Управляемый вероятностный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06F7/58 G06F7/70 G06F17/18 G06F17/20 G06F7/52 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования случайных процессов в системах автоматического управления и регулирования.

Известны устройства для осуществления преобразования первичных случайных величин Г1 и 12 .

Недостатки этих устройств - преобразование осуществляется одним оператором, и при преобразовании последовательности первичных случайных величин принимается во внимание только одномерная функция распределения.

Первый недостаток не позволяет использовать данные устройства для моделирования систем автоматического управления, второй - ограничивает точность устройства.

наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее тактовый генератор импульсов, генератор импульсов с регулируемой частотой, датчики потоков случайных- импульсов, схемы совпадения, схемы И, ИЛИ, регистр, счетчик,,схемы НЕ, вентили, матрицу резисторов, пороговый усилитель, триггеры, причем выходы датчиков потоков являются входами соответствующих схем совпадения, выходы которых подключены ко входам записи единицы триггеров регистра, выходы последних подключены ко входам вентилей и к матрице резисторов, выходы вентилей через схемы ИЛИ соединены с соответствующими разрядами счетчика через первую схему И, подключены к единичному выходу первого -триггера, счетный вход которого соединен с тактовым генератором импульсов, а цепь установки единицы соединена с цепью установки нуля второго триггера, нулевой выход которого подключен к первому входувторой схемы И, а

5 единичный выход - к входу первой схе кы И, второй вход второй схемы И соединен с цепью установки нуля первого триггера, а третий вход через пороговый усилитель подключен к выходу матрицы резисторов и через схему НЕко входу третьей схемы И, другой вход которой соединен с выходом счетчика и входом схемы ИЛИ, другой вход которой подключен к йыходу второй схемы И, а выход - к выходу второго триггера и к цепи сброса регистра, выход третьей схемы И соединен с импульсными входами вентилей, генератор импульсов с регулируемой частотой подключен ко входу счетчика 12 . Известное устройство за счет использования матрицы резисторов допускает схему операторов преобразова ния первичной случайной последовательности.. Существенным недостатком устройст ва, снижающим его точность, является то, что при преобразовании случайных величин учитывается лишь одномерная функция плотности. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в управляемый вероятностный преобразователь, содержащий датчик. равномерно распределенных случайных чисел, генератор разверт-ки, матрицу резисторов и счетчик, вход которого соединен с выходом ключа, введены блок ключей, коммутатор, интегратор, схема сравнения, управляемый функцио нальный преобразователь, выполненный на электроннолучевой трубке типа по литрон, группа интеграторов и квантователь напряжения, группа выходов которого подключена соответственно к разрядным входам коммутатора и к вхо дам интеграторов группы интеграторов выходы которых соединены соответстве но с информационными входами блока ключей, выходы которого подключены соответственно к первой группе входо управляемого функционального преобра зователя, выход которого через интег ратор соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой подклю чен к выходу датчика равномерно распределенных чисел, а выход схемы сра нения соединен с входом датчика равномерно распределенных случайных чисел, с первыми управляющими входами ключа и блока ключей и входом генера тора развертки, выход которого соеди нен с входом развертки управляемого функционального преобразователя и с информационным входом ключа, выход ко торого соединен с входом квантователя напряжения, с вторым управляющим вхо дом ключа и входом счетчика, выход которого подключен к второму управляю тему входу блока ключей и к управляющему входу коммутатора. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1 развертки, связанный последовательно с управляемым функциональным преобразователем 2, выполненным на ЭЛТ политрон, первым интегратором 3 и схемой сравнения 4, второй вход которой подключен к выходу датчика 5 равномерно распределенных случайных чисел, а выход - с управляющими входами генератора 1 развертки, ключа б и бло ка 7 ключей и датчика 5. Выход генератора 1 развертки через ключ 6 связан также со входами кванто вателя 8 напряжений (по N уровням), счетчика 9 и управляющим выходом ключа 6. N выходов квантователя 8 напряжений связаны с коммутатором 10 и группой N интеграторов 11 (11-1-11-N) , выходы которых через блок ключей 7 Связаны с первыми управляющими плас-r.i тинами управляемого функционального преобразователя 2, вторые управляющие входы которого подключены к выходам матрицы 12 резисторов, а входы последней - с выходами коммутатора 10. Матрица 12 резисторов состоит из м первичных матриц (М-число операторов, по которым должно осуществляться преобразование первичной случайной величины, т.е. число операторов моделируемой системы автоматического управления). Роль коммутатора 10 состоит в том, чтобы подключать выходы квантователя 8 напряжений по N уровням к одной из первичных, матриц в зависимости от вида оператора преобразования, а счетчик 9 - для задания длины реализ.ации случайного процесса, формируемого каждым из операторов, и выход его подключен к коммутатору 10и ключу 7. Устройство работает следующим образом. Предварительно на группе интеграторов 11-1-11-N выставляются напряжения, пропорционсшьные значениям функции f(xj,) в десяти узлах аппроксимации . Поскольку выходы интеграторов 11подключены через блок ключей 7 к управляющим пластинам управляемого функционального преобразователя 2, это равносильно заданию для него закона преобразования (блок 7 в исходном положении открыт). Устройство включается синхронным пуском генератора 1 развертки и датчика 5. Линейно нарастающее напряжение с генератора 1 считывает .функцию f(x(j) с управляемого функционального преобразователя 2, и затем это напряжение подается на интегратор 3, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональноеt . f(t)dt, В момент, когда эта величина,поступающая на первый вход схемы 4 сравнения, будет равна величине у, поступающей от датчика с равномерным распределением 5, величина напряжения развертки Ux(t)at принимается за первую реализацию величины Хд с распределением f(xQ). Схема 4 сравнения выдает сигнал, открывакнций ключ б и закрывающий блок 7, а также сбрасывающий генератор 1 развертки в исходное состояние и запускающий вновь датчик 5. Величина xj поступает на вход квантователя 8 напряжений на N уровней, фиксируется счетчиком 9 как первая реализация величины, преобразуемой первым оператором ft, и одновременно закрьшает ключ 6. В зависимости от величины xj появится сигнал на одном из i выходов квантователя 8 напряжений по N уровням (пусть на 1 - том выходе) , который поступает на соответствующий интегратор 11-1 и на i- тый вход коммутатора 10. Первоначально коммутатор 10 подключает входы квантователя к первой вспомогательной матрице (не показаны) матрицы 12 резисторов. Следовательно, с выхода коммутатора 10 напряжение поступает на i-тый вход первой первичной матрицы (матрицы резисторов 12). Эта матрица состоит из М рядов резисторов, каждый из которых содержит N регулируемых потенциалов. На первом ряду выставлена условная плотность V( Xg ), на втором V(x,/xJ ) и т.д. Поскольку в данном случае напряжение поступает на i-тый вход (что соответствует величине хд) , то ко вторым управляющим пластинам управляемого функционального преобразователя будут подключены резисторы, определяющие закон преобразова-йия У(х,/хд ) . Поскольку блоки 1 и 5 уже запущены сиг-налом со схемы 4 сравнения, цикл работы повторяется, и формируется уже величина х , соответствующая оператору преобразования Q. Так устройство работает до тех пор, пока не будет сформирована последовательность х, нужной длины, заданной на установочном входе счетчика 9. За время на интеграторах 11 накопятся потенциалы, соответствующие функции распределения fdJj). Счетчик 9 выдает сигнал об окончании формирования величины, и сигнал с его выхода открывает блок 7 ключей и переключает выходы коммутатора 10 ко входам второй вспомогательной (первичной) матрицы 12, соответствующей оператору Q. Весь большой цикл работы устройства повторяется.

Так осуществляется моделирование выходных сигналов стохастической системы автоматического регулирования с N операторами, на вход которой подается случайное воздействие.

Предлагаемый преобразователь осуществляет преобразование первичных случайных величин для ряда последовательных .операторов, что дает возможность использования его в качестве модели выходных сигналов системы автоматического управления при случайном входном воздействии. Кроме того, преобразование первичного случайного

сигнала осуществляется с учетом двумерной функции распределения входной и выходной величины, что дает возможность повысить точность работы управляемого вероятностного преобразования.

Формула изобретения

Управляемый вероятностный преобразователь, содержащий датчик равно-мерно распределенных случайных чисел генератор развертки, матрицу резисторов и счетчик, выход которого соединен с выходом ключа, о т л и, ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит блок ключей, коммутатор, интегратор, схему сравнения, управляемый функциональный преобразователь, выполненный на электроннолучевой трубке типа политрон , группу интеграторов и квантователь напряжения, группа выходов которого подключена соответственно к разрядным входам коммутатора и к входам интеграторов группы интеграторов выходы которых соединены соответственно с информационными входеили блока ключей, выходы которого подключены соответственно к первой группе входов управляемого функционального преобразователя, выход которого через интегратор соединен с первым входом cxeivM сравнения, второй вход которой подключен к выходу датчика равномерно распределенных чисел, а выход схемы сравнения соединен с входом датчика равномерно распределенных случайных -чисел, с первыми управПЯЮШ.ИГЛИ входами ключа и блока клюжей и входомгенератора развертки, ыход которого соединен с входом развертки управляемого функционального преобразователя и с информационным.входом ключа, выход которого соединен с входом квантователя напряжения с вторым управляющим входом ключа и входом счетчика, выход которого подключен к второму управляющему входу блока ключей и к управляющему входу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР . 452841, кл. G Об F 15/36, 1975.

2.. Авторское свидетельство СССР 370717, кл. G 06 F 15/36, 1972 (прототип).