Генератор случайного процесса

(19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТК СРЬТИЙ АНИЕ ИЗО О ВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ(22) "06.12,83 шифра р, первйй и второй элемен- (46) 30.06.85. Бюл, Р 24 ты И-ИЛИ, выходы которых соединены(56) 1, Авторское свидетельство СССР вьходы которого соединены с вторыми В 429420, кл. С 06 Р 7/58, 192. . входами соответственно первого и вто 2. Авторское свидетельство СССР рого элементов И, выход генератора . по заявке 9 . 3496509/24-24, пуассоновского потока импульса соеди С 06 Г 7/58; 1982;нен с первыми входами первого и вто 3. Авторское свидетельство СССР . рого элементов И преобразователя Р 894706, кл. С 06 Р 7/58, 198 (про-. код-интенсивность случайного потока тотип). импульсов, вторые. входы которых сое(54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО 11 РОЦЮС-. динены соответственно с прямым и ин- . СА, содержащий реверсивный счетчик,: версным выходами триггера, счетный прямые выходы разрядов которого сое- вход которого соединен с выходом ге, динены с группой информационных вхо-. нератора импульсов преобразователядов цифроаналогового преобразователя код-интенсивность сл айкод-интенсивность случайного потока и входами первого и второго дешифра-.орого дешифра . импульсов, выход первого элемента И торов соответственно, выходы которых соединен со счетным входом соединены соответственно с первым и счетчика, выход второго элеменвторым входами элемента ИЛИ, выходта И преобразователя "код-интен- . которого соединен со счетным входом , сивность случайного потока . имтриггера, генератор импульсов, выход пульсов" непосредственно соединен с ,которого. соединен с первыми входами входом стробирования стребированного первого и второго элементов И, выходы дешифратора и через элемент эадержкоторых соединены соответственно ски - с входом "Сброс" счетчика, выхоЭвычитающим и суммирующим входами ре" ды разрядов которого соединены с вховерсивного счетчика, выход цифроана- дами соответствующих разрядов стробилогового преобразователя является вы- рованного дешифратора, выходы которо- ходом генератора, о т л и ч а ю - го соединены с первыми группами вхощ и й с я тем, что, с целью расшире- дов первого и второго элементов И-ИЛИния функциональных возможностей гене- соответственно, прямые выходы разряратора за счет получения нормалького дов реверсивного счетчика соединены сраспределения, в него введены генера- второй группой входов первого элементор пуассоновского потока импульсов та И-ИЛИ соответственно,инверсныеи преобразователь код-интенсивность выходы разрядов реверсивного счетчикаслучайного потока импульсов, содер- соединены с второй группой входовжащий генератор импульсов, триггер, второго элемента И-ИЛИ соответственпервый и второй элементы И, элемент но,то еклИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании цифровых (двоичнокодовых) и аналоговых случайных процессов. 5Известен генератор случайного процесса, работа которого. основана на функциональном преобразовании первичного случайного процесса, содержащий источник шума, блок функциональных преобразователей и переключатели. 11;Недостатком этого генератора является невысокая точность приближения к требуемому закону распределения иэ-за технических трудностей задания характеристики нелинейного функционального преобразователя и отсутствие цифрового (двоична-кодового),выхода.Известен генератор случайного процесса с цифровым выходом, содержащий источник случайного потока импульсов, выход которого через элемент И. подключен к входу равновероятностного двухполюсника, выходы которого соединены соответственно со счетным вхо" дом счетчика и через регулируемый делитель частоты со входом Сброс" счетчика, единичные выходы разрядов которого являются многоразрядным выходом генератора, при этом выход З 0 младшего разряда делителя частоты является знаковым выходом генератоРа 12.Известный генератор формирует случайный цифровой процесс с нормальным и равномерным распределениями.Недостатком данного генератора является разрывный характер случайного процесса из-за сброса состояний счетчика в нуль. 40Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является генератор равномерно распределенных случайных величин, содержащий реверсивный счетчик, выход которого соединен с входами первого и второго дешифраторов и входом цифроаналогового преобразо-. вателя, генератор тактовых импульсов первый выход которого соединен с вхо-щ дом генератора бинарного шума, авторой выход - с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами ре- у версивного счетчика, выходы дешифраторов через элемент ИЛИ соединены со счетным входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, а выход соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ - с вто-. рым входом .второго элемента И.Этот генератор прост по устройству, в нем наряду с аналоговым выходом имеется цифровой (двоичный) выход ЕЗ ЭОднако известный генератор позволяет формировать случайный процесс только с равномерным распределением мгновенных значений.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей генератора за счет формирования случайного процесса с нормальным распределением без снижения точности работы.Указанная цель достигается тем, что в генератор случайного процесса, содержащий реверсивный счетчик, прямые выходы разрядов которого соединены с группой информационных входов цифроаналогового преобразователя и входами первого и второго дешифраторов соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом триггера, генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов,И, выходы которых соединены соответствен-. но с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выход цифроаналогового преобразователя является. выходом генератора, введены генератор пуассоновского потока импульсов и преобразователь код-интенсивность случайного потока импульсов, содержащий генератор импульсов, триггер, первый и,второй элементы И, элемент задержки, счетчик, стробированный дешифратор,;первый и второй элементы И-ИЛИ, выходы которых сое-,динены соответственно с единичным инулевым входами триггера, прямой иинверсный выходы которого соединеныс вторыми входами соответственнопервого и второго элементов И, выходгенератора пуассоновского потокаимпульсов соединен.с первыми входамипервого и второго элементов И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, вторые входыкоторых соединены соответственно спрямым и инверсным выходами триггера, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, выход первого . 5 элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход второго элемента И преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов непосредственно соединен с входом стробирова О ния стробированного дешифратора и через элемент задержки - с входом "Сброс" счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами соответствующих разрядов стробированного де шифратора, выходы которого соединены с первыми группами входов первого и второго элементов И-ИЛИ соответственно, прямые выходы разрядов реверсив.ного счетчика соединены с второй .20 группой входов первого элемента И-ИЛИ соответственно, инверсные .выходы раз-. рядов реверсивного.счетчика соединены с второй группой входов второго элемента И-ИЛИ соответственно.Сущность изобретения состоит в образовании стохастической дискретной системы, охваченной регулируемой по глубине обратной отрицательной связью между текущим значением выходного 30 случайного процесса.и величиной случайных приращений. Благодаря этому предложенный генератор позволяет получать диффузионный процессс нормаль.- ной стационарной плотностью вероят 5 ностей .и случайный процесс с равномерным распределением, что подтверждается результатами теоретического и экспериментального исследований.На фиг. 1 приведена структурная схема генераторана фиг,2 . - структурная схема преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов 1на фиг,З в . временные диаграммы, поясняющие работу генератора, 5Генератор случайного процесса со-. держит генератор 1 пуассоновского.потока импульсов, преобразователь 2 код-интенсивность случайного потока импульсов, триггер 3, генератор 4 . О импульсов, первый 5 и второй 6 элементы И, реверсивный счетчик 7, первый 8 и второй 9 дешифраторы, эле-. мент ИЛИ .10 и цифроаналоговьй преобразователь 11. 55Кроме того,преобразователь 2 содержит генератор 12 импульсов, триггер 13, элементы И 14 и 15, элемент 16 задержки, счетчик 17, стробированный дешифратор 18, первый 19 и второй 20 элементы И-ИЛИ.Генератор работает следующим образом.Пуассоновский поток, вырабатываемый генератором 1, поступает на вход преобразователя 2.С помощью элементов И 14 и 15, управляемых сигналами триггера 13,4 работающего .в режиме пересчета импульсов генератора 12, входной поток разделяется на два независимых потока с равными интенсивностями. Счетчик 17 подсчитывает импульсы первого потока на случайных интервалах между импульсами второго потока.В моменты ."опроса" стробированногодешифратора 18.импульсами второгопотока счетчик 17 находится в состояниях п=0,1,2,В результате импульсы .второго но- тока распределяются по выходам дешифратора 18 и образуют независимые потокиНа первый и второй управляющие входы преобразователя 2, а следовательно, и на управляющие входыфпервого 19 и второго 20 элементов И-ИЛИ подаются соответственно прямой и"инверсный двоичные кбды текущего сос-тояния реверсивного счетчика 7. Впервом и втором элементах И-ИЛИ 1.9 и20 открыты те элементы И, которые,соответствуют разрядам управляющихкодов, содержащим единицы. На зыходах первого 19 и второго 20 элементов И-ИЛИ Формируются прямой и дополнительный пуассоновские потоки импульсов (фиг.З а, б). Эти потоки воздействуют соответственно на еди-. ничный и нулевой входы триггера 3. На выходах триггера 3 формируется прямой и инверсный в общем случае "Несимметричный" случайный процесс сдвумя состояниями (1.0) и непрерыв- ным временем (Фиг.,З в, г). Параметры процесса являются линейными функциями текущего состояния реверсивного счетчика 7.Генератор 4 вырабатывает периодическую последовательность импульсов с частотой Р. Первый и второй элементы И 4 и 5 совместно с триггером 3 выполняют роль вероятностного рас-пределителя (коммутатора) импульсов генератора 4 по двум входам (-), (+)реверсивного счетчика 7 (фиг.Зд,е).В зависимости от численного значения отношения= Е характерслучайных приращений состояния реверсивного счетчика 7 различен.При10 имеют место единичные,вероятностные приращения, прис О, 1- ). червдующиеся по знаку приращения( 6 К) в виде групп импульсов (униФтарного кода), число которых в групнах случайно. Величина "групповых"приращений (+ьК) пропорциональнаслучайным длительностям импульсов ипауз процесса и частоте импульсов ге нератора 4. За счет введения в генератор случайного процесса отрицательной обратной связи величины (+ЬК )"групповых" приращений состоянияреверсивного счетчика 7 являются функцией ординаты выходного случайного ,процесса. Чем больше абсолютная вели,Я.чина разности р - К(О/, тем меньшевеличина (вероятность) приращения в 5направлении, увеличивающем эту раз-ность, Благодаря этому в предложенном генератора при конечной емкостиреверсивного счетчика 7 быстро. устанавливается случайный процесс со Юстационарным распределением (фиг.З,з),.Оценка характеристик случайногопроцесса производилась экспериментальным путем, установлено, что генератор, содержащий 8-разрядный ревер сивный счетчик 7, формирует процесс с нормальным распределением уже при0,15. При значениях, находящихся в пределах от 0,15 до 10, среднеквадратическое отклонение б меняется в пределах от "до .со 6ответственно.При значенияхй 0,01 генсратор формирует случайный процесс с равномерным распределением, т.евыполняет функцию генератора-прототипа.По достижении реверсивным счетчиком 7 крайних состояний ( 1, 1, 1 1, 0,0,00) на выходе соответствующего дешнфратора 8 и 9 появляется импульс,.который через элемент ИЛИ 1 О поступает на счетный вход триггера.З и изменяет его состояние на противоположное. В результате импульсы генератора 4 поступают на другой вход реверсивного счетчика 7.и тем самым исключаются случаи его переполнений.Технико-экономический эффект предложенного генератора заключается в том, что благодаря введению регулируемой по глубине отрицательной обрат" ной связи, реализуемой с помощью преобразователя код-интенсивность случайного потока импульсов, генератор формирует случайные процессы с нормальным и равномерным распределением, что существенно расширяет область его применения по сравнению с генератором-прототипом.1164703 г е 187/45 ,Тираз 710; Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/