Генератор случайного процесса

Союз СввтскнаСоцналнстнчвскниРвслублнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ ии 898407(61)Дополнительное к авт, сеид-ву 9752311 (22) Заявлено 270479 (21) 2759103/18" 24 с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 15,0182, Бюллетень Й 92 Дата опубликования описания 1501,82(311 М. Кл. 6 06 Г 1/02С 07 С 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА Изобретение относится к вычислительной технике.По основному авт.св. Р 752311 известен генератор случайного процесса, содержащий источник опорногонапряжения, блок регистрации, датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу перво. го ключа и первому входу блока сравнения, а первый вход датчика случайного сигнала объединен с первым управляющим входом первого ключа и подключен к выходу блока сравнения, выход первого ключа соединен со входом блока развертки и, кроме того, счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функциональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами блоКа памяти, элемента памяти и блока развертки, выход которого соединен также с первым входом снетчика, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователя соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока памяти и первым управляющим входом второго ключа, второй, управляющий вход которого объединен со вторым входом блока памяти, совторым входом датчика случайных сигналов, со вторым управляющим входомпервого ключа, и подключен к первомувыходу счетчика, второй выход которого подключен к третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа,третьему управляющему входу второгоключа, четвертый вход которого объединен со входом блока регистрации иподключен к выходу второго ключа,информационный вход которого подключен к выходу элемента памяти, входкоторого соединен с выходом первогоключа 11.Недостатком этого устройства является то, что моделируемые нм процессы обязательно стационарны.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей генератора за счет моделирований нестационарных случайных процессов.Поставленная цель достигается тем,что в генератор случайного процессавведены дополнительный блок памяти икоммутатор, вход которого соединенс выходом счетчика, а выходы коммутатора соединены со входами дополни- ЗО тельного блока памяти, выходы которо 898407го соединены со второй группой вхо" дов функционального преобразователя.На чертеже приведена блок-схема генератора.Генератор содержит датчик случайного сигнала 1, соединенный с первым входом блока 2 сравнения и через первый ключ 3 - с последовательно соединенными элементом 4 памяти, вторым ключом 5 и блоком б памяти, при этом к выходу ключа 3 подключен блок 7 регистрации, с блоком 8 развертки, выход которого соединен с первым входом функционального преобразователя 9, ко второму входу которого подключен выход элемента 4 памяти, а к третьему - выход блока б памяти. Выход блока 8 развертки подключен также к первому входу счетчика 10, ко второму входу которого подключен выход источника 11 опорного напряжения, счетчик 10 предназначен для фиксации смены уровней ступени напряжения блока 8 развертки, что достигается появлением сигнала на первом выходе и фиксациеи уровня последней ступеньки путем сравнения с постоянным уровнем источника 11 опорного напряжения,что достигается появлением сигнала сброса на втором выходе счетчика 10. Первый выход счетчика 10 соединен с первыми управляющими входами блока б памяти, ключей 5 и 3 и датчика 1 случайного сигнала, а второй выход - со вторыми управляющими входами ключей 3 и 5, управляющим входом датчика 1 случайного сигнала и со вторым управляющим входом б памяти.Функциональный преобразователь9 предназначен для моделирования заданной двумерной плотности и(х,1,х,;)моделируемого случайного процессах(г) (здесь две переменные хи х -значения процесса в любых двух сечениях, а параметр 7 - величина интервала между двумя сечениями процесса).Выход функционального преобразователя 9 подключен ко второму входу блока 7 сравнения, который предназначен для сравнения: больше ли напряжение первого входа, чем напряжениевторого входа, и в случае выполненияэтого условия выдается сигнал, который с выхода блока 2 сравнения подается на второй управляющий входключей 3 и 5, блок б памяти и управляющий вход датчика 1 случайногосигнала. Генератор содержит такжекоммутатор 12, вход которого соединен с выходом 10 и дополнительный блок 13 памяти, управляющие входы которого соединены с.выходами коммутатора 12, выходы блока 13 памятиподключены к управляющим входам функционального преобразователя 9.Работа генератора основана на следующих предпосылках.Генерируются последовательность значений стационарного случайного процесса х (г),х (г )х(г) по заданной двумерной плотности вероятности и (х х 1 ь)3где х ,х 1 - значения процесса в любых двух сеченияхи г- интервал между ними(г-г ), используя методстатйстических испытаний.В качестве очередного значенияслучайного процесса х=- х(г;) выбирается тот член имеющейся выборки равномерного случайного числа, для кото 35рого выполняются неравенствах, си(х х) (1)где Т - интервал между 1-ым и(1- т )-ым сечениями, предполагается конечность этого интервала;1 х " - промоделированные значения генерируемого случайногопроцессах- - часть выборки равномерно 25 гс случайного числа (1 с = 1,2 п)к(х;г,х,1 х ) - плотность вероятности моделируемого процесса,причем она меняется вместе с изменением номера моделируемого30 значения реализации случаиногопроцесса.Генератор работает следующимобразом.Предварительно значение первойдвумерной плотности вероятностии(х , х;,С ), зависящей от параметравыставляется на функциональномпреобразователе 9, имеющем три входа;первый - для параметра, второйдля аргумента х и третий - для ар-.40 гумента х и одйн выход для значенияфункции плотности вероятностии(х, х,).Первоначальное положение ключа 3замыкает цепь датчик 1 случайногосигнала - блок 8 развертки, а положение ключа 5 размыкает цепь элемент 4памяти - блок б памяти.В блоке 13 памяти записаны значения плотностей вероятности к(х50 х к) для разных 7 .1 ь 1Запуская датчик 1 случайного сиг-.нала, получаем на выходе его первыйчлеи равномерной случайной выборкинапряжения х 1, который поступает напервый вход блока 2 сравнения и согласно первоначальному положению,ключа 3 на вход элемента 4 памяти и блока 8 развертки. С выхода элемента 4памяти напряжение х поступает навторой вход функциойального преобра 60 зователя 9, а с выхода блока 8 развертки снимается напряжение, пропорциональное значению параметра г двумерной плотности вероятностии(х,х ,) и поступает на первый65 вход функционального иреобразователя 9, на третьем входе которого будет нулевое напряжение согласно первоначальному положению ключа 5.С выхода функционального преобразователя последовательно снимаются напряжения, пропорциональные значениям двумерной плотности вероятности в точках (О, х,44 (Ох,С ), (О,х,ькх ) и поступают на второй вход блока 2 сравнения. Одновременно счетчиком 10 фиксируются смены сту" пенек напряжений блока 3 развертки и после каждой смены появляется сигнал на первом выходе, который, поступая на первый управляющий вход ключа 3, размыкает цепь датчик 1 случайного сигнала - блок 8 развертки и поступая на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала, обеспечивает появление на его выходе случайных равномерных уровней х, хОхСк, которые поочередно по О ступают на первый вход блока 2 сравнения. Таким образом, в блоке 2 сравнения сравнивается система неравенствх ) и(х ,х,) (2)25 противоположных неравенствам (1), Если хоть одно из этих неравенств выполнено, то х 1 отбрасывается,как непригодный члей для моделирующего ЗО случайного процесса, Тогда с выхода блока 2 сравнения поступает сигнал как на управляющий вход датчика 1 случайного сигНала, обеспечивая выдачу нового случайного уровня х, так и на второй управляющий вход ключа 3, замыкающего его и тем самым обеспечивающего прохождение напряжений хк через элемент 4 памяти на второй вход функционального преобразователя 9, на вход блока 8 разверт О ки, начинающего генерировать ступеньки напряжений, пропорциональных значениям параметраи поступающих на первый вход функционального преобразователя 9. Если же ни одно из сис-ф 5 темы неравенства (2) не выполняется, то хпринимается в качестве первого члена моделируемого случайного процесса, на втором выходе счетчика 10 появляется сигнал, который, поступая 5 р на второй управляющий вход ключа 5, замыкает его и сигнал элемента 4 памяти поступает на вход блока б памяти и блока 7 регистрации.Блок б памяти состоит из к. ячеек. Кроме того, сигнал с выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала и на вход коммутатора 12, с первого выхода последнего сигнал подается на первый управляющий вход блока 13 па- ЬО мяти, по которому на выходах блока 13 появляются сигналы пропорциональные значениям второго семейства плотности вероятности ы(хк сс, хО,М ), которые, поступают на управляющие 65 входы функционального преобразователя 9, обеспечивают моделирование им второго семейства двумерных плотностей вероятности.Работа генератора, уже прогенери"ровавшего к членов моделируемого случайного процесса и выбирающего и+1 член.С выхода датчика 1 случайного сигнала напряжение х, через ключ 3 иэлемент 4 памяти поступает на второйвход функционального преобразователя 9, Кроме того, напряжение х,поступая на вход блока 8 развертки,запускает его, и с выхода последнегона первый вход функционального преобразователя 9 поступает напряжение,пропорциональное параметру,этоже напряжение поступает на входсчетчика 10. Счетчик 10, фиксируясмену ступени напряжения блока 8развертки, выдает сигналы с первого выхода, которые, поступая на первый вход ключа 3, размыкают цепьдатчика 1 случайного сигнала - элемент 4 памяти, поступая на управляющий вход датчика 1 случайного сигнала, обеспечивая появление на входеблока сравнения напряжений, пропорциональных х , х ,х, и, наконец, поступая на уйравляющий входблока 6 памяти, соединенного стретьим входом функционального преобразователя 9, обеспечивают появление на нем напряжений, пропорциональных х. Сброс блока памятиосуществляется через второи управляющий вход по сигналу или с выходаблока 2 сравнения, или со второговыхода счетчика 10, Таким образом,с выхода функционального преобразователя 9 снимаются напряжения, пропорциональные и (х, х;, 1 )и (х 1-Тз х 1 ф 7)"ф(х 1-к в х;и) "которые,. поступают на второй входблока 2 сравнения, сравниваютсяс равномерными напряжениями х, хг,х соответственно. Еслй хоть одйо из неравенств (2) выполняется,испытуемое х отбрасывается. Это достигается тем, что с выхода блока 2 сравнения сигнал поступает на управляющий вход датчика 1, и второй управляющий вход ключа 3, замыкающего цепь датчик 1 - элемент 4 памяти. Далее цикл повторяется для нового испытуемого. Если .же ни одно из неравенств (2) не выполняется, сигнал со второго выхода счетчика 10 посту- пает на второй управляющий вход ключа 5, цепь элемент 4 памяти - блок 7 памяти замыкается, и напряжение х регистрируется блоком 7 памяти как п+1 член моделируемого случайного процесса. Кроме тогб, х записывается в блок памяти, а сигнал со второго выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1, который выдает новое напряжение х, Прове898407 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 11949/64 Тираж 731 ПоДписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ряется, может ли это напряжение быть принято и+2 членом моделируемого случайного процесса. Если может, то на втором выходе счетчика 10 появляется сигнал, по поступлению которого на вход коммутатора 12, появляется сигнал на одном из его выходов, поступающий на один из управляющих входов блока 13, по которому блок 13 выдает на управляющие входы функционального преобразователя 9 значения некоторого семейства двумерных плотностей вероятности(х ,х, т), обеспечивая моделировайие функциональныи преобразователям 9 именно этого )-того семейства двумерных плотностей вероятности.Таким образом, предлагаемый генератор дает возможность моделировать случайные процессы с любой заданной двумерной функцией распределения,в то время как известные генераторы моделируют случайные процессы по одномерным функциям распределения, либо по одномерным и корреляционным функциям. При этом вид заданного семейства двумерных плотностей меняется, что обеспечивает нестационарность моделируемого процесса,Генератор случайного процессапо авт.св. Р 752311, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расши рения функциональных возможностейгенератора за счет моделированиянестационарных процессов, он содержит дополнительный блок памяти и коммутатор, вход которого соединен свыходом счетчика, а выходы коммута тора соединены со входами дополнительного блока памяти, выходы которого соединены со второй группой входовфункционального преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 752311, кл. 0 06 Р 1/02,С 07 С 15/00,1976 (прототип).