предыдущего интервала времени (in-tii ), т.е. подынтегральное выражение в уравнении (8) принимает вид , (-/„ ) 1+т2/2( ). По существу, в этом случае при решении сие-темы уравнений (7), (8), (9) в интервале от до ,1 необходимо находить реккуррентные нсевдослучайные носледовательности параметров сигналов в интервале (ti -t i-i):

f Ь fg n

/b /2, -. ft , -, f n

t/uHTj , /HHTj , ..., i/инт; , ..., L/чнт,,(U

(Упнв , L/HHB , ..,j t/iiHB j ,..j Cинв

где f i - «мгновенное значение частоты

i

колебательного процесса в момент /,- .

Очевидно, что распределения последовательностей величин (11) зависят от вида функций

/1(0 и /2 (О- ..

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.

По одной из внешних команд, поступающих на входы 18 схемы 15, на входы суммирующих усилителей ,13 и 14 подается предварительно установленное начальное смещение от регулируемого источника JF. При этом в устройстве возникает устойчивый автоколебательный процесс с формированием на выходах .& и 20 пря1моугольных взаимно инвертированныхимпульсов и на выходе 21 - импульсов треугольной формы.

При подаче дополнительной внешней команды на входы ,М схемы выбора закона распределения параметров моделируемого процесса на другие входы суммирующих усилителей 13 и 14 подается напряжение выбранного функционального генератора 16. При этом на выходах устройства формируются сигналы с изменением параметров по определенной функциональной зависимости (регулярный процесс), либо псевдослучайные последовательности сигналов, характер распределения которых можно изменять, меняя функциональное управляющее напряжение путем выбора того или другого функционального генератора 16. 5 Подбирая определенный вид напряжений с выходов функциональных генераторов 16, можно получить необходимый закон распределения параметров т,- , /,- , f/инт,- , (Уинв,- возле их средних значений TO, /о, Umii о, /инво, которые определяются, прежде всего, предварительно заданным смещением -j-t/cMg от источника 17 регулируемого смещения.

Изменяя +f7cMo, Можно смещать центры распределений (математическое ожидание) и необходимую сторону, оставляя неизменным качественный характер распределения, определяемый функциями fj (t и /2(0

Предмет изобретения

20

Устройство для моделирования регулярных и псевдослучайных процессов, содержащее функциональные генераторы, регулируемый

источник смещения, компаратор напряжения, соединенный своим выходом через фоторезистор оптрона со входом инвертора, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжения и через фоторезистор оптрона -

со входом интегратора, соединенного своим выходом со вторым входом компаратора напряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, управляющие входы оптронов подключены через суммирующие усилители к схеме выбора закона распределения, входы которой соединены соответственно с выходами функциональных генераторов и регулируемого источника смещения.

Л

л;