Генератор непрерывных случайных величин Советский патент 1981 года по МПК G06F7/58 

154) ГЕНЕРАТОР НЕПРЕРЫВНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо вано в специализированных и универсальных вычислительных машинах при проведении машинных имитационных экспериментов, в которых требуется моделировать непрерывную случайную величину Известен генератор непрерывных слу чайных величин, содержащий блоки памяти, цифроаналоговый преобразователь датчик случайных чисел, генератор гар монического сигнала, интегратор, генератор линейного напряжения, сумматор, умножитель, логические элементы l . Недостатком генератора является его сложность. Наиболее близким к предлагаемому является генератор непрерывных случайных величин, содержащий блок памяти, блок сравнения, элементы И, генератор напряжения, переключатель, индикатор, датчик случайных чисел, функциональный преобразователь 2д. Однако это устройство позволяет получать случайные числа с неизменным диапазоном. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет изменения диапазона моделируемых случайных чисел. Поставленная цель достигается тем, что генератор непрерывных случайных величин, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соеди- нен со входом датчика случайных чисел и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого через первый блок памяти подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу датчика случайных чисел, введены второй и третий блоки памяти третий элемент И, первый и второй элементы задержки, умножитель, сумматор, формирователь импульсов, счетчи дешифратор и триггер, счетный вход . которого через первьш элемент задерж ки подключен к выходу генератора так товых импульсов,- единичный выход триггера соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, нулевой выход трриггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу дат чика слз айньгх чисат, выход блока сравнения соединен со вторым входом генератора ступенчатого напряжения, с управляющим входом дешифратора и через второй элемент задержки со входом Установка счетчика, счетный вход которого через формировател импульсов подключен к выходу генератора ступенчатого напряжения, а -выход счетчика подключен ко входу дешифратора, выход которого соединен со входами второго и третьего блоков памяти, выходы которых соединены соответственно с первыми входами сумматора и умножителя, второй вход которого соединен с выходом тре тьего элемента И, а выход умножителя соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходо генератора. На чертеже приведена блок-схема. Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен со входом датчика 2 случайных чисел, равномерно распределенных в интервале (0,1),.через первый элемент 3 задержки со счетным входом триггера 4 и с первым входом первого элемента И 5, Выход датчика 2 случайных чисел соединен с первыми входами второго 6 и третьего 7 элементо И. Единичный выход триггера 4 соединен со вторыми входами первого 5 и второго 6 элементов И. Нулевой выход триггера. 4 соединен со вторым входом третьего элемента И- 7. Выход первого элемента И 5 роединен с первым входом генератора 8 ступенчатого напряжения. Выход второго элемента И 6 через первый блок 9 памяти соединен с первым входом блока 10 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератор 8 ступенчатого напр жения и через формирователь 11 импул сов к счетному входу счетчика 12, вход Установка которого через второй элемент 13 задержки .соединен со входом генератора 8 ступенчатого 34 . . 4 напряжения, с управляющим входом дешифратора 14 и с выходом блока 0 сравнеш я. Выход счетчика 12 через дешифратор 14 соединен со входами второго 15 и третьего 16 блоков памяти, выходы которых соединены с первыми входами умножителя 17 и сумматора 18. Выход третьего элемента И 7 через умножитель соединен со входом сумматора 18, выход которого является выходом устройства. Генератор 8 ступенчатого напряжe fflя последовательно, начиная с исходного положения, при. котором напряжение на его выходе равно нулю, воспроизводит ступенчато возрастающее напряжение, пропорциональное величинам, Р , Р +Р7,... ,Р +Р,+. . .+,..., Р + + .„о+Ру, 1 В качестве генератора ступенчатого напряжения могут быть использованы блок переменных коэффициентов или электронньй мультикомпаратор, позволяющие воспроизводить ступенчато возрастающие функции. Устройство работает следующим образом. В исходном положении триггера 4 элементы 5 и 6 открыты, элемент И 7 закрыт. Импульс, вырабатываемьш генератором 1 при пуске, проходит через элемен-т И 5 и запускает .генератор 8 ступенчатого напряжения, а также побуждает датчик 2 выдать случайное число R, которое проходит через элемент И б на вход блока 9 памяти и на блок 10 сравнения. Этот же импульс через элемент 3 задержки поступает на триггер 4 и переключает его. При этом закрываются элементы И 5 и 6 и открывается элемент И 7, Время задержки необходимо для того, чтобы переключение элементов И не произошло раньше того, как будет запущен генератор 8 и случайное число R поступит на вход блока 9 памяти, С выхода генератора 8 на второй вход блока 10 сравнения последовательно поступают скачки напряжения, значения которых пропорциональны величинам ( 1 ), В блоке 10 сравнения эти веичины в той же последовательности сравниваются.с числом R, Блок 10 сравнения выдает сигнал только в том случае, когда удовлетворяется одно из неравенств , -t-P,j, .. ..j ../p. Если удовлетворяется неравенство ., то, в силу последовательности проверки неравенства(2} , этоозначает что выполняется также неравенство Р...- .... С другой стороны, Р(,,--t-Pj- Я Р +Ра4-,.. ...-VP)-Pj. Блоки 11,12,14 предназначены для то чтобы определить случайную величину Xс вероятностью Р и интервал(X -f-f-X Ступенчато возрастающее выходное напряжение генератора 8 подается на вход формирователя 11 импульсов. При каждом скачке напряжения формирователь 11 выдает импульс. В качестве формирователя импульсов можно использоватб дифференцирующее устройство. Импульсы накапливаются в счеТ чике 12. Число накопленных в счетчик 12 импульсов является адресом, по ко торому в блоках 15. и 16 записаны величины X;i и Хи4./| соответстве но. Содержимое -счетчика 12 подается в блоки 15 и 16 через дешифратор 14, Из блока 15 величина У поступает в сумматор 18, а из блока 16 величина .-Х в блок 17 умножения. 3 момент, когда выполняется неравенство (3 , импульсов в счет чике 12 равно . В этот момент выходной сигнал блока 10 сравнения поступает на второй вход дешифратора 14 и разрешает выдачу адреса из счет чика 12 в блоки 14 и 15.Одновременно выходной сигнал блока сравнения поступает на вход генератора 8 ступен-so t

чатого напряжения и через элемент 13 задержки на вход Установка счетчика 12. Под действием этого сигнала генератор 8 возвращается в исходное положение и очищается счетчик 12. Время задержки необходимо для завершения процесса в дешифраторе 14 и блоках 15 и 16 до того, как очистится счетчик 12.

умножитель, сумматор, формирователь импульсов, счетчик, дешифратор и триггер, сЧетньй вход которого череа первый элемент задержки подключен к J5 выходу генератора тактовых импульсов, единичный выход триггера соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, нулевой выход триггера соединен с первым входом третьего 346 Второй импульс генератора 1 побуждает датчик 2 выдавать второе случайное число R, которое открытый элемент И 7 (элементы И 5 и 6 закрыты) поступает на вход блока 17 умн;.жения. Величина, равная произведению()(;ц..-Х;)й поступает в сумматор 18, где склады- вается с величиной Xj и формируется случайное число )( . Одновременно второй импульс генератора 1 через элемент 3 задержки поступает на счетный вход триггера.4 и переключает его. Вследствие этого элемент И 7 закрывается, элементы И 5 и 6 открываются. и устройство готово к циклу выработки очередного случайного числа. Таким образом, устройство позволяет принципиально точно моделировать непрерывные случайные величины, кривая распределения которых задана в виде гистограммы или аппроксимирована ступенчатой линией, и для его реализации могут быть использованы стандартные узлы и элементы аналоговой и аналого-цифровой вычислительной , что расширяет область его применения. Формула изобретения Генератор непрерывных случайных величин, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со входом датчика случайных чисел и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом генератора ступенчатого напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого через первьй блок памяти подключен к выходу второго Злемента И, первый вход которого Подключен к выходу датчика случайных чисел-, , о тли.ч ающий ся тем, что с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет измвнейия диапазона :моделируемых; случайных величин, оно содержит второй и третий блоки памяти, третий элемент первый и второй элементы задержки,