Генератор случайного процесса (его варианты)

.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09 (И) 06 РЬ 1 ТЮИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИ ОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(71) Минский радиотехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 391577, кл. С 06 Р 7/58, 1971,2. Авторское свидетельство СССРУ 667983, кл, С 06 Г 7/58, 1977.3. Авторское свидетельство СССРУ 767745, кл. С 06 Р 7/58, 1978(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА(57) 1. Генератор случайного процес-са, содержащий генератор импульсов,делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератораимпульсов, первый счетчик, первыйблок .памяти, адресный вход -которогосоединен с информационным выходомпервого счетчика, датчик случайныхчисел, о т л и ч .а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности генератора за счет повышения энтропиипроцесса и обеспечения возможностиуправления мощностью процесса в области нулевой частоты, введены двасчетчика, три сумматора, функциональный преобразователь, второй блок памяти, умножитель, регистр памяти,анализатор состояний счетчиков иблок управления, состоящий иэ триггера и элемента И, причем информационный выход первого счетчика соединен с адресным входом второго блокапамяти и с первым входом анализатора состояния счетчиков, а выход перепол нения первого счетчика соединен со счетными входами втброго и третьего . счетчиков, с единичным входом тригге. ра блока управления и с входом обнуления первого сумматора, вход аргумента которого соединен с информациоиным выходом второго счетчика, вход синхронизации первого сумматора объединен с входом синхронизации второго сумматора, с счетным входом первого счетчика и соединен с выходом элемента И блока управления, а выход первого сумматора соединен с входом первого аргумента третьего сумматора, вход второго аргумента которого Е соединен с выходом первого блока памяти, а выход третьего сумматора соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножителя, второй вход умножителя соединен с выходом второго блока памяти, а выход умножителя соединен с входом аргумен. та второго сумматора, вход обнуления которого объединен с входом синхронизации регистра памяти, с первым входом элемента И блока управления и соединен с выходом целителя частоты, а выход второго сумматора соединен с информационным входом регистра памяти, выход которого является выходом генератора, второй вход анализатора состояния счетчиков соединен с инфор. мационным.выходом третьего счетчика, а выход анализатора состояния счетчиков соединен с входом управления записью первого блока памяти, информационный вход которого соединен с выходом датчика случайных чисел, вход "опрос" которого объединен с нулевым/1СПМ в диапазоне частот 5-2000 кГц.Устройство позволяет формирование процессов в значительно более широком диапазоне - от нуля до единиц мегагерц (в зависимости от используемой 5 элементарной базы) и, кроме того, позволяет формирование не только случайных, но и периодических процессов, Предлагаемое устройство отличается от генератора установки СУВУ ШСВ10 приблизительно в десять раз меньшими габаритами и весом, воспроизведения заданной СПМ в 5-10 раз выше. В качестве базового образца для 15 сравнения взята ЭВМ СМ, вариант СМ 50/40, в состав которой входит устройство связи с объектам. Используя алгоритм функционирования предлагаемого устройства, с помощью дан ной ЭВМ можно формировать псевдослучайный процесс со структурой, аналогичной структуре процесса, формируемого предлагаемым устройством. Причем в данном случае оба варианта 25 обеспечивают потенциально одинаковую точность формирования процессов. Однако формируемый с помощью ЭВМ процесс является псевдослучайным и имеет период повторения, при решении задач исследования сложных систем применение псевдослучайных процессов в ряде случаев недопустимо. Анализ времени выполнения операций ЭВМ СМ показывает, что быстродействие ЭВМ при формировании псевдослучайных процессов порядка на четыре меньше быстродействия предлагаемого устройства, выполненного на интегральныхсхемах ТТЛ серий, Стоимость базового образца составляет 50 тыс. руб. Расчеты, основанные на опыте разработки и изготовления известного устройства, показывают, что ориентировочная стоимость предлагаемого устройства.составит 4 тыс. руб. Причем предлагае.;мое устройство отличается от ЭВМ СМприблизительно в 15 раз мень. шими габаритами и весом н меньшими эксплуатационными затратами.Таблица 10 5 10 15 4 9 14 3 8 13 2 7 12 1 6 1 1 0 5 6 0 6 12 2 8 . 14 4 10 О 6 12 2 8 14 4 10 0 6. 7 0 7 14 5 12 3 10 1 8 15 6 13 4 1 1 2 9 О 7 Такт 9 1125624 Отсчет состояния сумматора 3 Риг 71125624 г. Фив. Хель А.КарасовЛегеза став хред Редактор И Ко улла ор А",Обру/37 Тирак 698 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретены 113035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССРи открытийаущская наб., д, 4/5 каз патент", г.ухг Проектна1125624 входом триггера блока управления и соединен с выходом генератора импул 1в сов, единичный выход триггера блока управления соедйнен с вторым входом элемента И блока управления.2. Генератор случайного процесса, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, счетцый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый счетчикпервый блок .памяти, адресный. вход которого соединен с информационным выходом первого счетчика, датчик случайных чисел, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью .расширения функциональных возможностей генератора за счет повышения энтропии процесса и обеспече.ния возможности управления мощностью процесса в области нулевой частоты, введены второй счетчик, три сумматора, второй блок памяти, фуйкциональный преобразователь, умножитель, регистр памяти, анализатор состояния счетчиков и блок управления, состоя щий из триггера.и элемента И, причем информационный выход первого счетчи-.ка соединен также с адресным входом второго блока памяти и с первым входом анализатора состояния счетчиков, а выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, с единичным входом триг.гера блока управления и с входом обнуления первого .сумматора, вход аргумента которого соединен с информационным выходом второго счетчика и с вторым входом анализатора состояний счетчиков, вход синхронизации первого сумматора объединен с входом синхронизации второго сумматора, со счетным входом первого счетчика и соединен с выходом элемента И блока Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении имитационномоделирующей аппаратуры для решения задач исследования и оптимизации структурно-сложных схем, при создании автоматизированных систем испытания на вибрационные, акустические, элеКтрические и другие воздействия. управления, а выход первого сумматора соединен с входом первого аргуме 1. та. третьего сумматора, вход второго аргумента которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход третьего сумматора соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножителя, второй вход умножителя соединен с выходом второго блока памяти, а выход умножителя соединен с входом аргумента второго сумматора, вход обнуления которого объединен с входом синхронизации регистра памяти, с первым входом элемента И блока управления и соединен с выходом делителя частоты, а выход второго сумматора соединен с информационным входом регистра памяти, выход которого является выходом генератора, вход управления записью первого блока памяти. соединен с выходом анализатора состояния .счетчиков, а информационный вход первого блока памяти соеди нен с выходом датчика случайных чи-. сел, .вход "Опрос" которого объединен с нулевым входом триггера блока уп-. равления и соединен с выходом:генера. тора импульсов, единичный выход триггера блока управления соединен с вторым входом элемента И блока управлення.3. Генератор по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что анализатор состояния счетчиков содержит блок памяти и схему сравнения, выход которой является, выходом анализатора, первым входом которого является первый вход схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу блока памяти, адресный вход которого является вторым входом анализатора. Известно устройство, содержащее блок генераторов первичного нормального шума, блок формирующих фильтров, сумматор и нелинейный безынерционный преобразователь, позволяющее формирование случайных процессов с произвольной заданной спектральной плотностью мощности (СПИ) в фиксиро. ванном диапазоне частот 1.Недостатками устройства являютсясложность технической реализации за счет множества генераторов червичного нормального шума и формируюпжх фильтров, ограниченность частотного 5 диапазона и низкая точность воспроиз. ведения заданной функции СПИ.Известно устройство, содержащее блок формирования случайных времен.ных интервалов, блок источников рав О номерно распределенных случайных ве,личин, блок источников гармонических сигналов и блок суммирования 2 .Недостатком данного устройства является сложность технической реа лизации эа счет множества источников случайных величин и гармонических сигналов. Например, если данное устройство использовать для формирования случайного процесса при испыта- щ ниях изделий на электродинамическом вибростенде, для обеспечения достаточной точности коррекции амплитудно- частотной характеристики вибростенда количество источников случайных веди 25 чин и гармонических сигналов должно быть порядка 400-800.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гене- ратор случайного процесса, содержа- ЗО щий генератор импульсов, делитель частоты,датчик случайных чисел, счетчик и блок памяти. Указанные блоки соединены последовательно, второй вход счетчика соединен с выходом ге нератора импульсов, выход блока памяти является выходом устройства. Работу устройства можно представить как последовательность циклов, на каждом из которых путем последова тельного циклического чтения информа ции из блока памяти, начиная со случайного в начале цикла. адреса,.формируется отрезок реализации процесса Формируемый устройством процесс пред. 45 ставляет собой последовательность склеенных отрезков одной периодической функции со случайными начальными фазами. В блок памяти записывается перед полигармонической функции с 50 определенными соотношениями амплитуд входящих в нее гармоник. При этом функция спектральной плотности мощности формируемого процесса аппроксимируется композицией компонентных 55 Функций (з 1 п х/х) , сдвинутых по частоте с равномерным шагом, с равной шириной основных лепестков, с весами,пропорциональными амплитудам соответствующих им гармоник записанной в память полигармонической функции 31 .Недостатками известного устройства являются сложность настройки, так как для вычисления полигармонической функции, записываемой в блок памяти, требуется выполнять большой объем вычислений, а также простота временной конструкции формируемого процесса, он состоит из отрезков одной фуЪкции,,в которых повторяются одинаковые фрагменты формы, т.е. процесс обладает малой энтропией (случайностью). При . этом, если устройство используется в качестве генератора помех при испытании некоторой "интеллектуальной" системы, система может легче адаптироваться к данному воздействию, Кроме того, для устройства характерна большая погрешность задания требуемой, функции СПИ в области нулевой частоты. Недостатки сужают область применения устройства и ограничивают егофункциональные возможности.Целью изобретения является повышение точности генератора за счет повышения энтропии процесса и обеспечения возможности управления мощностью процесса в области нулевой частоты. Поставленная цель д 9 стигается тем, что по первому варианту в генератор случайного процесса, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый счетчик, первый блок памяти, адресный вход которого соединен с информа ционным выходом первого счетчика, датчик случайных чисел, введены два счетчика, три сумматора, функциональный преобразователь, второй блок памяти, умножитель, регистр памяти, анализатор состояний счетчиков и блок управления, состоящий из тригге. ра и элемента И, причем информационный выход первого счетчика соединен с адресным входом второго блока памяти и с первым входом анализатора состояния счетчиков, а выход .переполнения первого счетчика соединен со счетными входами второго и третьего счетчиков, с единичным входом триггера блока управления и с входом обнуления первого сумматора, вход аргумента которого соединен с информационным выходом второго счетчика, входсинхронизации первого сумматора объ-,. единен с входом синхронизации второ" го сумматора, с счетным входом первого счетчика и соединен с выходом элемента И блока управления, а выход 5 первого сумматора соединен с входом первого аргумента третьего сумматора, вход второго аргумента которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход третьего сумматора соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом умножителя, второй вход умножителя соединен с выходом второго блока памяти, а выход умножителя соединен с входом аргумента второго сумматора, вход обнуления которого объединен с входом синхронизации регистра памяти, с первым входом элемента И блока управления и соединен 2 О с выходом делителя частоты, а выход, второго сумматора соединен с информационным входом регистра памяти, выход которого является выходом генератора, второй вход анализатора состо яния счетчиков соединен с информационным выходом третьего счетчика, а выход анализатора состояния счетчиков соединен с входом управления записью первого блока памяти, информа- ЗО ционный вход которого соединен с выходом датчика случайных чисел, вход "Опрос" которого объединен с .нулевым входом триггера блок управления и соединен с Выходом генератора импульсов, единичный выход триггера блока управления соединен с вторым входом элемента И блока управления.Во втором варианте исполнения генератора случайного процесса отсутствует третий счетчик, и второй вход блока анализа состояния счетчиков. соединен с выходом второго счетчика. Во всем остальном состав блоков .и связей генератора идентичен генерато ру по первому варианту.Для каждого варианта исполнения анализатор состояния счетчиков содержит блок памяти и схему сравнения, выход которой являетса выходом анализатора, первым входом которого является первый вход схемы сравнения, вто.рой вход которой подключен к выходу блока памяти, адресный вход которого является вторым входом анализатора,Второй вариант является более простым, но в общем случае обеспечи вает меньшую точность формирования процессов. Процесс, формируемый генератором по второму варианту, явля. ется частным случаем процесса, формируемого генератором по первому варианту, причем при данном частном случае применяется наиболее простой алгоритм настройки, требующий минимального объема вычислений, Поэтому, когда критичным является время настройки, наиболее целесообразно применение второго варианта генератора случайных процессов.На фиг, 1-2 представлены структурные схемы первого и второго вариантов устройства; на фиг. 3 - 5 - структурные схемы возможных реализаций функционального преобразователя, анализатора и блока управления.Генератор по первому варианту содержит счетчики 1 и 2, сумматоры 3 и 4, функциональный преобразователь 5, умножитель 6, сумматор 7, регистр 8 памяти, блоки 9 и 10 памяти, анали. затор 11 состояния счетчиков, генератор 12 импульсов, делитель 13 частоты, датчик 14 случайных чисел, блок 15 управления, счетчик 16. функ;циональный преобразователь 5 содержит блок 17 инвертирования и блок 18 памяти. Анализатор 11 содержит блок 19 памяти и схему 20 сравнения. Блок 15 управления содержит триггер 21 и элемент И 22.Во втором варианте исполнения генератора отсутствует счетчик 16.Датчик 14 случайных чисел предназначен для.формирования равномерно распределенных случайных чисел и принципиально не имеет отличий от датчика, применяемого в известном устройстве. Иожно использовать любой известный датчик случайных чисел, обладающий достаточным быстродействием. Функциональный преобразователь 5 предназначен для выполнения преобразования у=здпх, хе(0,2 ю) . В предлагаемом устройстве можно использовать "табличный" функциональный преобразователь, т.е. блок памяти, в котором записывается последовательность отсчетов одного периода синуса, вход адреса которого является входом преобразователя, а выход блока памяти - выходом преобразователя, При этом на вход преобразователя подается не аргумент хк, а его номер 1 с. В предлагаемом "табличном" функциональном преобразователе (фиг. 2)использование свойств симметрии функции з 1 п х позволяет сократить объем памяти вчетыре раза. В блок 18.памяти записывается последовательность. отсчетов четверти периода синуса: 5Ву=здп-, /21 ф 1), гдето =О,М/4-1. Последовательность отсчетов первой и второй половины периода синуса отличаются только знаком. При е8/4, 0/2-11, у /21=ук при Ке -М,11 13 ух у, т.е . отсчеты второй и четвертой периода синуса можно получить из отсчетов первой четверти, инвертируя коды номеров отсчетов, причем принадлежность к второй и третьей 15 четверти указывает единица во втором разряде входного кода 1 . Поэтому в функциональном преобразователе (фиг.2) старший разряд входного кода поступает на выход преобразователя как зна ковый, второй разряд соединен с входом блока инвертирования, при равенстве второго разряда нулю остальные разряды кода входного числа проходят через блок инвертирования без изменения, при единице во втором разряде - инвертированные.Блок 17 инвертирования можно выполнить на элементах двухвходовых сумматоров по модулю 2 155 ЛП 5, первые вхо-ЗО ды которых соединены и являются входом управления блока 17 инвертирования, вторые входы являются разрядными входами, а выходы - выходами блока 17 инвертирования. Блок 18 памяти З 1 целесообразно выполнить на элементах постоянной памяти, например 155 РЕЗ, 556 РЕ 4. Причем, поскольку интегральным элементам постоянной программируемой памяти присуще явление восста О новления (нарушения информации), сокращение объема памяти для хранения отсчетов синуса в четыре раза обус- лавливает более высокую надежность функционального преобразователя и, 45 устройства. в целом.Анализатор 11 состояния счетчиков предназначен для выработки сигналов управления записью информации в блок 9 памяти. В простейшем случае возмож О но применение в качестве блока анализа состояния счетчиков схемы сравнения кодов (555 СП 1) . При этом на выходе блока вырабатываются сигналы записи информации в блок 9 памяти при равенстве состояний счетчиков 1 и 16 (счетчиков 1 и 2 во втором варианте генератора случайных процес. сов). Наличие в составе анализатора 11 состояния счетчиков (фиг, 3) блока 19 памяти позволяет программировать совокупности состояний счетчика 16 (счетчика 2 во втором варианте устройства), при которых при каждом 1-ом состоянии счетчика 1 происходит выработка сигналов записи на выходе анализатора 11; программирование осу. ществляется путем записи в ячейки блока 18 памяти с адресами, равными укаэанным состояниям счетчика 16 (2) кодов д-х состояний счетчика 1.Блок 15 управления предназначен для выработки сигналов синхронизации счетчика 1 и накапливающих сумматоров 3 и 7 в течение цикла вычисления одного отсчета формируемого процесса, На фиг. 5 представлен один из наиболее простых вариантов блока 15 управления. Триггер 21 содержит входы 1 и 2 установки в нулевое и единичное состояния и выход состояния В качестве триггера 21 можно использовать интегральную схему 155 ТМ 2. В качестве элемента И 22 можно использовать микросхему 155 ЛАЗ. Если с це- лью увеличения быстродействия применить конвейерный способ вычислений, для чего в состав функционального преобразователя 5 необходимо включить входной и выходной регистры, в состав сумматора 7 - выходной регистр, потребуется более сложная реа лизация. блока 15 управления.Формируемый устройством процесс представляет собой сумму элементарных процессов, каждый из которых состоит из примыкающих отрезков гармонической функции со случайными равномерно распределенными начальными фазами, гармонические функции, образующие элементарные процессы, имеют кратные частоты;.чередование моментов смены фаз отрезков гармонических функций элементарных процессов программируется и в общем случае может быть задано произвольным требуемым. Работу устройства можно представить как последовательность циклов, на каждом из которых за М+1 тактов вычисляется один отсчет формируемого процесса как сумма произведений амплитуд. гармоник элементарных процессов (коэффициенты А ) на значения отсчетов гармоник единичный амплиту- ды, При этом на 1-ых тактах последовательно выполняемых циклов с помощью счетчика 2 и сумматора 3 формируется циклически линейно изменяющаяся последовательность кодов (номеров отсчетов гармонической функции),по 5 которой функциональный преобразователь 5 формирует отрезок гармонической функции -.го элементарного процесса, Сумматором 4 к последовательности кодов номеров отсчетов гармо нической функции прибавляется случайное число, считываемое из д-й ячейки блока 9 памяти, чем обеспечивается задание случайной фазы отрезка гармонической функции -го элемен. 15 тарного процесса. Смена фазы отрезка гармонической функции осуществляется записью в ячейку блока 9 памяти ново.го случайного. числа с выхода датчика 14 случайных чисел. Моменты смены 20 фаз определяются по состояниям счетчиков 1 и 16 (1 и 2 во втором варианте устройства) с помощью анализатора 11 состояния счетчиков. Формируе мые на выходе функционального преоб разователя 5 в режиме разделения времени отрезки гармонических функций единичной амплитуды умножаются на значения коэффициентов амплитуд, счи. тываемых из блока 10 памяти, получаемые 30 произведения накапливаются в сумматоре 7, на выходе которого к концу цикла вычисления получаем значение отсчета процесса. Перед началом сле дующего цикла вычисления код процесса с выхода накапливающего сумматора 7 переписывается в выходной регистр 8 памяти. Длительность интервалов измечения кодов процесса на выходе устройства задается коэффици ентом пересчета делителя 13 частоты. Очередной цикл вычисления процес-. са начинается после выработки на выходе делителя 13 частоты импульса, по которому в выходнои регистр 8 за - 45 писывается вычисленный на предыдущем цикле отсчет процесса, поступаю, щий с выхода. сумматора 7, накапливающие сумматоры 3 и 7 обнуляются,триггер 21 блока 15 управления уста-.навливается в единичное состояние,разрешающее прохождение импульсов через элемент И 22 и выработку на выходе блЬка 15 управления импульсов синхронизации цикла вычисления. На нуле вом такте из блока 9 памяти иэ нулевой ячейки, определяемой нулевым состоянием счетчика 1, считывается код,поступающий без изменения чере ю сумматор 4 (так как на первом такте всумматоре 3 всегда нуль) на входфункционального преобразователя 5.Очередным тактовым импульсом с выхода блока 15 управления в накапливающий сумматор 7 принимается произведение кода отсчета синуса на коэффи-.циент из 11 улевой ячейки блока 10 памяти, состояние счетчика 1 увеличивается на единицу, в накапливающийсумматор 3 принимается код состояниясчетчика 2 (путем прибавления кодасостояния счетчика к нулевому состоянию сумматора). На каждом последующемд-ом такте по импульсу с выхода блока 15 управления к содержимому накапливающего сумматора 7 прибавляется произведение коэффициента из д-ойячейки блока 10 памяти на значениеформируемого функциональным преобразователем 5 отсчета синуса с номером 1равным сумме случайного числа на 1 -ойячейки блока 9 памяти и кода. состояния накапливающего сумматора 3. Покаждому импульсу с выхода блока, 15управления состояние счетчика 1 увеличивается на единицу, к содержимомунакапливающего сумматора 3 прибавля.ется код состояния счетчика 2. Процесс идет до тех пор, пока счетчик 1не пройдет всю последовательностьсостояний до максимального, на еговыходе 2 вырабатывается импульс переполнения, по которому триггер 21 блока 15 управления устанавливается внулевое состояние, запрещающее прохождение через элемент И 22 импульсовсинхронизации на выход блока 15 управления, состояние счетчиков 2 и 16увеличивается на единицу, после перехода через максимальное состояниесчетчик 1 устанавливается в исходноенулевое состояние, Цикл вычислениязакончен, в накапливающем сумматоре 7 получен отсчет формируемого процесса. Следующий цикл вычисления начинается после поступления следуюЩего импульса с выхода делителя частоты, процесс повторяется. На каждом цикле састояние счетчика 2 увеличивается на единицу, при этом изменяется от цикла к циклу и скорость изменения состояния накапливающего сумматора 3. Причем, если рассмотреть 1,-е такты последовательно выполняемых циклов вычислений, от цикла к циклу состояние накаплиФнающего сумматор 3 на 1 -ом такте унеличивается на 1, т.е. на выходе сумматора 3 в режиме разделения вре-, мени формируется циклически линейно1изменяющиеся с шагом 1 кодовые после 5 довательности номеров отсчетов гармонических функций кратных частот,В табл. 1 показаны изменения номе.ров отсчетов синусов кратных чиселс нулевыми начальными фазами.10 Из табл. 1 видно, что каждый стог.- бец номеров отсчетов гармоник кратных частот можно, получить путем последовательного накапливания суммы 15 . кода первой (самой низкочастотной) гармоники. Номера гармоник в табл. 1 соответствуют тактам циклов вычисления, номера отсчетов первой гармоники формируются счетчиком 2, накапли вание суммы осуществляется сумматором 3. Однако, так как последовательнрсть .формируемых функциональным преобразователем 5 отсчетов синусов у периодическая с периодом й , суммиро 25 вание производится по модулю 8В табл. 2 показан порядок формирования номеров отсчетов гармоникДля случая М=16 и ш=7.Если И=2 , где Г - целое число, 30Гоперация суммирования по модулю й, при использовании двоичного сумматора означает отбрасывание старших разрядов суммы, следующих из-м разря- дом, т.е. используется 1-разрядныйсумматор.По формируемым линейно циклически изменяющимся последовательностям кодов на выходе сумматора 3, на выхо= де функционального преобразователя 5 40 в режиме разделения времени формируются периодические последовательностиотсчетов гармонических функций кратных частот, единичной амплитуды. Сумматором 4 осуществляет прибавле ние к линейным последовательностям, формируемым на 1 -х тактах на выходесумматора 3, кодов, считываемых из1-х ячеек блока 9 памяти, суммирование осуществляется также по модулю й .5 О Суммирование по модулю Й линейной циклической последовательности кодов с постоянным числом обеспечиваетсдвиг данной последовательности, и, следовательно, сдвиг фазы соответ ствующей последовательности отсчетовгармонической функции на выходе функ;ционального преобразователя 5. В определенные минуты времени в ячейкиблока 9 памяти записываются новыекоды с выхода датчика 14 случайныхчисел, чем обеспечивается заданиеслучайных фаз отрезков гармоническихфункций.Запись в-ю ячейку блока 9 памяти нового случайного числа происходит при поступлении на его вход 2 управ" ления записью сигнала с выхода анализатора 11 состояния счетчиков. Смены фаз отрезков гармонических функций каждого элементарного процесса происходят через одинаковое количество отсчетов 8 , причем в первом вариантеФпредлагаемого генератора случайных процессов Й может быть задано произ 4водным путем задания коэффициента пересчета 16, равного требуемому значению я . В первом варианте устройстФва счетчик 16 выполняет функции отсчета периода смены фаз. Если исполь зуется блок анализа состояний счетчиков (фиг. 3), возможно задание произвольного требуемого чередования моментов смены фаз путем программирования состояний Ь счетчика 16, при которых происходит смена фаз отрезков гармонических функций д-х элементарных процессов, осуществляется программирование записью кодов. 1 в ячейки блока 19 памяти с адресами 1,. Когда счетчик 16 находится в состоянии 1.;, из блока 19 памяти считывается в течении цикла вычислений код числа д, поступающий на второй вход схемы 20 сравнения, на -ом такте данного цикла на первый вход смены сравнения поступает код числа 1 с выхода счет-. чика 1, при этом на выходе схемы срав. кения в течение-го такта вырабатывается сигнал равенства кодов, а в 1-ю ячейку блока 9 памяти записывается новое случайное число. Если в анализаторе 11 состояния счетчиков блок 19 памяти включить между первым входом блока анализа и первым входом схемы 20 сравнения, а второй вход схемы 20 сравнения сое динить непосредственно с вторым вхо дом анализатора 11 состояния, программирование моментов смены фаз осуществляется записью в-е ячейки блока 19 памяти кодов состояний счетчика 16, при которых должны изменяться фазы отрезков гармонических функций-М элементарных процессов.13Во втором варианте предлагаемого устройства счетчик 16 отсутствует, его функции выполняет счетчик 2, при этом, так как коэффициент пересчета счетчика 2 равен Н , смена фаз 5 отрезков гармонических функций элементарных процессов происходит через Щ отсчетов, через интервалы времени, равные длительности повторения первой (самой низкочастотной) гармонической функции.В качестве анализатора состояния счетчиков можно использовать просто схему сравнения. При этом порядок изменения фаз отрезков гармонических 15 функций зависит от способа сравнения. Если коды состояний счетчиков сравниваются в естественном порядке, т.е. 1-й разряд одного счетчика с 1 -м разрядом другого, смена фаз происходит 20 за М+1 последовательно выполняемых циклов вычисления процесса. Можно.использовать двоично-.инверсный порядок сравнения, при котором разрядные выходы одного счетчика соединяются с 25 входами схемы сравнения в естественном (прямом) порядке, а другого счетчика - в обратном. Данный способ позволяет максимально разнести моменты смены фаз отрезков гармонических функ- ЗО ций элементарных процессов.Применение программируемого анализатора (фиг. 4) наиболее целесообразно в первом варианте генератора случайных процессов, так как он позволяет обеспечить наибольшую равномерность моментов смены фаз при произвольном значении й+. Во втором варианте генератора случайных процессов можно рекомендовать применение просто схемы сравнения с двоично-инверсным способом сравнения.Таким образом, формируемый предлагаемым устройством процесс представляет собой сумму элементарных процессов, каждый из которых состоит из примыкающих отрезков гармонических функций со случайными равномерно распределенными начальными фазами, гармонические функции имеют кратные час,тоты. При этом функция СПМ Формируемых процессов как в известном, так и в предлагаемом устройствах определяется соотношениемй где Мф - количество гармоническихфункций, образующих элемен-,1тарные процессы;А - амплитуды гармоническихфункций;И - количество отсчетов, черезкоторые изменяются фазы отрезков гармонических функций;Т - длительность интервала дискретизации формируемого процесса;И - частота первой(самой низкочастотной) гармоническойфункции Сд, =2 в/(й ас) где Б - количество отсчетов заданияпериода первой гармоничес- .кой функции, причем М8/2.Для настройки предлагаемого устройства на формирование процесса с требуемой функцией СПМ необходимо определить коэффициенты А и парамет ры М , М и Т, при которых требуемая функция СПМ оптимально аппрокси.1мируется суммой компонентных функций (1), Наиболее просто А можно определить при И М, так как в этом.случае максимум осйовного лепестка каждой компонентной функции совпадает с минимумами остальных компонентных функций, и коэффициенты А можно принять равными значениям функции СПМ в точках 163 Полученные значения А являются для предлагаемого устройства параметрами задания формы функции СПМ и записываются в блок 10 памяти. Во втором варианте предлагаемого ге" нератора случайных чисел всегда М Я.Для,настройки известного устройства необходимо также, как и для предлагаемого, определить параметры А, Ф %М, М иьТ, затем по значениям А и Мф вычислить период полигармонической функции, включаинцей И гармоник с амплитудами Ак, каждая из которых состоит из Н отсчетов. При этом необходимо по сравнению с предлагаемым устройством выполнить дополнительно большой объем вычислений, включающий вычисления синусов, произведений и суммирование, тем больший, чем больше требуется точность воспроизведения требуемых функций СПМ. В функции СПИ процесса, формируемого известным устройством, отсутствует компонентная функция с нулевой центральной частотой (А =О),самая низкочастотная компонентная функцияимеет центр в точке (д, . Это обуславливает "провал" в области нулевойчастоты и большую погрешность воспроизведения в области частот от 0 до Я,функций СПМ не равных нулю в области 5нулевой частоты. В предлагаемом устройстве на нулевых тактах формируется элементарный процесс, представляющий собой отрезки постоянных смещенийдлительностью И дС со случайной от Оотрезка к отрезку амплитудой, равнойпроизведению отсчета синуса с номером, определяемым кодом в нулевойячейке блока 9 памяти, на значениекоэффициента из нулевой ячейки блока 510 памяти. При.этом в функции СПМформируемого на выходе предлагаемогоустройства процесса присутствует компонентная функция с нулевой центральной частотой, что и позволяет управление мощностью в области нулевой частоты.Процесс, формируемый известнымустройством, состоит из отрезков полигармонической функции со случайными начальными фазами, в каждом отрезке присутствуют повторяющиеся фраг"менты формы. Временная структура,процесса, формируемого предлагаемым уст-.1 ройством, отличается большей слож-. 30ностью, в процессе отсутствуют регулярно повторяющиеся, как в известном,фрагменты одинаковой формы. В процессе, формируемом известным устройств меты измененя фаз отрезков 35происходят разрывы,.резкие перепадыслучайной амплитуды, следующие черезрегулярные промежутки времени. Таккак в предлагаемом изменение фаз отрезков гармонических функций может 40быть задано в несовпадающие моментывремени, дисперсия разрывов значительно меньше, количество моментовслучайных приращений процесса в М%раз больше по сравнению с известным,уст 45ройством,Количество компонентных функций задания функции СПМ не может быть больше М/2, однако количество элементарных процессов, образующих формируемый предлагаемым. устройством результирующий процесс, может быть увеличено до любого требуемого числа путем введения элементарных процессов с одинаковой частотой, но с независимыми случайными фазами, Если их количество больше М , на каждом такте формируемого процесса можно обеспечить случайное приращение. Для того,чтобы функция СПИ формируемого процесса не изменялась при введении элементарных процессов с одинаковой частотой, необходимо выполнять условие равенства суммы квадраторов амплитуд гармоник одинаковой частоты требуемому значению А 1,. Возможность. лзменения количества элементарных процессов дает возможность управления параметрами закона распределения амплитуд формируемого процесса. С увеличением количества элементарных процессов происходит увеличение области существования амплитуд. При этом, если нормировать процесс по амплитуде, изменение количества элементарных процессов позволяет изменять дисперсию распределения без изменения области существования амплитуд.Известное устройство не позволяет формирование узкополосных процессов с нормальным распределением амплитуд,так как узкополосный процесс задается одной-двумя гармоническими функциями. Возможность введения в предла. гаемое устройство элементарных процессов с одинаковыми частотами с фазами, изменяющимися в несовпадающие моменты времени, позволяет формирование узкополосных процессов с нормальным законом распределения сложной временной структуры.Предлагаемое устройство позволяет формирование не только случайных, но и регулярных процессов, для чегонеобходимо запретить выработку анализатором 1 сигналов управления записью в блок 9 памяти случайных чисел, В этом случае устройство формирует полигармонический процесс с про. извольными требуемыми соотношениями амплитуд и фаз гармоник. Используя преобразование Фурье можно настроить устройство на формирование регулярного процесса с произвольной формой сигнала на периоде. При этом перед началом работы в блок 9 памяти заносятся начальные фазы гармоник, а в блок 10 памяти - значения их амплитуд в Из серийно выпускаемых специализи. рованных устройств формирования случайных процессов предлагаемое устрой ство можно сравнить с генератором случайного процесса установки СУВУ ШСВ, позволяющим формирование случайного процесса с управляемой функцией