Генератор случайного процесса Советский патент 1980 года по МПК G06F1/02 C07C15/00 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для формирования случайных процессов, заданных двумерной плотностью распределения.

Известен генератор случайных про-, цессов, содержащий блок функциональных преобразователей, задающих зако- . ны распределения цепи, вариаторы, ре- «О зисторы и логические элементы fl.

Однако это увеличивает время перестройки и ведет к увеличению габаритов генератора - .

Наиболее близким по технической t5 сущности к предлагаемому является генератор случайного процесса с регулируемой функцией распределения, содержащий источник шумового сигнала, усилитель , сумматоры, нелинейный функ- 20 циональный преобразователь, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) , блок развертки, двухпоэицйонйый переключатель, включенный между источником шумового сигнала и входом одного уси- 25 лителя, ко второму полюсу двухпозицигонного переключателя подключен выход генератора развертки, а выход соответствующего сумматора соединен с модулятором ЭЛТ 2.30

Этому устройству присуща недостаточная точность фдрмирования случайных процессов, так как моделируемые процессы задаются лишь одномерными функциями pacпpeдeJfeния.

Цель изобретения - повышение точности моделирования случайных процессов за счет задания их Двумерными функциями распределения.

Для достижения поставленной цели в генератор случайного процесса,содержащий источник шума, сумматор, нелинейный функциональный преобразователь, выход которого является выходом генератора, а вход нелинейного функционгшьнрго преобразователя соединен с выходом первого блока развертки, введены ключ, элемент НЕ, блок воспроизведения функции трех переменных, блок Пё1мяти, блок сравнения и второй блок развертки, выход которого соединен с первым входом блока воспроизведения функции трех переменных и с первым входом блока сравнения, второй вход которого является входом генератора, а выход блока сравнения соедиiieH со входом второго блока развертки и с первым входом ключа, выход которого соединен с его вторым входом, с группой входов нелинейного функционального преобразователя и че рез элемент НЕ с первым входом сумма тора, выход которого соединен с третьим входом ключа, а второй вход сумматора подключен к выходу блока воспроизведения функции трех перемен ных и ко входу блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока воспроизведения функции трех переменных, третий вход которого под ключен к выходу источника шума. На чертеже изображена блок-схема генератора. , Генератор содержит последовательно соединенные блок 1 развертки,блок 2 воспроизведения функции трех переменных, сумматор 3 и ключ 4, выход которого подключен к десяти управляю щим входам нелинейного функционально го преобразователя 5, например типа политрон. Кроме того, в генератор входит блок 6 сравнения, вход которо го соединен с выходом блока 1 развертки, а выход - с управляющим входом блока 1 развертки и управляющим входом ключа 4, источник 7 шума, генерирующий случайную равномерную последовательность сигналов, выход которого Подключен к третьему входу блока 2 воспроизведения функции трех переменных. Генератор содержит также блок 8 памяти, выход которого сое динен со вторым входом блока 2 воспроизведения функции трех переменных а вход - с выходом этого же блока 2. Блок 8 памяти является многослойным, причем первый слой состоит из одной ячейки, второй - из двух, третий из трех и т.д. В генератор включены так же второй блок 9 развертки, выход которого подключен к нелинейному функциональному преобразователю 5 и элемент НЕ 10, выход которого подклю чен к входу сумматора 3, а вход - к выходу ключа 4, соединенному также со вторым управляющим входом этого же ключа 4. . Моделирование стационарного случайного процесса по заданному семейс ву двумерных распределений W( х,-, X:, т) базируется на следующих предпосылках. Каждое распределение из семейства W(x, х.чг) зависит от двух nejjeменных Х|ц, Х0, являющихся сечениями моделируемого процесса, и одного параметра tr-, являйщегося расстоянием между сечениями. На семейство накладываются два ограничения: 1) все рас пределения сосредоточены на конечных областях изменения переменных Х,Х, т.е. финитны; 2) множество изменений параметра f конечно и содержит К эле ментов. Суть алгоритма состоит в следующем. Моделируется К вспомогательных случайных процессов, каждый из которых подчиняется одному двумерному распределению, завн,литому or некоторого распределения, соотвспствукицего 1 2..., К ИИ заданного семейства двумерных распределений. /Далее эти К вспомогательных процессов складываются, образуя стационарный случайный процесс. Первый вспомогательный процесс подчиняется двумерному распределению,- соответствующему Г 1, что обеспечивает подчинение рядом стоящих сечений заданному двумерному закону распределения; второй вспомогательный процесс подчиняется двумерному распределению, соответствующему /Г 2, что обеспечивает подчинение двух сечений, отстотцих на два интервала, заданному закону распределения, третий вспомогательный процесс - двумерному распределению, соответствукицему Т 3, что обеспечивает подчинение двух сечений, отстоящих на 3 интервала, заданному закону распределения и т.д. Причем К двумерных распределений К вспомогательных процессов вычисляются таким образом, чтобы сумма вспомогательных процессов образовывала стационарный случайный процесс с Заданным семейством двумерных распределений. Перед работой в блоке 8 памяти записаны О, ключ 4 находится в положении, размыкающем цепь суг-ииатор 3 нелинейный функциональный преобразователь 5. Блок моделирования функции трех переменных представляет собой К матриц из потенциометров, квантователь, коммутатор, систему электронных ключей и нелинейный функциональный преобразователь, например типа политрон . Вхрдами блока для моделирования функции трех переменных служат входы квантователя,коммутатора и вход нелинейного функционального преобразователя. Перед работой на матрицах из потенциометров выставляются значения функцййГ я)зляющихся обратными сечений семейства двумерных плотностей W(, X :, т), получающихся фиксированием значений параметра Т и одной из переменных X . Генератор работает следующим образом. Блок 1 развертки вьщает сигнал,пропорциональный значению параметра Р , поступгиощий на первый вход блока 2 воспроизведения функций трех переменных. Коммутатор блока 2 воспроизведения функции трех переменных подключает к функциональным пластинам политрона этого блока первую матрицу из потенциометров. Одновременно на третий вход этого же блока 2 с выхода источника 7 шума поступают случайные сигналы, подчиняющиеся равномерному закону распределения, а на второй вход - сигналы с выхода блока и памяти.

На выходе блока 2 воспроизведения функции трех переменных появляется сигнал. Этот сигнал, являющийся первым значением первого вспомогательного процесса, поступает на входы блок 8 памяти и сумматора 3. Блок 8 памяти запоминает Зйгнал в первой ячейке первого слоя и одновременно вьщает сигнал из последней ячейки следующего слоя. В течение одного цикла сигнал развёртки блока 1 развертки подается на первый вход (вход коммутатора) блока 2 воспроизведения функции трех переменных, подключая поочередно к функциональным пластинам политрона блока 2 все матрицы из потенциометров. Пусть,например,: к функциональным пластинам политрона блока 2 воспроизведения трех переменных подключаются значения -той матрицы. Одновременно на второй вход (вход второго квантователя) блока 2 воспроизведения функции трех переменных поступает сигнал Хр из последней- ячейки i-того слоя блока 8 памяти, а на третий - случайные равномерно распределенные сигналы с выхода источника 7 шума. На функциональные пластин{л политрона блока моделирования функции трех переменных поступает напряжение функции, обратной к сечению двумерной плотности

т) при f

распределения W(;

К

Kg х . Так как х - случайный равномерно распределенный сигнал, с выхода блока 2 воспроизведения функции трех переменных снимается сигнал который в совокупности с сигналом второго входа подчиняется требуемому двумерному распределению. Этот сигнал, являющийся первым значением (-того вспомогательного процесса,поступает на входы блока 8 памяти и сумматора 3. Блок 8 памяти запоминает этрт сигнал в первой ячейке i-того слоя и одновременно выдает сигнал из последней ячейки (i ч- 1)-го слоя. Сумматор 3 суммирует первое значение -того вспомогательного процесса со значением всех предыдущих вспомогательных процессов.

Чтобы зафиксировать момент окончаиия цикла развертки, сигнал с блока 1 развертки подается на первый вход блока 6 сравнения, на выходе которого появляется сигнал, если напряжение выхода блока 1 развертки, подаваемое на первый вход блока 6 сравнения, совпадает с пороговым значением подаваемым на второй вход я- (уставка) блок 6 сравнения. Сигнал с выхода блока 6 сравнения подается на управляющий вход блока 1 развертки, начиная новый цикл развертки, и на первый управляющий вход ключа 4, замыкая его.

Сигнал с выхода суг.матор з 3 через замкнутый ключ 4 поступает как на входы нелинейного функционального преобразователя 5, так и на вход элемента НЕ 10 и далее - на второй вход с сумматора 3, обеспечивая тем самым обнуление сумматора. Кроме того, сигнал с выхода ключа 4 передается на второй управляющий вход этого же ключа, размыкая цепь сумматор 3 нелинейный функциональный преобразоOватель 5. Частота блока 1 развертки 1 в m раз () больше частоты блока 9 развертки. Значит за период развертки блока 9 развертки на функциональные пластины нелинейного функционального преобразователя 5 будет поочередно подано m прогенерированных значений случайного процесса, а следовательно, с выхода его будет сниматься непрерывный случайный ,

0 подчиняющийся заданной двумерной функции распределения.

Формула изобретения

5

Генератор случайного процесса,содержащий источник щума, сумматор,нелинейный функциональный преобразователь, выход которого является выходом генератора, а нелинейного

0 функционального преобразователя соединен с выходом первого блока развертки, отличающийся тем, что,с целью повышения точности генератора, он содержит ключ, элемент НЕ,

5 блок воспроизведения функции трех переменных, блок памяти, блок сравнения и второй блок развертки, выход которого соединен, с первым входом блока воспроизведения функции трех

0 переменных и с первым входом блока сравнения, вход которого является входом генератора, а выход блока сравнения соединён со входом второго блока развёртки и с первым входом ключа, выход которого соединен с его

5 вторым входом, с группой входов нелинейного функционального преобразователя и через элемент НЕ с первым входом сумматора, выход которого соединен с третьим входом ключа, а вто0рой вход сумматора подключен к выходу блока воспроизведения функции.трех переменных и ко входу блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока воспроизведения функции

5 трех переменных, третий вход которого подключен к выходу источника шума.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 429420, кл. G 06 G 7/52, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

422063, кл. G 06 G 7/52, 1973 (прототип) .

781799