Многоканальный генератор случайных величин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 23.11. 78 (21) 2687555/18-24 Союз Советских Социалистических(1) М,Кл,С 06 Г 7/58 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15.10,82 п,(71) Заявитель Минский радиотехнический институт(54 1 МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИНИзобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-зовано для решения задач моделирова ния систем с учетом случайных внешних возмущающих факторов и случайных.параметрических отклонений объектов,а также для создания стохастическихвычислительных машин, при моделиро-вании случайных процессов и для построения многоканальных датчиковслучайных чиселИзвестны способы и устройстваФормирования системы случайных величин с заданными статистическими характеристиками.Известен способ Формирования случайных величин, заключающийся в нелинейном преобразовании исходного случайного процесса, Причем попарныепроизведения характеристик преобразователей ортогональны двумернойплотности вероятностей исходногослучайного. процесса (1).Однако этот способ не позволяетполучать случайные величины с задан"ным многомерным законом распределения вероятностей,Известен способ Формирования случайных сигналов с заданным многомерным законом распределения вероятностей, заключающийся в формированиисовокупности независимых нормальныхслучайных процессов, из которых статистически выбирают один в каждыймомент времени и умножают на определенный весовой коэффициент (2).Однако этот способ не обеспечивает точного воспроизведения заданногомногомерного закона распределениявероятностей. -Кроме того, для егоосуществления требуется использованиебольшого количества первичных источников случайных сигналов, что усложняет его аппаратурную реализацию.Известен многоканальный генераторслучайных чисел, который содержитпервичный источник случайных импульсов, блок формирования импульсов,Фильтр низких частот, ключ, амплитудный селектор, блоки памяти, матричныйпереключатель, многофазный ждущиймультивибратор, регистр сдвига импульсов, делитель частоты и блок управления С 3).25 Однако это устройство не позволяетполучать случайные числа с произвольным заданным многомерным законом распределения вероятностей, так какобеспечивает формирование только независимых случайных чисел.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для реализации способа Формирования системы независимых случайных величин, заключающегося в нелинейном преобразовании суммы случайных сигналов,5 олин из которых имеет равномерное распределение, а другой - произволь= ное, причем нелинейное преобразование производится в соответствии с периодической функцией, период кото рой равен области существования одного из исходных случайных сигналов 41.Однако устройство позволяет получать только независимые случайные величины. Это существенно сужает функциональные возможности устройств такого типа, так как на практике обычно требуется моделировать системы случайных величин с заданными корреляционными, связями. Кроме того, при решении многих задач необходимо моделировать системы случайных величин с произвольными заданными многомерными законами распределения вероятностей. Использование известного технического решения не позволяет обеспечить формирование системы случайных величин с произвольнйм заданным многомерным законом распределения вероятностей.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем воспроизведения произвольных заданных многомерных законов распределения вероятностей.Поставленная цель достигается тем,35 что в многоканальный генератор случайных величин, содержащий датчик случайного напряжения, группу блоков динамической памяти, датчик равномерно распРеделенных временных иятерва лов, введены лешифратор и коммутатор, причем вход дешифратора соединен с выходом датчика случайного напряжения, а выходы дешифратора подключены к первым входам группы блоков дина мической памяти, а также к входу коммутатора и к входам датчика равномерно распределенных временных интервалов, выход которого соединен с вторыми входами группы блоков динамической памяти, выходы группы блоков динамической памяти подключены к информационным входам коммутатора, выходы которого являются выходами генератора.На фиг. 1 привелена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.Устройство содержит датчик 1 случайного напряжения, дешифратор 2, группу 3 блоков 3 31. . ., 360 динамической памяти, датчик 4 равномерно распределенных временных интервалов, коммутатор 5.Выход датчика 1 случайного напряжения соелинен с входом дешифрато ра 2, выходы которого подключены к первым входам группы 3 блоков 3, 31, , З,динамической памяти, к управляющему входу коммутатора. 5, а также к входу датчика 4 равномерно распределенных временных интервалов. Выход датчика 4 подключен к вторым вхвдам группы 3 блоков 31, 32, 3 динамической памяти, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора 5.Устройство работает следующим образом.Датчик 1 случайного напряжения вырабатывает периодически случайное напряжение, значения которого подчиняются равномерному закону распределения вероятностей.С выхода датчика 1 случайное напряжение поступает на вход дешифратора 2, представляющего собой блок компараторов, производящих сравнение сИгнала Б, с эталонными напряжени.ями 11. 2 Ьо, , МЬ. При совпадении случайного напряжения П; с соответствующим эталонным напряжением на 1-ом выходе дешифратора вырабатывается потенциальный сигнал (уровень напряжения), который поступает на первый вход блока 3;, а также на вход датчика 4 равномерно Распределенных временных интервалов и на управляющий вход коммутатора 5.С момента получения. потенциального сигнала с 1-го выхода дешифратора 2 в блоке.3 , представляющем соРбой генератор тактовых импульсов, счетчик адреса и запоминающее устройство, запускается генератор тактовых импульсов и начинается последовательное считывание кодов зйачений составляющих ; х;х п 1 многомерной случайной величины. Одновременно датчиком 4 начинается выработка случайного временного интервала в диапазоне от О до Т; . Сигналы с выхоДов запоминающего устройства не передаются на информационные входы коммутатора 5 до тех пор, пока не закончится Формироваиие случайного временного интервала 7, в датчике 4 равномерно распределенных временных интервалов. По окончании формирования случайного временного интервала Г с выхода датчика 4 поступает импульсный сигнал на вторые входы блоков 3. Этим сигналом прекращается формирование тактовых импульсов в блоке 3 с динамическим считыванием, фиксируется текущее значение кодов х,( Ц) ф х 1(1) Уа г ) хд э разрешается передача этих кодов с выходов блоков 3; на информационные входы коммутатора 5 и обнуляется счетчик адреса. Коммутатор 5, который при помощи сигнала с выхода дешифратора 2 настроен на передачу на выходы устройства кодов с выходов блоков 3передает сформированные значения11( 1)2( "1), х;(;) на выходыустройства,По окончании цикла Формированиямногомерной случайной величины вырабатывается новое значение случайногонапряжения Пи процесс выработКизначений х х 2 , х повторяется.Каждый из блоков 3; содержит и эле-.ментов памяти; в первом хранятся значения составлявщей хво втором - знаОчения хти т.д,Математическое обоснование принципа работы многоканального генера-тора случайных величин -заключаетсяв следующем. 5Для системы случайных величинх = х 1, х 2, хописываемойэ адан ной многомерной фу нкц ней. распределения вероятностей Р(хх,2х), некоторому значению величины 2;, распределенной на интервале от 0 до 1, соответствует несколько наборов. значений х, х 2;х удовлетворяющих условиюГ(х(, х 2хй) = 2 (1) 25Присвоим этим наборам номера от0 до К . и поставим в соответствиекаждому из наборов равностоящие моменты времени Со, С ,, Сдлятого, чтобы формировать значейия си- ЗОстемы случайных величин х 1,. х 2хпнеобходимо формировать в,моментй времени Со, С 1, , СК, значения х 1,(С)х 2(С),ХМ (С), истатистйчески вйбирать один наборв момент времени Травномерно распределенный на интервале от 0 дот; =с,.Формирование э начений х 1, (С)х 2(С), х; (С) осуществляетсяблоком 3 с динамическим считыванием.Значения кодов х 1 х 2,хп,заранее вычисляются исходя из уравнения(1). При этом настройка устройствана Формирование системы случайныхвеличин 1 х 1, х 2 хп с заданным45многомерньж законом распределениявероятностей осуществляетсяпутемзаписи соответствующих кодов в блоки31, 3 2, , 31. Вычисление кодовХ 2, Х 2, , хвыполняется заране 5 О2 21вручную или с помощью ЭВМ. Иаг дискретности Ьп при дешифрировании случайного найряжения определяется количеством уровней квантования И значений функции(х 1, х 2, , х ) й=Ппгде 1,- максимальное значение случайного напряжения Б.Введение новых блоков и связей между ними позволяет расиирить фун- .кциональные воэможности устройства.Формула изобретенияМногоканальный генератор случайныхвеличин, содержащий датчик случайногонапряжения, группу блоков динамической памяти, датчик равномерно распре"деленных временных интервалов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расщирения функциональных возможностей путем воспроизведения прОиэвольных заданных многомерных законов распределения вероятностей, он1содержит дополнительно дешифраторикоммутатор, причем вход дешифраторасоединен с выходом датчика случайного напряжения, а выходы деыифратора подключены к первым входамгруппы блоков динамической памяти,а также к управляющему входу коммутатора и к входам датчика равйомерно распределенных временных интервалов, выход которого соединен с .вторыми входами группы блоков динамической памяти, выходы. группы бло-ков динамической памяти подключенык информационным входам коммутатора,выходы которого являются выходамигенератора.ИсточниКи информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 381080, кл, 6 Об 6 7/52,1971.2, Авторское свидетельство СССР391576, кл. 6 06 6 7/52, 1972.3. Авторокое Свидетельство СССР9 534775, кл. 6 07 С 15/00, 1975.966691 ВНИИПИ Заказ 7845/ Тираж 731 Подписно филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4