Генератор случайного полумарковского процесса

(56) АвторскоеУ 902014, кл. САвторское сУ 1070548, кл. В 8А.Ю. Шевченко СССР980,ССР видетельств06 Г 7/58,идетельство06 Р 7/58,(54) ГЕН СКОГО ПР НОГО ПО КОВРАТОРЦЕССАретени(57) Изоб тельной т тноситс ычисл ет бытьимитациающих в и для льнике и м ных но построени стем, рабо возмущений чных физи моделей сслучайных яания раэли ви оделир оцессо ил. ских ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ с дискретным фазовым пространством,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с заданным вероятностным распределенйем длительности нахождения процесса в каждом из его состояний. Цель достигается введением в устройство трех ключей 8, 9, 10, элемента ИЛИ-НЕ 14,второго блока 12 памяти, счетчика 13,блока 11 ключей, элемента ИЛИ 7. Длительность состояний процесса, подчиненная требуемому закону распределения, формируется путем подсчета количества тактов работы генератора всчетчике и сравнения подсчитанногоколичества с распределенным по заданному закону числом, формируемым изравномерно распределенного числа спомощью второго блока памяти, 2В начальный момент времени до прихода первого тактирующего сигнала отблока 1 регистр 5 устанавливается вначальное состояние, регистры 3, 6 исчетчик 13 устанавливаются в нулевоесостояние. На выходе элемента ИЛИ-НЕпоявляется "1" и ключи 8-10 открыты,.Блок 1 начинает выцавать на своихвыходах тактирующие сигналы. Сигналс второго выхода блока 1 через элемент ИЛИ 7 иницийруетработу датчика 452 случайных чисел, на выходе которого появляется ш-разрядное двоичноечисло г = С 2 . Сигнал с четверЬтого выхода блока 1 через открытыйключ 8 инициирует запись величиныС,в регистр 3 памяти, Величина С1является номером столбца блока 4 памяти. Сигнал с третьего выхода бло-,ка 1 через открытый ключ 10 инициирует запись в регистр 6, хранящуюсяв регистре 5 (согласно начальной установке этот номер равен д). По номеру столбца Си номеру строкивблоке 4 памяти возбуждается ячейка,содержимое которой и будет равно ноИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении имитационных моделей систем, работающих в условияхслучайных возмущений, и для моделирования различных физических процессовс дискретным фазовым пространством,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей генератора за счет расширения классов. генерируемых случайных процессов.На фиг. 1 приведена блок-схемапредложенного генератора; на фиг. 2схема блока управления, 15Генератор содержит блок 1 синхронизации, датчик 2 равномерно распределенных случайных чисел, регистры3-.6, элемент ИЛИ 7, ключи 8-10, блок11 ключей, блок 12 памяти, счетчик 2013, элемент ИЛИ-НЕ 14. Блок 1 содержит генератор 15 тактовых импульсови счетчик 16,Генератор работает следующим образом. 25Пусть моделируется случайный процесс с. и состояниямиВ каждом из сос тояний процесс может находиться 1тактов, причем 1 - дискретная случайная величина с распределением вероят ностей И(1). Вероятности перехода из//Р; //, причем Р;= О, х = 1, п,так как по истечении случайного количества тактов, распределенного позакону Ы(1) процесс из всякого д-госостояния обязательно переходит вновое состояние, номер которого неравен 1.Заданная вероятность перехода моделируемого процесса из одного состояния в другое обеспечивается специальной конструкцией блока 4 памяти,Длительность состояний процесса, подчиненная требуемому закону распределения, формируется путем подсчетаколичества тактов работы генератора всчетчике 13 и сравнения подсчитанного количества с распределенным по заданному закону числом, формируемымна выходе блока 12 памяти.Каждая -я строка блока 4 памятисодержит 2. ячеек, где в - разрядность случайного числа на выходе датчика 2, причем каждая из них рассчитана на хранение целого. числа, непревьппающего п. Все 2 ячеек разбитына и групп таким образом, что количество ячеек а;, (к = 1, и) в каждой группе пропорционально с коэффициентом 2 значением вероятностей Р.красположенных в 1-й строке матрицы //Р; //. Другими словами, Р,.= а 2,. В ячейки первой группы записаны номера "1", в ячейки второй группы - номера "2" и т.д. до п. Всего в блоке 4 памяти содержится и строк.Блок 12 памяти предназначен для преобразования ш-разрядных двоичных чисел, распределенных по равномерному закону в интервале0,2 - 11 в Р-разрядные (Рш) двоичные числа, имеющие закон распределения, близкий к требуемому У(1). Он представляет со" бой дискретный аналог нелинейного безынерционного преобразователя, с помощью которого. равномерно распределенная случайная величина известным образом может быть преобразована в случайнуювеличину с требуемым законом распределения. 1Регистр 3 предназначен для хранения случайного числа, являющегося номером(адресом) столбца блока 4 памяти. Регистр 6 предназначен для хранения .номера (адреса) строки блока 4 памяти. В регистре 5 хранится счи- " танный из матричной памяти номер состояния генерируемого процесса.40 меру состояния генерируемого процесса. Предположим, что это состояниеимеет номер к. Вероятность реализации 1-го состояния при условии чтоф5в регистре 6 содержится номер 1., будет равна Р Действительно., выбориз матричной памяти 1-го номера состояния означает, что величина С1попала в к-ю группу ячеек 1-й строки. 10В Е-й группе содержится а; ячеек.Вероятность того, что равномернораспределенное в интервале0,2 - 11число приме одно из а значений,кравна а; /2 = Р,15Одновременно с выбором из блока 4памяти номера состояния сигнал стретьего выхода блока 1 открываетблок 11 ключей и через открытый ключ9 и элемент ИЛИ 7 инициирует работудатчика 2 случайных чисел. Случайноечисло С , через блок 11 ключей поступает на вход 12 блока памяти, гдепреобразуется в число 1, которое заносится в вычитающий счетчик 13. На ц 5входе элемента ИЛИ-НЕ 14 появляется"0" и ключи 8-10 закрываются.Сигнал с первого выхода блока 1обеспечивает запись выбранного изблока 4 памяти номера состояния выходного регистра 5, разрядные выходыкоторого являются выходом всего устройства. Одновременно этот же сигнал поступает.на вход счета счетчика13 и уменьшает его содержимое на единицу. На пятом такте генератора 15 35тактирующих сигналов счетчик-делитель16 приходит в исходное состояние, ипервый такт работы генератора полумарковокого процесса заканчивается.Работа генератора на,следующемтакте зависит от значения числа, содержащегося в счетчике 13. Если содержимое счетчика равно нулю, то навыходе элемента ИЛИ-НЕ 14 присутствует "1", ключи 8-10 открыты, и работа 45генератора протекает описанным образом. Если содержимое счетчика большенуля, то на выходе элемента ИЛИ-НЕсохраняется "0" и ключи 8-10 закрыты.Сигнал со второго выхода блока управления через элемент ИЛИ 7 инициируетработу датчика 2. Однако сигнал счетвертого выхода блока 1 через закрытый ключ 8 не проходит.и содержимое регистра 3 остается таким же, 55как и .на предыдущем такте, Сигналс третьего выхода блока 1 также непроходит через закрытый ключ 10 и поэтому, во-первых, содержимое регистра 6 остается прежним, во-вторых, случайное число с выхода датчика 2 через блок 11 ключей не проходит на адресный вход блока 12 и не оказывает влияния на содержимое счетчика 13. Сигнал с первого выхода блока 1 уменьшает содержимое счетчика 13 на единицу и инициирует запись в регистр 5 содержимого выбранной на этом такте ячейки блока 4 памяти.Поскольку номера столбца и строки, хранящиеся в регистрах 3, 5, не изменились, то считывание произойдет из той же самой ячейки, что и на предыдущем такте, а значит, и номер состояния генерируемого процессане изменится./Состояние моделируемого процесса на выходе устройства будет оставаться неизменным до тех пор, пока содержимое счетчика 13 больше нуля. Поскольку занесенное в счетчик 13 число распределено по закону Щ 1), то коли. чество тактов, на которых состояние моделируемого процесса будет неизменным, также распределено па закону И(1) .Формула изобретениягГенератор случайного полумарковс- . кого процесса, содержащий блок синхронизации, первый выход которого подключен к входу синхронизации пер-вого регистра памяти, выход которогоявляется выходом генератора, выход первого регистра памяти соединен с информационным входом второго регистра памяти,.выход которого подключен к первому адресному входу первого блока памяти, второй адресный вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти, информационный вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход первого блока памяти соединен с информационным входом первого. регистра. памяти, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, за счет генерирования случайного процесса с заданным вероятностным распределением длительности нахождения процесса в каждом иэ его состояний, он содержит три ключа, эле1377853,Составитель И. Техред М. Ходан толя Редактор орректор М. Пожо елем 04ого комитета СС аказ 875/46 писное Тираж НИИПИ Государствен по делам изобретен 13035, Москва, Жй и открытий Раушская наб ул. Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие жго мент ИЛИ-НЕ, второй блок памяти,счетчик, блок ключей, элемент ИЛИ,первый вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, вы"ход элемента ИЛИ соединен с входом"Опрос" датчика равномерно распределенных случайных чисел, выход которого соединен с информационным входомблока ключей, выход которого соединен с адресным входом второго блокапамяти, выход которого соединен свыходом предварительной установкисчетчика, счетный вход которого соединен с первым входом блока синхрони зации, выход счетчика подключен к входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которогосоединен с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, информационные входы первого и второгоключа обьединены и подключены к третьему входу блока синхронизации, четвертый выход которого подключен к информационному входу третьего ключа,выход которого подключен к входу синхронизации третьего регистра памяти,выход первого ключа соединен с вто-рым входом элемента И, выход второгоключа подключен к управляющему входублока ключей и к входу синхронизациивторого регистра памяти.