Генератор случайных импульсных потоков Советский патент 1980 года по МПК G06F1/02 G07C15/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники я может быть использовано при моделировании случайных процессов и систем. Известен генератор случайных импульсных потоков, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов, вероятностный 1 К-полюсник, набор элементов И, блоки прореживания, элемеот- ИЛИ i. Вьсюд генератора пуассоновского потока импульсов соединен с первыми входами элементов И, вггорой вход каждого из кс Т(ых соединен с соответствующим выхоДОМ вероятностного 1-К-полюсника. Выходы всех элементов И соединены с соот ветствуюшнмн входами элементов ИЛИ через блоки прореживания. Выход элемента ИЛИ соединен обратной связью с вероятностным 1-К-попюсником. Этому генератору присущи такие н&достатхи, как большая погрешность при воспроизведении усеченньсх законов рас- предаленяя иет-ервалов (например, равномерного и т.д.) и громоздкость конструкции за счет использования большого количества счетчиков. Известен также генератор случайньк импульсньк потоков, содержащий счетчик, на счетный аход которого подается пуассоновский поток импульсов, а разрядные вьпсоды через дешифратор подключены к первой группе нходов блока элементов И Соответственно, вторая группа нходов которого соединена с выходами вероятност ного 1-К-полюйника соответственно, а их выходы через элемент ИЛИ подключены к выходу генератора и ко входам Сброс счетчика и вероятностного 1-К-полюсни- ка 2 . Недостатком этого генератора является ограниченный класс решаемых задач. Наиболее близким техническим решением в предлагаемому изобретению является генератор случайных импульсных .потоков, содержащий генератор пуассоно&ского потока импульсов, выходом подключенный ко входу основного счетчика, разрядными, выходами соединенного со входами дешифратора, блок элементов И, первыми входами соедлиеннь1ми с соответствующими выкодами дешифратора, а вторыми - с выходами вероятностного 1-К погаосника jSQ . Выходы элементов И со единены со входами элемента ИЛИ. Устройство содержит также последовательно соединенные генератор тактовьсх импульсов и дополнительный счетчик, выходом

соединениый с одним из входов упомяну-, того элемента ИЛИ, вькод которого является выходом всего устройства и цепями обратной связи соединен со аходами Сброс обоих счетчиков и вероятностного 1-К-полюсника,

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет управлять математическим ожиданием длины инт8{ валов при неизменном законе распредел&ния, что ограничивает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение фушсциойальных возможностей генератора за счет регулирования математического ожидания,.

Для достижения йоставленной цели в известный генератор случайных импульсных потоков, содержащий источник пуассоновского потока импульсов, основной«и дополнительный счетчики, выходы основКого счетчика соединены со входами первого дешифратора, выходы которого соединены с первыми аходами группы элементов И соответственно, вторые нходы которых соединены с выходами вероятности ногр 1-К-попюсника соответственно, а вььходы группы элементов И через первый элеме гг ИЛИ соединены с вьрсодом генераторов и со входом Сброс основного счетчика и вероятностного 1-.К-полюснитса, последний вход элемента ИЛИ соединен с последним выходом дополнительного счетчика, вход которого соединен с вь ходом источника тактовых импульсов, введены триггер, элемент И, элемент ИЛИ, элеме1 Т задержки, второй дешифратор и переключаюнщй зпвИлб ее, входы О ЬрОГо с соотвй с-гвующими выходами второго дешифратора, а выход соединен с единичным входом триггера и через эл&Meirr задержки с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с нулевым аходом триггера и под.ключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со входом Сброс дополнит епьного счетчика, а единичный выход триггера соедЬнен с первым аходом элемеша И, второй вход Kicwic wwi co HBea-c стшщ«а

пуассоновского потока импульсов, выход элемента И соединён со аходом основного счетчика, вькоды дополнительного сЧечика соединены со входами второго дешифратора,.Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Поскольку генерируемые потоки случайных импульсов являются рекуррентными, т.е. с независимыми и одинаково распределенными интервалами между импульсами, то в таком потоке распределение длины интервала от некоторого произвольного момента врем&ни до первого случайного импульса будет таким же, как н для всех интервалов между последующими импульсами, ПоэтоKQT выдачу каждого очередного случайного импульса можно задерживать на лкнбую постоянную величину и начинать йх генерировать по истечении этого врем&ни. При этом распределение интервалов будет таким же, как и в случае отсутс-рвия задержки выдачи импульсов, но зато изменяя время задержки, можно управлят математическим ожиданием длины интервала

На чертеже приведена структурная схема генератора.

Генератор содержит источник 1 пуас- соновского потока импульсов, основной 2 и дополнительный 3 счетчики, дешифратор 4, группу элементов 5-1-5-К И, вероятностный 1-К-погаосник 6, источник тактовых импульсов 7, элемент 8 ИЛИ, . дешифратор 9, переключающий элемент 10, элемент 11 ИЛИ, элемент 12 задерж ки, триггер 13 и элемент 14 И, Выход источника 1 соединен с первым входом элемента 14 И, выходом соединенного со аходЬм счетчика 2, выходы которого подключены ко аходам дешифратора 4, а выходы последнего присоединены к первйм входам элемекгов 5-1-5-К И,ко вторым входам каждого ах которых подключен соответствующий выход вероятностного 1-К-полюсника 6. Выход источника 7 соединен со входом счетчика 3, разрядныеВЫХОДЫ которогчэ соединены со аходами дешифратора 9, последний выход счетчика 3 средйнен с одним из входов элемента 8 ИЛИ, к другим входам которого подсоединены выходы элементов 5-1-5-К И, Любой из выходов дешифратора 9 через переключаюншй элемент 10 соединяется с единичньш входом триггера 13 и через элемеит 1О соединяет ся с единичным входом триггера 13 и через элемент задержки 12 - с одним из входов элемента 11 ИЛИ, второй вход которого соединен с нулевым входом триггера 13, аходом Сброс счетчика 2, входом вероятностного 1-К-полюсника б и выходом элемента 8, ИЛИ, являющимся выходом 15 всего устройства. Единичный выход триггера 13 соединен со. вторым входом элемента 14 И, а ВЬЕЧОД эле мента 11 ИЛИ соединен со входом Сброс счетчика 3, Вход 16 вероятностного 1-К- полюсника 6 служит для задания нужного закона распределения возбуждения его выходных шин. Элемент 12 задержки обеспечнвает гарантированный сброс счетчика 3 в исходное состояние импульсом с cooiv ветствующего выхода дешифратора 9. Генератор работает следующим образом Пусть в некоторый момент времени на выходе 15 генератора появится импульс, Этот импульс установит в нулевое состояние триггер 13 и оба счетчика 2 и 3, а в вероятностном 1-К-полюснике с вероятностью р возбудится i -и выход. Соответственно этому будет открыт i-ый элемент И, но случайные импульсы от источника 1 на счетчик 2 поступать не будут, так как элемент 14 И будет закрыт нулевым потенциалом с единичного выхода триггера 13. На счетчик же 3 будут поступать тактовые импульсы с источника 7, и в некоторый Момент времени на вь ходе дешифратора 9, который образует замкнутую цепь с выходом переключателя 10, появится импульс. Этот импульс че рез элемент 12 задержки и элемент 11 ИЛИ установит в нулевое состояние счетчик 3, а триггер 13 - в единичное со стояние непосредственно. С этого Момента единичным потенциалом с триггера 13 откроется элемегег 14 И, и случайные ик пульсы от источника 1 будут поступать на счетчик 2, В момент-поступления V -го случайного имэульса на счетчик 2 на I-OM выходе дешифратюра 4 также появится импульс, который через открытый элемент 5-1 И и элемент 8 ИЛИ пройдет на вььхоД генератора 15, Этот импульс по цепям обратной связи воздействует на входы Сброс обоих счетчиков 2 и 3, на нход вероятностного 1-К-полюсника 6 и На нулевой вход триггера 13. В резудьтате этого с определенной вероятност1ло эновь возбудится один из выходов вероятностного 1-К-1|олюсника 6, счетчики 2 и 3 обнулятся, триггер 13 перейдет в нулевое состояние. Вследствие этого посторнтся процесс формирования нового случайно748397го интервала, равного сумме двух: постоянного, определяемого номером выхода дешифратора 9, подключенного к выходу переключателя Ю, и случайного эрланговского соответствуишего поряддса. Если за время Т (где Т (п-1 ).t кшксимальный интервал, воспроизводимого закона распределения, и, -емкость счетчика 3, Т -пери од следовбния тактовык импульсов, выра батываемых источником 7) случайный ямпульс не появится ни на одном из выходов элементов 5-1-5-К И, то rv -и тактовый импульс от источника 7 поступит на выход счетчика 3 и через элемент 8 ИЛИ пройдет на выход устройства 15, и 1фОцесс форьшрования очередного случайного интервала начнется . Таким образом, с помощью предлагаетмого генератора, используя суперпозицшо распределений Зряанга, удается получать произвольные законы распределения интервалов и управлять математическим ожиданием их длительности. Причем при подключенном последнем вьрсоде счетчи- ка 3 к одному из входов элемеига 8 ИЛИ будет генерироваться усеченный закон распределения интервалов, при OTKJHOченном - неусеченньШ. Кроме того, управление математическим ожиданием .цлины интервалов может осуществляться в пределах от О до 1ОО% относительно максимального интервала усеченного закрна путем незначительного усложнения язвестного генератора, так как один и тот же 3 стал вьщолнять две фушсииш слежение за длиной текущего интервала, как и, в известном генераторе, и допол-нательную - обеспечение задержки выдачи случайного импульса на выход г&наратора. Фор мулаиз обретения . Генератор случайных импульсных потоков, содержащий источник пуассоновского потока импульсов, основной и дополниельный счетчики, выходы основного счетика соединены со входами первого деифратора, выходы которого соединены с первыми аходами группы элементов И сответств.енно, вторые аходы которых соединены с выходами вероятностного 1-К- олюсника соответственно, а выходы эл&ентов И группы через первый элемент ЛИ соединены с выходом генератора и о аходами Сброс основного .счетчика и ероятностно 1-К-п{этюсника, последний ход. элемента ИЛИ соединен с последним ьыходом дополнительного счетчика, аход которого соединен с выходом источника тактовьи импульсов, отличающийся тем, что , с целью расширьния функциональных возможностей за счет регулирования математического ожидания, он дополнительно содержит триггер, элемент И, второй элемент ИЛИ, &лемент задержки, второй дешифратор и аереключаюишй элемент, аходы которого соединены с соответствующими выходами второго дешифратора, а выход соединен с единичным входом триггера и через элемент задержки с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с «улевьм аходом триггера и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со аходом, Сброса дополвитального счетчика, единичный выход триггера соединен с аходом элемента И, второй аход которого соединен с вькодом источника пуассоновского потока импульсов, выход элемента И соединен со аходом основного счетчика, выходы дополнительного счетчика соединены со входами второго дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 504196: кл. iS 06 F 1/О2, 1974. 2,Авторское свидетельство СССР N 543004 кл, G Об F 1/02, 1975, 3, Авторское свидетвпьс гво СССР № 588550, кл. G Об F 1/О2, 1976 (прототип).