Генератор случайных процессов

ноаицкии мытцев, А, А, Бурба 73) Заявите 54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобрете ной техникиобласти вычислитель.использовано при ., го и вероятностного нне относится ки может бытьч статистическоя.изобретение поочник пуассонооды которогового блока сравоичных разрядвторым входом решении зада модели рова ниОсновное содержит ист пульсов, вых входами пер случайных дв соединен со авт. св. Нф 211163 вского потока им. соединены первыми пения и генератора ов, .выход которого первого блокадержит ьсов 1 Авторызобретення В, А. Бе Недостатком известного генератора слу- юйных импульсов является уход параметров генераторов случайных двоичных разрядов и источников пуассоновскнх потоков импульсов от их номинальных значений, что вызывает недопустимый с точки зрения математической статисяки разброс значений вероятностей появления отдельных цифр, чисел илн импульсов. В итоге параметр выходного потока импульсов не,всегда будет соответствовать расчетному ,значению, то есть величине настройки генератора, случайных импульсов. Целью изобретения является повышениеточности работы генератора за счет стабилизациипараметра выходного потока импульсов,Для достижения поставленной цели в извест.ный генератор случайных импульсов, содержа.щий источник пуассоновского потока импульсов,выходы которого соединены с первыми входамипервого блока сравнения и генератора случайныхдвоичных разрядов, выход которого соединенфсо вь.рвм входом первого блока сравнения,введены второй блок сравнения, делитель ипервый н второй счетчики, входы которыхсоединены соответственно с первым входом и выходом первого блока сравнения, а )ыходы сит.чиков соединены соответственно с первым ивторым входами делителя, выход которого сое.динен с первым входом второго блока сравне.ния, второй вход которого является входомгенератора, а выход второго блока сравнениясоединен со вторым входом генератора случайных двоичных разрядов,Блок-схема генератора приведена на чертеже,Генератор случайных импулвсов соисточник пауссоновского потока импул иЯе АРъ5 Ю ХВыражение (3) является теоретической основой для получения оценки р вероятности р статистйческими методами: З 0 ь(ОР: )нфМ где: и(т), п 1" (т) - подсчитанное число импульсовв исходном и выходном по 40токах за время 1.Согласно теореме Я. Бернулли частота (4)"появления единицы на выходе генератора слу.чайных двоичных разрядов при и" (т). сосходится повероятности к ее вероятности, р,то есть: е 1,:р, (б) таз+г%( ооь 10где и(т) - общее число опытов (число импульсов исходного потока);т" (т) - число случаев появления цифры 1на выходе генератора случайныхдвоичных разрядов (число импуль.сов исходного потока, попавших вИвыходной поток).Непрерывно вычисляя, подобным образом зиа,чеиие р и сравнивая его с заданным значением 3 779995 управляемый им генератор случайных двоичных разрядов 2, выходы которых подключены соот. ветственно к первому и второму входам блока сравнения 3, счетчик импульсов 4 исходного пуассоновского потока импульсов, счетчик импульсов 5 на выходе блока сравнения 3, делитель 6, первый и второй входы которого соединены с.выходами счетчиков 4 и 5 и блок сравнения 7, вход которого соединен с выходом делителя 6, а выход - со вторым входом10 управляемого генератора случайных двоичнь 1 х разрядов 2.Текущее значение вероятности р можно вы. числять, если в течение некоторого времени т произвести подсчет числа импульсов в исходном и выходном потоках. Так, среднее число импульсов в исходном и выходном пуассоновских потоках эа время 1 определяется по формулам:(т) = т; (1)а(т) = Хрт, (2) где:й(т) - среднее чиспо импульсов в исходномпотоке;в(т) - среднее число импульсов в выходномпотоке.Отношение выражений (2) и (1) дает значение у% вероятности р, т. е, вероятности с которой на выходе генератора случайных двоичных разрядов. появляется единица; 4р д можно в процессе функционированйя уст. ройства поддерживать заданное значение р, ве. роятности появления единицы на выходе генератора случайных двоичных разрядов и тем самым ста. билизировать параметр выходного потока импульсов,В начальный момент времени при Т-+О чувствительность устройства к отклонению парамет. ра выходного потока велика, так как числа и(т) и тф(т) будуг сравнительно невелики, поэтому каждый атдельный импульс окажет влияние на величину рф. С течением времени зиа. чения п" (т) и гп" (т) могут принять весьма большие значения и чувствительность устрой.ства уменьшается, так как в этом случае лишь достаточно большая серия импульсов (или ее отсутствие) окажет влияние на величину р",Поставленная цель достигается тем, что ге. нератор случайных импульсов, снабжен двумя счетчиками импульсов, блоком деления и бло. ком сравнения. Счетчики импульсов служат для подсчета текущих значений и" (т), п" (т) импуль. сов в обоих потоках. Блок деления необходим для вычисления статистической оценки р" вероят. ности р по формулам (4), (5). Блок сравне. ния осуществляет сравнение полученной оценки р" с заданным значением вероятности р появления единицы и, если рФ р, д выдает сигнал на один из входов управляемого гене. ратора случайных двоичных разрядов, так, чтобы обеспечить рЙрэ,д.Предложенный генератор случайных импульсов работает следующим образом.Источник 1 формирует пуассоновский поток сигналов, которые поступают на первые входы блока сравнения 3 и генератора случайных двоичных разрядов 2. С приходом каждого им. пульса генератор 2 выдает на второй вход блока сравнения 3 с заданными вероятностями р,ад и, (1-р, ) сигналы, соответствующие двоичным цифрам 1 или О, При поступлении на вход блока сравнения 3 циффы "1" следую. щий импульс источника 1 проходит в выход. ной роток; а при поступлении цифры "О" - не, проходит. Одновременно импульсы исходного и выходного потоков поступают на счетчики 4 и 5 и накапливаются в них в виде чисел пф(т) и еф(т). С выходов счетчиков текущие значения нф(т) и еф(т) поступают на выходы делителя б, который непрерывно вычисляет величину отношения т" (т) и(т) =р", то есть статистическое эначение р" вероятности р, с которой генератор случайных двоичных разрядов 2 фактически формирует цифру "1", Значение рф с выхода блока деления б поступает на вход блока сравнения 7, в котором сравиива. ется с заданным значением р,д.При рф р д блок сравнения 7 выдает уп. равляющий сигнал на второй вход генератораВНИИПИ Заказ 9325/14 Тираж 751 Подписи Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная 5 77999случайных двоичных разрядов 2, который изменяет свою настройку так, чтобы на выходеуменьшить вероятность появления цифры "1",а, следовательно, и количество импульсоввф(т) в выходном потоке, фиксируемое счетЬфиком 5. В результате этого уменьшается отношение в(т),/и(т)=р", вычисляемое блокомделения и величина отклонения р от рустремляется к нулю,При р"рблок сравнения 7 выдает 1 псигнал, который изменяет настройку генератораслучайных двоичных разрядов так, чтобы увели.чить вероятность появления цифры "1" навыходе, а следовательно, и количество импульсов в" (т) в выходном потоке, фиксируемое 1счетчиком 5, Это приводит к увеличению отношения т" (т) / и" (т)= р", вычисляемого блокомделения 6, и устремлению величины р" к зна.опию р Когда р" и рд совпадают, упрзвляюший сигнал на выходе блока сравнения 7исчезает (не появляется), что свидетельствуето стабилизации интенсивности выходного пото.ка импульсов. При уходе параметров источника 1 и генератора 2 от номинальных значенийпроисходит уменьшение или увеличение числа щимпульсов и(т), в(т) в исходном и выходном потоках и весь описанный выше цикл ра.боты устройства повторяется до установления .равейства рд р д,ФУчитывая, что 3, = Ц Р зад значение р эад 30вводимое в блок сравнения 7, определяют изусловия Р зад ф я,фПоложительный эффект, который даетизобретение, заключается .в том, что оно поэво. 5 бляет получать пуассонрвские потоки со стабильными параметрами потоков импульсов, что обеспечивает повышение точности вероятност. ного и статистического моделирования при ре. шепни широкого круга технических и техникоэкономических задач. Укаэанное повышение точности моделирования во многом поможет избежать возможных просчетов и принятия недостатоаю обоснованных решений. В значительной степени положительный эффект будет проявляться в виде предотвращенного ущерба вызванного не. достаточной стабильностью существующих генераторов случайных импульсов. Формула кзобретени я Генератор случзйных импульсов по звт.св.Иф 211163, о т л и ч а ю щ и й с я тем; что,с целью повышения точности генератора, онсодержит второй блок сравнения, делительи первый и второй счетчики, входы которыхсоединены соответственно с первым входом первого блока сравнения, а выходы счетчиковсоединены соответственно с первым и вторымвходами делителя, выход которого соединен спервым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом генерато.ра, а выход второго блока сравнения соединенсо вторым входом генератора случайных дво.новых разрядов.Источники информзции,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Иф 211163,кл. 6 06 Р 1/02, 1966 (прототип).