Генератор случайных величин

О Й И С А Й И Е 386392ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельств 1,гКомитет по делам М, Кл. Ст 061 110 влено 01.Х 1,1971 (Мо 1710151рисоединением заявки Нов ритет аобретении и открытийпрн Совете МинистровСССР бликовано 14 Х.1973. Бюллетень М 1.373,544 (088.8) У та опубликования описания 8.Х.1973 вторы обретения. А. Христ вод им, Масленнико аявите ЛИЧИН ЕНЕРА ЛУЧАИНЬ елью запуска одновибратора, выходподключен к запоминающему устсчетчику и делителю. Потенциальный риггера соединен со вторыми входа- И. Это позволяет значительно упконструкцию генератора, получить стабильность вероятностных харакпри воздействии дестабилизирующих в, упростить получение требуемого распределения, а также исключить ю корреляцию. ного с ц которого ройству, выход т ми схем ростить высокую теристик факторо закона взаимну агаНа чертеже показана б едл мого генератора. Генератор 1 шума соединен с преобраз телем 2, выход которого через контакты б выключателя 3 подсоединен к счетному ду запуска триггера 4, Выход триггера ключен к входу одновибратора 5 и схе 20 И б и 7. Выход одновибратора соедин цепью сброса делителя 8, счетчика 9 имп сов и запоминающего устройства 10. делителя через контакты в и г выключате подключен к выходу генератора 11 импул 25 а вход счетчика 9 подсоединен к выходу же генератора через схему 7. Выход счет через матричный переключатель 12, бло схем И и схему ИЛИ 14 подключ входу запоминающего устройства, кот ЗО соединено с выходом схемы б. Выход деллок-схема пр оваа и вхо- подмам ен с ульВход ля 3 ьсов,того чика к И ро те Генератор предназначен для получения дискретных значений случайных величин для моделирования различных вероятностных процессов.Известны генераторы случайных величин, содержащие физический генератор шума, генератор детерминированной последовательности импульсов, счетчики импульсов, матричные переключатели и другие импульсные и логические узлы. Схема таких генераторов сложна. Вероятностные характеристики генерируемых ими величин зависят от параметров физического генератора шума, которые, в свою очередь, зависят от различных дестабилизирующих факторов (изменений температуры, питающих напряжений, процессов старения элементов). Они характеризуются сложностью получения требуемого закона распределения и наличием взаимной коррекции генерируемых случайных величин.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем один выход генератора импульсов соединен с запоминающим устройством через делитель и одну из схем И, причем выход делителя подключен к входу запуска триггера, а другой - через другую схему И, счетчик, матричный переключатель, блок схем И и схему ИЛИ. Генератор шума через преобразователь подсоединен к счетному входу запуска триггера, соединен 73ля 8 пОдключи к входу ОднОГО плеча запуска триггера 4 и к схеме б.При замыкании ключа 3 импульсы с генератора 11 поступают на делитель 8, кратность деления которого выбирается равной 10 х" (а=1,2). Импульсы с выхода делителя подаются на триггер 4 и схему б, на выход которой они проходят только при наличии оигнала с триггера. В исходном состоянии такой сигнал отсутствует.С генератора 1 электрический шум поступает на преобразователь 2, где преобразуется в пуассоновский поток импульсов. Когда ключ 3 замкнут, они могут проходить на счетный вход запуска триггера 4.В момент 1 с замыкания ключа импульсы с генератора 11 подаются на делитель 8 и этим определяется начало одного цикла работы устройства, Концом этого цикла является момент времени 11, когда на выходе делителя появляется импульс. Таким образом, период работы устройства определяется отрезком времени т=11 - 1 с, который делится импульсами генератора 11 на 10 1 г отрезков. В течение промежутка времени т с преобразователя на триггер может поступить только один случайный импульс или более одного импульса и может не поступить ни одного случайного импульса,Если за время т с преобразователя на триггер не поступает ни одного случайного импульса, счетчик 9 не заполняется, так как на него через схему 7 не проходят импульсы с генератора 11, Появившийся в конце интервала времени т на выходе делителя 8 импульс не проходит через схему б на запоминающее устройство 10. Он поступает только на триггер 4, При этом триггер не опрокидывается, так как находится в исходном состоянии. Таким образом, временной интервал т, в течение которого не появляется случайный импульс, оказывается нерабочим.Если же за время т с преобразователя на триггер поступает более одного импульса, то в момент появления первого случайного импульса триггер опрокидывается и выдает на схемы б и 7 сигнал. С этого момента начинает заполняться счетчик, емкость которого выбирается равной 10 х". При появлении второго случайного импульса триггер снова опрокидывается. В этот момент сигнал с триггера, подаваемый на схемы б и 7, снимается, счетчик перестает заполняться, с триггера .на одновибратор 5 поступает импульс запуска. Одновибратор срабатывает и на его выходе появляется импульс сброса, который поступает на делитель, сбрасывая его в исходное состояние, на счетчик, сбрасывая записанное там число, и на устройство 10, сбрасывая записанное там число. Таким образом, при появлении второго случайного импульса, устройство возвращается в исходное состояние и начинается отработка нового временного интервала.Если за время т с преобразователя на триг 5 10 15 го 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 гер поступает только один случайный импульс, устройство срабатывает, как было описано выше при появлении первого случаиного импульсас Далее оно раоотает следу 1 ощим образом.Счетчик 9 заполняется до окончания временного интервала т. Тем самым с помощью счетчика измеряют интервал времени от момента появления случайного импульса в интервале т до окончания этого интервала с точностью до 1: (10 х"). По окончании этого интервала на выходе делителя 8 появляется импульс, который через схему б проходит на запоминающее устройство 10, давая команду на считывание записанной в нем величины. Этот же импульс поступает на триггер 4 и переключает его в исходное состояние. При этом на выходе триггера появляется импульс, который запускает одновибратор 5. Одновибратор срабатывает и выдает импульс сброса на делитель, счетчик и запоминающее устройство. Таким образом, считывание случайных величин с запоминающего устройства производится только в том случае, когда в течение интервала времени появляется один случайный импульс.Иными словами, на пуассоновский поток импульсов накладывают последовательность нормированных интервалов времени т и выбирают только те интервалы, в которые попадает только один случайный импульс. При этом случайные импульсы оказываются рас. пределенными в интервале времени по закону равной вероятности. Это свойство и поло. жено в основу получения нужного закона распределения случайной величины. Каждая декада счетчика имеет десять выходов, каж. дый из которых соединен с одной строкой мат. ричного переключателя 12. Число столбцов в матричном переключателе выбирается равным числу дискретных значений случайной величины х, пределы изменения которой Хмин - Хмакс ОЧЕВИДНО, ЧТО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ За данного закона распределения случайной вели. чины каждое дискретное значение Лх,(1=1,2,т, ЛХ 1+ ЬХ 2+ + Лхт - Хмакс Хмкк) должно появляться с заданной вероятностью Р 1 ( 1+ Р 2+ + Рта - 1 ) .Каждое дискретное значение случайной величины в устройстве представляется числом импульсов на выходе схемы ИЛИ 14, т. е. ЛХ 1 представляется одним импульсом, ЬХ 2 - двумя и т. д. Следовательно, количество импульсов, появляющееся,на выходе схемы 14, должно иметь заданную вероятность.Если в течение времени т на запоминающее устройство подавать последовательность импульсов, общее количество которых равно т, и временной сдвиг между ними Л 11 выбирать пропорциональным требуемой вероятности Р;, чтобы при этом соблюдалось условие Л 11+ +Л 12++Л 1 т=т, то вероятность появления на выходе 1-го дискретного значения случайной величины имеет требуемую вероятность Р;. Такая последовательность импульсов с за386302 5данным сдвигом образуется с помощью счетчика 9, матричного переключателя 12, блока13 и схемы ИЛИ 14. Получается она следующим образом.Каждый столбец матричного переключателя через соответствующую ему схему Иподключается к требуемым строкам, т. е. кдесяти выходам каждой декады счетчика, так,чтобы был набран соответствующий интегральный закон распределения случайной величины х. Импульсы, появляющиеся на выходе каждой схемы И блока 13, поступают наобщий выход через схему 14.Таким образом, на выходе схемы 14 появляется последовательность импульсов, сдвинутых по времени ,на заданную величинуЛ 1;. Этот временной сдвиг устанавливается1по временнои шкале с точностью до10 лчто равнозначно установлению требуемой ве 1роятности Рс с точностью - , Требуемая10 дточность установки Р, и определяет частотугенератора 11 импульсов, а также число декад счетчика.За один рабочий цикл в запоминающем устройстве записывается и считывается некоторое число от 1 до т. Частота появления каждого из этих чисел определяется установленным на матричном переключателе интегральным законом распределения их. Таким образом получается требуемый закон распределения случайной величины х,Как видно из описания устройства, некаждый временной интервал т является рабочим. В часть интервалов т не попадает ниодного импульса, другая часть интервалов ттеряется из-за того, что в них попадает болееодного случайного импульса. Процент того идругого числа интервалов зависит от соотношения выбранного значения временного интервала и параметра пуассоновского потока,Очевидно, что это соотношение имеет оптиомальное значение. При заданном временном интервале оптимальное соотношение устанавливается изменением параметра пуассонов- ского потока, который легко изменяется с 5 помощью изменения уровня шума генератора 1. При воздействии различных дестабилизирующих факторов параметры шума меняются, следовательно, меняется и параметр пуассоновского потока. Это приводит только к 10 изменению быстродействия устройства, но невлияет на статистические характеристики генерируемой случайной величины. Оптимальное быстродействие легко контролировать с помощью интегрального счетчика и при необ ходимости оперативно подстраивать изменением параметров шума,Предмет изобретения 20 Генератор случайных величин, содержащий триггер, схемы И и ИЛИ, запоминающее устройство, генератор шума, матричный переключатель, генератор импульсов, счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью25 упрощения конструкциями, повышения надежности и быстродействия, он содержит одно- вибратор, делитель и преобразователь, вход которого соединен с генератором шума, а выход - с входом триггера, другой вход кото.З 0 рого соединен с выходом делителя и входом первой схемы И, второй вход которой подключен к выходу триггера, через одновибратор к первым входам запоминающего устройства, счетчика импульсов, делителя и не 35 посредственно к входу второй схемы И, другой вход которой соединен с выходом генератора импульсов и со вторым входом де. лителя; выход второй схемы И через счег чик импульсов, матричный переключатель,40 третью схему И и схему ИЛИ подклю чен к второму входу запоминающего устрой. ства, третий вход которого соединен с выхо. дом первой схемы И,