Устройство для моделирования -мерного изотропного вектора

(22) Занвлено 07.08.78 (21) 2654949/18-24 (5) Щ, Кл,Ст 06 б 7/48 с присоединением заявки М Гещдвротеенный комитет СССР йо делам изобретений н аткрытнй(7) Заявитель Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ Ч -МЕРНОГО ИЗОТРОПНОГО ВЕКТОРА Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для моделирования изотропных векторов в и мерном пространстве, например, в процессе решения мономерных краевых задач методом Монте-Карло,Устройство может работать в составе специализированных гибридных вычислительных систем и с универсальной цифровой вычислительной машиной.При решении многомерных краевых за 10 дач методом Монте-Карло необходимо в характерные моменты вычислительного процесса моделировать т 1 -мерный изотропный вектор, При этом должен выпол 15 няться ряд вычислительных операций в соответствии с определенным алгоритмом.Построение специализированного моделирующего вычислительного устройства в4соответствии с этим известным алгоритмом выборок приводит к неприемлемо низкой его производительности.Известно и доказано, что случайная(броуновская) траектория, начинакецаяся 2в центре сферы, с вероятностью, равнойединице, выходит на поверхность этой сферы, и точка выхода имеет равно:ерноераспределение. Радиус-вектор с вершинойв этой точке определяет изотропное направление в пространстве,Броуновская траектория в и -мерномпространстве может моделироваться аппаратно путем интегрирования П некоррелированных сигналов типа "белого шума",Известны генераторы белого шума с П независимыми выходами, позволяющие получать ц каналов некоррелировакного шума 11.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для моделирования случайного вектора, содержащее генератор шума, фильтры, сумматор. Однако, это устройство не позволяет воспроизвести свойства броуновского движения 2).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет3884 3 752 воспроизведения свойств броуновского движения.Для достижения поставленной пели в устройство для моделирования и -мерного изотропного вектора, содержащее генератор шума, сумматор, введены триггер, компаретор, блок умножителей и блок интеграторов, входы которого соединены с выходами генератора цгума, а выходы блока интеграторов являются выходами уст ройства подключены ко входам блока умложителей соответственно, выходы которого соединены со входами сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соеди нен с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого объединен с первым управляющим входом блока интеграторов и является 2 О входом устройства, е выход триггере объединен со вторым управляющим входом блока интеграторов и является сигнальным выходом устройства.25Блок-схема предлагаемого устройства моделирования П -клерного изотрочного вектора, приведенная на чертеже, содержит генератор 1 шума с и некоррелированными каналами, блок и интеграторов 2, блок и умножителей 3, сумматор 4,30 компаратор 5, триггер 6, первый и второй управляющие входы 7, 8 блока П интеграторов 2, группу й выводов 9, являющихся выходами устройства, сигнальцьгй вывод 10.ЪВыходы генератора 1 шума подключены к выходам блока г 1 интеграторов 2, выходы блока и интеграторов 2 подключены к входам блока г, умножителей 3 .щ и к и выводам О, выходы блока п умножителей 3 подключены к входам сумматора 4, вход сумматора 4 пдчн к первому входу компаратора 5, выход компараторам 5 подключен к единичному вхо ду триггера 6, единичный выход триггера 6 подключен к первому управляющему входу 7 блока г 1 интеграторов 2 и к сигггальному выводу 10. Начинается интегрирование и некоррелировенных сигналов "белого шума", поступеющих не входы блока П интеграторов 2. Напряжения,вырабатываемые на выходах интеграторов, соответствуют координатам ,; частицы, совершающей броуновское движение из центре сферы с единичным радиусом. С помощью блока и умножителей 3 и сумматора 4 определяется квадрат расстояния "блуждающей частицы"2от центра сферы в , Ю, которое сравнивается с единицей компаратором 5 на первый вход которого поступает напряжение, пропорциональное 2 ; я на второй вход подается единичное напряжение ОБлуждание частицы продолжается доЕ,выхода ее на поверхность сферы, когда=1. Зтот момент фиксируется компаратором 5, сигнал с выхода которогопоступает на единичный вход триггера 6,переводя его в единичное состояние. Сигчял с единичного выхода триггера 6 поступает одновремечно по цепи обратнойсвязи на первый управляющий вход 7 блока и интеграторов 2, переводя их в режим запоминания, и на сигнальный вывод10, оповещая об окончании процессе формирования координат единичного П -мерного изотропного вектора, представляемыхв данный момент напряжениями на группеи выводов 8. Эти напряжения подаютсяили на входы соответствующих блоков специализированной гибридной вычислительнойсистемы, или в универсальную цифровуювычислительную машину - по ее каналамсвязи с внешними устройствами. Для моделирования следующих случайных ц -мерных векторов процесс повторяется соответствующее число раз в той же последовательности.Предлагаемое устройство для моделирования О -мерного изотропного вектора обладает более высоким быстродействием , чо сравнению, например,с гипотетическим специализированным моделирующим вычислительным устройством, реализующим известный метод выборок50Устройство работает следующим образом.На второй управляющий вход 8 блока й интеграторов подается управляющий импульс, переводящий интеграторы в режим интегрирования, с предварительной установ кой на них нулевых начальных условий, и устанавливающий триггер 6 в нулевое состояние. Анализ показывает, что среднее время моделирования одного г 1 -мерного вектора предлагаемым устройством с равномерностью распределения, удовлетворяющей практике решения краевых задач, приполосе частот генератора фбелого шума -5 752389 6 ф о р м у л а и э о б р е т е н и я компаратора, второй вход которого соедиУстройство для моделирования й -мер- нен с источником опорного напряжения, а 1 гого иэотпопного вектопа, содержащее ге- выход компаратора соединен с единичным нератор шума и сумматор, о т л и ч а - входом триггера, нулевой вход которого ю щ е е с я тем, что, с целью расшире- объединен с первым управляющим входом ния функциональных воэможностей устрой- блока интеграторов и является входом устства эа счет воспроизведения свойств бро- ройства, а выход триггера объединен со уновского движения, оно содержит триггер, вторым управляющим входом блока интекомпаратор, блок умножителей и блок ин- граторов и является сигнальным выходом теграторов, входы которого соединены с 10 устройства.выходами генератора шума, а выходы бло- Источники информации, ка интеграторов являются выходами уст- принятые во внимание при экспертизе ройства и подключены ко входам блока ум. Бобнев М, П. Генерирование случайножителей соответственно, выходы кото- ных сигналов. М., Энергия, 197 Х. рого соединены со входами сумматора, д 2. Авторское свидетельство СССР выход которого соединен с первым входом М 391577, кл. Ь 06 5 7/52, 1972. Составитель А. Карасов актор Н. Ковальчук Техред И, Асталош Корректор Г, РешетникПодписноео комитета СССРи открытийаушская наб., д. 4/5/10 Тираж НИИПИ Государст по делам изобре 3035, Москва, ЖЗаказ нно ен иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4