Генератор случайного импульсного процесса Советский патент 1980 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к вычислительн технике и предназначено для воспроиаведения потока случайных разнополярных импульсов треугольной равнобедренной формы. Изобретение может быть использовано также при построении стохастичес ких моделирующих устройств, в управляемых имитаторах помех, шумов и т.п. Известен генератор случайного проце са, содержащий последовательно соедине ные блок памяти, датчик случайных чисел, блок управления, генератор импульсов, счетчик импульсов, вход блока памя ти соединен со вторым входом блока управления. Однако в этом случае невозможно мо делирование потока импульсов треугольной формы со случайными параметрами периодом, а(лплитудой и полярностью. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора. Это достигается тем, что генератс содержит последовательно соединенные источник эталонных напряжений, первый и второй преобразователи код-напряжение и модулятор полярности выходного сигнала, выход которого подключен к выходу генератора, первый регистр, первый вход которого соединен со вторым выходом датчика случайных чисел, второй вход - с третьим выходом блока управления, а выход - со вторыми входами первого преобразователя код-напряжение и модулятора полярности выходного сигнала, реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с четвертым выходом, блока управления, а выход - со вторым входом второго преобразователя код-напряжение, второй регистр, первый вход которого соединен с первым входом реверюивного счетчика, а второй вход со вторым выходом датчика случайных чисел и с третьим входом счетчика импульсов, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу второго регистра, а выход ко второму входу реверсивного счетчика, второй генератор импульсов, выход которого соединен со вторым входом делителя частотьи В результате генератор формирует поток импульсов со случайными ампли.тудами и длительностями импульсов, случайными интервалами между импульсами и случайной полярностью импульсов, при этом обеспечивается строго треугольная равнобедренная (симметричная) фор ма импульсов при любом сочетании конкретных значений указанных случайных параметров импульсов. На фиг. 1 приведена структурная схе ма генератора случайного импульсного процесса; на фиг. 2 - вид реализации сл чайного импульсного процесса, формируемого предложенным цифровым генератором. Генератор содержит блок 1 памяти, датчик 2 случайных чисел, блок 3 управ ления, первый генератор 4 импульсов, счетчик 5 импульсов, источник 6 эталон ных напряжений, первый 7 и второй 8 преобразователи код-напряже1ше, моду лятор 9 полярности выходного сигнала, первый регистр 10, второй генератор 11 импульсов, делитель 12 частоты, второй регистр 13 и реверсивный счетчик 14« Блоки 1-5 соединены между собой последовательно, кроме того, второй выхо блока 3 управления соединен с входом блока 1 памяти. Блоки 6-9 соединены между собой таюке последовательно. Первый вход регистра 10 подключен ко второму выходу датчика 2, к входу регистра 13 и к третьему входу счетчика 5 импульсов, выход - ко вторму входу первого преобразователя 7 и ко второму входу модулятора 9, а второй вход - к третьему выходу блока 3 управления. Первый вход реверсивного счетчика 14 соединен с четвертым выходом блока 3 управления и с первым входом второго регистра 13, второй вход - с выходом делителя 12 частоты, а выход - со вторым входом второго преобразователя 8. Первый вход делителя 12 частоты подключен к выход у второго регистра 13, а второй вход - к в ходу второго генератора 11 импульсов. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: А - амплитуда импульса, IJ - дли тельность импульса, Т - интервал меиаду импульсами. Цифровой генератор случайного имнуль сного процесса формирует поток разнополярныхимпульсов треугольной равнобедренной формы. Параметры А, Т и С являются случайными и распределенными по cooTBfyrCTBy:oiJ.(Ki,i ;; Ир (fc). Знак полкриостн 1;-.1лульсов также меняется по си чо-шю у зшшну, -при этом вероятности появления импульсов положительной л а1р;.ща1вльнЬй полярности определиiOTc ; .(вероятностями попадания значений А в соотвеа-ствующие подобласти определения функции (А). Перед началом работы .в блок 1 па.ляти заносятся ьоследозательности управ- .г1ПЮЩ11Х КОДОВ; обеспе-; ИЬ иО Дих при работе датчика- 2 генерированке случайных параметров А, Ti и ( , распраделецных по соответствующим вахопа / F (А); F (Т) и F(t). Кагкдый цикл рэ.бсусы яджррового генератора сл чайкого импульс :гаго процесса начинается тем, что для очередного импульса выходного потока генерируется своя Группа конкретных значений параметров А, Т и t. При этом датчик 2 последовательно подключается блоком 3 управления к соответствующим с-бластям блока 1 памяти, а именно к области хранения кодов для задания F (А), затем F (т) и, накоцед, F (t). Первое число из данной группы случайньх чисел, определяющее амплитуду А формируемого импульса, заносится по комавде из блока 3 управления в первый регистр 10. Второе случайное число, задающее длительность очередного интервала Т импульсами, переписывается блоком 3 с выходов датчика 2 в счетчик 5 игушульсов. А третье случайное число, соответствующее длительности С очередного импульса, ааност-ся по команде блока 3 во второй регистр 13. На источника 6 эталонных напряжений предварительно устанавливается уровень напряжения, равный максимальному амплитудному хзначеншо формируемых импульсов. В соответствии с конкрет1 ыми значениями слу шйных кодов, записываемых в первый регистр 1О, на выходе преобразователя 7 могут быть сформированы уровни напряжения в диапазоне от нуля до максимального значения, установленного на выходе источника 6 эталонных напряжений. В начальном состоянии в реверсивном счетчике 14 записаны нули. При заполнении счетчика 14 от нуля до максимального значения на выходе второго преобразователя 8 формируется передний фронт импульса треугольной формы. Так как счетчик 14 заполняется с постоянной частотой входных импульсов, то приращё11иявыходного напрялсений преобразователя 8 постоянны, и, следовательно, передний фронт фс рмируемого импульса, имеет вид натшонной прямой. Как только в реверсивном счетчике 14 будут записаны все единицы, счетчик включится в рехсимобратного счета. В этот момент оканчивается формирование переднего фронта вьисодного импульса, а напряжение на выходе второ преобразователя 8 равно его входному на пряжению, т.е. равно конкрет-ному значению амплитуды А данного импульса, сфор мированного на выходе первого преобразо вателя 7. Так как обратный счет идет с той же частотой, что и прямой, то длительность заднего фронта равна длительности переднего, а выходной импульс имеет вид равнобедренного треугольника. Модулятор 9 пропускает импульс с выхода Щэёобразователя 8 на выхбД цифроЪого генератора, либо сохраняя ёго™ полярность, либо меняя ее в соотйетствии с конкретным крдр,м амплитудь А импуль Са, записанным в первом числовом реТ ютре 10. Так, например, ecjn конкретному кодированному зн.ачению амплитуды А соответствует попадание действительной амплитуды А в подобласть отрицательных значений области определения функции F (А), то модулятор 9 распозна- ет этот код и меняет полярность сигнал.а, зо формируемого на выходе преобразователя 8. Модулятор 9 может быть выполнен с использованием известных цифровых схем сравнетпй,пороговьГх схем и опарахшонных -усилителей г остоянного то ка. Так как фактически выходные импульсы, поступающие от преобразователя 8, имеЕот ступенчато-треугольную равнобедренную форму из-за дискретности при ращений амплитуды импульса, то модулятор 9 осуществляет также сглаживание фронтов импульса с помощью известных фильтрующих схем. С помо(цью случайного числа, записы ваемого в регистр 13, устанавлгшается соответствующий коэффициент пересчета управляемого делителя 12 частоты. Это означает, что для канодого действительного значения длительности Т импульса реверсивный счетчик 14 заполняется с соответствующей частотой, получаемой при делении частоты импульс1 ого потока поступающего через управляемый делитель 12 частоты 12 на реверсивный счетчик 14 от генератора 11 импульсов Такое управление скоростью заполнения реверсивного счетчика 14 необходимо для того, чтобы при любом действительном значении длительности t импульса счетчик 14: успевал отрабатывать двойной цикл (от нуля до максимального значения и обратно), чем и обеспечивается формирование строго симметричной (рав- нобедренной) треугольной формы импульса при любых сочетаниях конкретных значений длительности С импульса и его амплитуды А, т.е. при любых возможных наклонах фронтов импульса. С помощью генератора 4 импульсов и счетчика 5 осуществляется развертка случайного кода, записанного в счетчик 5, во временной интервал Т между данным и последующим импульсами. По окончании интервала Т блоком 3 управления обеспечивается реализация нового цикла работы цифрового генератора случайного импульсного процесса. Для воспроизведения случайного ударного воздействия, передаваемого испытательным, например, электродинамическим ударным стегадом, на испытуемый объект, производится предварительная запись реального воздействия на объект в процессе его эксплуатации, рассчитываются вероятностно-статические характеристики записанной реализации и находятся такие законы распределения Р (А), F (Т) и F CtO с учетом разнополярности гене- импульсов, которые обеснечивают адекватность спектральных и моментных функций воспроизводимого случайного импульсного процесса с аналогичными характеристиками зарегистр1фованных воздействий в процессе эксплуатации. Кроме того, так как цифровой генератор сл шйного импульсного процесса является программно управляемым, открывается возможность исследования предель- 1-1ЫХ режимов работы испытуемых объектов вплоть до lix разрушения, что часто невозможно осуществить в реальных условиях эксплуатации по причине высокой стоимости таких экспериментов и возникающих при этом технических трудностей. Формула изобретения Генератор случайного импульсного процесса, содержащий последовательно соединенные блок памяти, датчик случайных чисел, блок управления, первый генератор импульсов, счетчик импульсов, вход блока памяти соединен со вторым выходом блока управления, отличающ и и с я тем, что, с целью расщирения области применения генератора, он содержит иослодоватолыю соединенные источник эталонных напряжений, первый и гугорой преобразователи код-напряжение и модулятор полярности выходного сигнала, выход которого подключен к выходу генератора, первый регистр, первый вход которого соединен со вторым выходом датчика случайных чисел, второй вход - с третьим выходом блока управления, авыход - со вторы ми входами первого преобразователя код-напряжеаде и модулятора полярности выходного сигнала, реверсивный счетчик, первый вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, а выход - со вторым входом второго преобразователя код-напряжение, второй регистр, первый вход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, а второй вход - со вторым входом датчика случайных чисел и с третьим входом счетчика импульсов, делитель частоты, первый вход которого подключен к выходу второго регистра, а выход - ко второму вхо ду реверсивного счетчика, второй генератор импульсов, выход которого соединен со вторым входом делителя частоты.