Генератор случайных процессов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.( 06 Р 1/02 б 07 С 15/00 с присоединением заявки Лф -Государственный комитет(72) Авторы изобретения падный заочный политехнический ин 71) Заявитель ве 4) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ССО Изобретение относится к аналоговой ычислитедьной технике и предназначено дя моделирования случайных процессов о заданной двумерной плотности вероятости. Известно устройство для моделирова 5ния случайных процессов, содержащееисточник случайного сигнала, блок сравнения, логические элементы 1 .Однако это устройство имеет недоста 1 оточную точность задания случайных процессов, так как одномерная функция распределения и их корреляционная функцияне являются исчерпывающими характеристиками случайных процессов, в нем от 15сутствует регулирование функции распределения, в устройстве происходит моделирование лишь одномерных функций распределения,Ближайшим по технической сущностиявляется генератор случайных процессов,содержащий датчик случаййых величин сравномерным распределением, источникшумового сигида, сумматоры, на вторые входы которых поданы регулируемые опорные напряжения, формирователь одномерной функции распределения (нелкнейныйфункциональный преобразоватедь типаполитрон),ЭЛТ с блоком развертки и двухпозиционный переключатель, причем двухпозиционный переключатель включен между источником шумового сигнала и входсодного усилителя, ко второму полюсудвухпозиционного переключателя подключен выход генератора развертки, а выходсоответствующего сумматора соединен смодулятором электроннолучевой трубки Л,Недостатком данного устройства является малая точность задания случайногопроцесса, так как одномерная функцияраспределения не является его полнойхарактеристикой,Цель устройства - повышение точности моделирования случайного процесса засчет задания ему не одномерной, а двумерной функции распределения.Указанная цель достигается тем, чтов генератор случайных процессов, содеруровня последней ступеньки сравнения с постоянным уровнем источника 11 опорного напряжения, что достигается появлением сигнала сброса на втором выходесчетчика 10. Первый выход счетчика 10соединен с первыми управляющими входами блока 6 памяти, ключей 5 и 3 идатчика случайных сигналов 1, а второйВыход со вторыми управляющими входами ключей 3 и 5, управляющим входом датчика 1 случайных сигналов и совторым управляющим входом блока 6памяти. Функциональный преобразователь9 предназначен для моделирования заданной дВумерной плотности Ф/(х 1, Х Л)моделируемого случайного проце"са х., значения процесса в любых двух сечениях, а параметр- величина интервала между двумя сечениями процесса).Выход функционального преобразователя9 подключен ко второму входу блока 2сравнения, который предназначен длясравнения; больше ли напряжение первого входа, чем напряжение второго входа,и если больше выдается сигнал, которыйс выхода блока 2 сравнения подается навторой управляющий вход ключей 3 и 5,блока 6 памяти и управляющий вход датчика 1 случайных равномерных уровней.Работает устройство сдедующим образом,Генерируются последовательность значений стационарного случайного процесса х (1,), х (1),х(1)по заданной двумерной плотности вероятности % (Х, Х;, ), где х , к, значение процесса в любых сечениях 1и 1;И; - интервал между ними (1 - ),используя метод статистических испытанийВ качестве очередного значения случайного процесса х; = х ;) выбирается тотчлен имеющейся выборки равномерногослучайного числа, для которого выполняются неравенства( -фк) - ым сечениями (предполагаетсяконечность этого интервада) еХ - - промодедированные значенияКгенерируемого случайного процесса;55Х 1,Д часть выборки равномерногосдучайного числа ( К=1,21Работает устройство следующимзом. 3 752311 фжащий источник опорного напряжения,блок регистрации, датчик случайного сигнала, выход которого подключен к информационному входу первого ключа и первому входу блока сравнения, а первый Вход5датчика случайного сигнала объединен спервым входом первого ключа и подкшочен к выходу блока сравнения, выход первого ключа соединен со входом блока развертки, введены счетчик, элемент памяти, второй ключ, блок памяти и функци-,ональный преобразователь, входы которого соединены соответственно с выходами блока памяти, элемента памяти иблока развертки, выход которого соединен также с первым входом счетчика,второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход функционального преобразователясоединен со вторым входом блокасравнения, Выход которого соединен с первымвходом блока памяти и первым управляющим входом второго ключа, второй управляющий вход которого соединен совторым Входом блока памяти, со вторымвходом датчика случайных сигналов, совторым управляющим входом первого клю"ча и подключен к первому выходу счетчика, второй выход которого подключенк третьему входу датчика случайных сигналов, третьему управляющему входу первого ключа и третьим входам второгоключа блока памяти, четвертый вход которого соединен со входом блока регистраЦИИ И ПОДЕДЮЧЕН К ВЫХОДУ ВТОРОГО КЛЮча, четвертый вход которого подкпючен кВыходу элемента памяти, вход которогосоединен с выходом первоо ключа,На чертеже представлена блок-схемагенератора, содержащая датчик 1 слу чайных сигналов, соединенный с первымвходом блока 2 сравнения и через ключ3 с последовательно соединенными элементом памяти 4, ключом 5 и блоком 6,памяти при этом к Выходу ключа 5 подкдючен блок 7 регистрации, и с блоком8 развертки, выход которого соединен спервым Входом функционального преобразоватедя 9, ко второму входу которогоподключен Выход элемента памяти 4, ак третьему - выход блока памяти. Выходблока 8 развертки подключен также кпервому входу счетчика 1 О, ко второмувходу которого подключен выход источника 1 1 опорного напряжения, счетчик10 предназначен для фиксации сменыуровней ступенек напряжения блока 8развертки, что достигается появлением.сигнала на первом выходе и фиксации20 25 30 5 75Предварительно значение двумернойплотности вероятности М/ (х, Х,с ),зависящей от параметра , выставляется на функциональном преобразователе 9, имеющем три входа: первый длялпараметра, второй - для аргумента, Х, , и третий - для аргумента Хиодин выход для значения функции плотности вероятности Ю ( х, Х;,).Первоначальное положение ключа 3замыкает цепь датчика 1 случайныхсигналов - блокоразверткй 8, ключ 5размыкает цепь элемент 4 памятиблок 6 памяти,Запуская датчик 1 случайных равномерных сигналов, получим на выходе егопервый. член равномерной случайной вылборки напряжения х , который поступает на первый вход блока 2 сравненияи согласно первоначальному положениюключа 3 на вход элемента 4 памяти иблока 8 развертки. С выхода элемента4 памяти напряжение Хпоступит навторой вход функционального преобразователя 9, а с выхода блока развертки 8будет сниматься напряжение, пропорциональное значению параметрадвумерной плотности вероятности Ю ( Х, Х,6 ), и поступать на первый вход преобразователя 9, на третьем входе которого будет нулевое напряжение согласнопервоначальному положению ключа 5,С выхода функционального преобразователя последовательно снимаются напряжения, пропорциональные значению двумерной плотности вероятности в точках(О, Х, ьрс,) и поступают на второйвход блока 2 сравнения. Одновременносчетчиком 10 фиксируются смены ступенек напряжений блока 8 развертки ипосле каждой смены появляется сигнална первом выходе, который, поступая напервый управляющий вход ключа 3 размыкает цепь датчик 1 случайных равномерных сигналов - блок 8 развертки и, по,ступая на управляющий вход датчика 1случайных равномерных сигналов, обесйечивает появление на его выходе случайных равномерных сигналовх , хХ , которые поочередно поступаютна первый вход блока 2 сравнения.Таким образом, в блоке 2 сравнениябудет сравниваться система неравенств Х)ЧЧ( х; - ,х(, с), (2)противоположных неравенствам (1). Если,хоть одно из этих неравенств выполнено,г то хотбрасывается как непригодный член для моделируемого случайного процесса, тогда с выхода блока сравнения поступает сигнал на управляющий входдатчика 1 случайных равномерных сигналов, обеспечивая выдачу нового случайного уровня Х и на второй управляющий вход ключа 3, замыкая:, его и темсамым обеспечивая прохождение напряженияХ через элемент 4 памяти на второй вход преобразователя 9, и кроме того,на вход блока 8 развертки, начинающегогенерировать ступеньки напряжений, пропорциональных значениям параметра с ипоступающих на первый вход преобразователя 9, Если же ни одно иэ системы неравенств (2) не выполняется, то Х, принимается в качестве первого члена моде лируемого случайного процесса, на втором выходе счетчика 10 появляется сигнал, который, поступая на второй управляющий вход ключа 5, замыкает его исигнал из элемента 4 памяти поступаетна вход блока 6 памяти и блока 7 регистрации. Блок 6 памяти состоит иэ й ячеек. Кроме того, сигнал со второго выхода счетчика 10 поступает на управляющий вход датчика 1 случайных равно- мерных сигналов.Устройство, уже црогенерировавшее л членом моделируемого случайного процесса и выбирающего П +1 член с вы- хода датчика 1 случайных равномерныхсигналов, работает следующим образом.Напряжение через ключ 3 и элементпамяти 4 поступает на второй входпреобразователя 9. Кроме того, напряжение х , поступая на вход блокаразвертки 8, запускает его, и с выхода 4 О . последнего на первый вход функционального преобразователя поступает.напряжение, пропорциональное параметру сэто же напряжение поступает на входсчетчика 10. Счетчик 10, фиксируя сме ну ступенек напряжения блока 8 развертки, выдает сигналы с первого выхода,которые, поступая на первый вход ключа 3, размыкает цепь датчика 1 случайных равномерных сигналов -алемевтпамяти 4, поступая на управляющий входдатчика случайных равномерных сигналов 1, обеспечивают появление на входеблока сравнения напряжений, пропорциональных Х; , Х х "и, наконец,поступая на управляющий вход блока 6памяти, соединенного с третьим входомфункционального преобразователя 9, обеспечивает появление на нем напряжений,лпропорциональных Х; - 1 и .Заказ 4746/7 Тираж 751 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4