Генератор случайного процесса Советский патент 1981 года по МПК G06F1/02 G07C15/00 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для моделирования дискретных случайных процессов с двумерным законом распределения.

Известны устройства, предназначенные для моделирования случайных процессов с одновременным законом распределения 1 и с заданной корреляционной функцией 2j.

Однако оба эти способа задания случайного процесса не являются полными.

Известно еще одно устройство, предназначенное для моделирования случайного процесса по одномерному закону распределения и корреляционной функции 3.

Однако и данное устройство не гарантирует однозначности, так как существует множество случайных процессов с одинаковыми одномерными распределениями и корреляционными функциями, но отличающихся двумерными, трехмерными и т. д. распределениями.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор случайного процесса, содержащий генератор линейно-изменяющегося напряжения, соединенный с нелинейным функциональным преобразователем, датчик случайных чисел, блок памяти на потенциометрах, интегратор, счетчик, накапливающий сумматор и аналоговый ключ 4.

Недостатком этого генератора является , невысокая точность моделирования случайных процессов, так как формируемый процесс описывается одномерным распределением и корреляционной функцией.

Цель изобретения - повышение точности моделирования и расширение класса 0 решаемых задач за счет зйдания генерируемого процесса двумерным распределением.

Указанная цель достигается тем, что в известньгй генератор случайного процесса,

содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен со входом нелинейного функционального преобразователя, управляющие входы которого соединены с выходами блока памяти, а выход нелилейного функционального преобразователя соединен с первым входом интегратора, датчик случайных чисел, счетчик, накапливающий сумматор и аналоговый ключ, введены два блока сравнения и компаратор, выходы которого соединены со входами блока памяти, а вход компаратора соединен с выходом счетчика и с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом генератора, а выход второго блока сравнения соединен с первыми входами счетчика и накапливающего сумматора, второй вход которого соединен со вторым входом счетчика и выходом аналогового ключа, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а второй вход аналогового ключа соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, со вторым входом интегратора, со входом датчика случайных чисел и выходом первого блока сравнения, входы которого соединены с выходами интегратора и датчика случайных чисел соответственно. На чертеже приведена блок-схема генератора. Устройство содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, предназначенный для задания развертки нелинейного функционального преобразователя 2. Выход генератора 1 через преобразователь 2 и интегратор 3 соединен с первым входом первого блока 4 сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика 5 случайных чисел, а выход с управляющими входами интегратора 1 и аналогового ключа 6, основной вход которого соединен с генератором 1, а выход с накапливающим сумматором 7 и счетчиком 8, управляющий вход которого объединен с управляющим входом накапливающего сумматора 7 и соединен с выходом второго блока 9 сравнения. Первый вход блока 9 сравнения является установочным, а второй объединен со входом компаратора 10 и подключен к выходу счетчика 8. Блоки 1-6 служат для формирования случайных чисел (мгновенных значений дискретного случайного процесса) с заданным законом распределения. Блок 11 памяти предназначен для задания вида закона распределения, а компаратор 10 для выбора конкретного вида распределения в зависимости от показания счетчика 8. Выходы компаратора 10 соединены со входами блока 11 памяти, выходы которого соединены с управляющими входами преобразователя 2. Блок 9 сравнения предназначен для определения количества составляющих, из которых складывается каждое значение случайного процесса, а накапливающий сумматор 7 для формирования значений моделируемого процесса. Выход последнего служит выходом .генератора. Работа генератора основана на следующих предпосылках. Любой N - мерный случайный вектор (а следовательно, любой случайный дискретный процесс - с N-мерным, в частности, с двумерным распределением) может быть разложен на независимые компоненты. Можно представить случайный процесс с любым двумерным распределением через сумму независимых процессов с простейщими распределениями. Удобно взять в качестве этих вспомогательных процессов марковские процессы, т. е. такие процессы, плотность вероятности каждого из которых зависит лищь от одного интервала статистической зависимости. Генератор работает следующим образом, Предварительно по двумерной плотности вероятности моделируемого процесса определяются плотности вероятности вспомогательных процессов и выставляются в блоке 11 памяти. К управляющим входам преобразователя 2 подключается тот ряд потенциометров блока 11 памяти, который соответствует плотности вероятности моделируемого процесса. Пуск устройства производится одновременным включением генератора 1 и датчика 5. Блоки 1, 2, И, 3-6 начинают формирование случайной величины с заданной плотностью вероятности. В момент, когда формирование этой величины Х закончено, блок сравнения выдает сигнал, открывдющий аналоговый ключ 6 и записывающий величину Xj t развертки в накапливающий сумматор У, и заодно сбрасывающий на нуль генератор 1, интегратор 3 и датчик 5. Одновременно осуществляется увеличение показания счетчика 8 на единицу. Выходная величина счетчика 8 сравнивается с установкой блока 9 сравнения (установка блока 9 сравнения определяет число вспомогательных процессов) и параллельно поступает на вход компаратора 10. С его соответствующего выхода (в данный момент со второго) появляется сигнал, подключающий к управляющим пластинам преобразователя 2 тот ряд потенциометров блока 11 памяти, который соответствует плотности вероятности второго вспомогательного процесса. Начинается формирование первого значения Х второго вспомогательного процесса, затем третьего и т.д., до тех пор, пока все вспомогательные процессы не сформируются. Тогда величины на обоих входах блока 9 сравнения, который выдает сигнал, сбрасывающий на нуль счетчик 8 и считывающий с накапливающего сумматора 7 сформированное там первое/значение формируемого случайного процесса с заданной двумерной плотностью вероятности . На выходе счетчика 8 - нулевое напряжение, следовательно, к управляющим входам преобразователя 2 вновь подключаются те потенциометры блока 11 памяти, которые соответствуют первому вспомогательному процессу. Начинается новый цикл формирования следующего значения случайного процесса Ха. Таким образом может быть сформирован дискретный случайный процесс произвольной длины. Данный генератор позволяет генерировать случайный процесс с любым заданным двумерным распределением, что существенно повыщает точность моделирования и гарантирует однозначность задания случайного процесса. Формула изобретения Генератор случайного процесса, содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен со входом нелинейного функционального преобразователя, управляющие входы которого соединены с выходами блока памяти, а выход нелинейного функционального преобразователя соединен с первым входом интегратора, датчик случайных чисел, счетчик, накапливающий сумматор, аналоговый ключ, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности генератора, он содержит два блока сравнения и компаратор, выходы которого соединены со в содами блока памяти, а вход компаратора соединен с выходом счетчика и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом генератора, а выход второго блока сравнения соединен с первыми входами счетчика и накапливающего сумматора, второй вход которого соединен со вторым входом счетчика и выходом аналогового ключа, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а второй вход аналогового ключа соединен с входом генератора, линейно изменяющегося напряжения, со входом интегратора, со входом датчика случайных чисел и выходом первого блока сравнения, входы которого соединены с выходами интегратора и датчика случайных чисел соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 444176, кл. G Об F 1/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 402024, кл. G 06 G 7/26, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 422063, кл. G 06 G 7/26, 1972. 4.Авторское свидетельство СССР № 507674, кл. G 06 G 7/26, 1973 (прототип).