Генератор случайного процесса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1656527 19) ( 5 ц 5 6 06 Р 7/58 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССРИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ та Изобретение относитс ой технике и может быт истемах имитационного для проведения автомати ационных или акустическ Цель изобретения - и ормирования случай ной спектральной пл(71) Минский радиотехнический инст(56) Авторское свидетельство СССРМ 750466, кл. 6 06 Г 1/02, 1979.Патент США М 4125898,кл, 6 06 Р 15/31, 1978.(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах имитационного моделирования,На фиг,1 приведена структурная схема генератора случайного процесса; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на фиг.3 - принцип формирования дискретных отсчетов входного сигнала И; на фиг.4 - граф-схема алгоритма функционирования генератора.Генератор случайного процесса содержит блок 1 памяти, сумматор-вычитатель 2, регистры 3 и 4, цифроаналоговый преобразователь 5, счетчик 6, генератор 7 псевдо-. случайных чисел, блок 8 управления, регистр 9, генератор 10 псевдослучайных для проведения автоматизированных вибрационных или акустических, испытаний. Цель изобретения - повышение точности, формирования случайного процесса с заданной спектральной плотностью мощности,. Генератор содеожит блок 1 памяти, сумматор-вычитатель 2, регистр 3, регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, счетчик 6, генератор 7 псевдосгучайных чисел, блок 8 управления, регистр 9, генератор 10 псевдослучайных цисел, сумматор 11 по модулю два, элемент НЕ 12, элеменг И 13, Поставленная цель достигается за счет введения новых связей и блоков, 1 з,п, ф лы, 1бл 4 ил чисел. сумматор 11 по модулю два, элемент НЕ 12 и элемент И 13,Блок 8 управления содержитпамяти, мультиплексор 15, счетчик гистр 17 микрокоманды, генератор 1 вых импульсов, элементы И 19, 2 элемент ИЛИ 22, дешифратор 23.Функционирование генератора случайного процесса происходит в соответствии с алгоритмом, показанным на фиг.4, а микропрограмма работы блока 8 управления приведена в таблице.В начале производится подготовка устройства к работе. В блок 1 памяти вводятся отсчеты С) весовой функции. Емкость блока 1 равна- 1) /2 - бит, где- количество точек весовой функции, 1 - разрядность весовых коэффициентов СьРабота генератора, происходит под управлением блока 8. Управление ведется при помощи последовательности управляющих сигналов, которые вырабатываются на соот 1656527ветствующих выходах блока 8 управления. Так, сигнал, появляющийся на первом выходе блока 8, позволяет осуществлять считывание информации из блока 1 памяти, сигнал с второго выхода блока 8 позволяет осуществлять инкрементацию содержимого счетчика 6, сигнал с третьего выхода блока 8 управляет режимом работы сумматоравычитателя 2, сигнал с четвертого выхода блока 8 обнуляет регистр 4, запись информации в который осуществляется по сигналу с пятого выхода блока 8; сигнал с шестого выхода осуществляет запись в регистр 4, сигнал с седьмого выхода - синхронизацию работы генераторов 7 и 8. Сигнал с восьмого выхода блока 8 осуществляет обнуление счетчика 6, по сигналу с девятого выхода блока 8 осуществляется запись информации в регистр 9, по сигналу с десятого выхода - предварительная установка генераторов 7 и 10, При этом действия происходят в такой последовательности: обнуление счетчика 6, регистра 3, г- разрядный двоичный код с регистра 9, который случайно образовался при включении питания или остался от работы по предыдущей программе, переписывается в регистры генераторов 7 и 10 псевдослучайных чисел. При этом генератор 10 заносится в инверсном порядке. Далее осуществляется сдвиг в обоих генераторах и запись содержимого генератора 9 в регистр 9 (у 11) При формировании очередного отсчета выходного сигнала согласно (см,фиг.З а, б) по адресу счетчика 6, соответствующего месту положения центрального отсчета Со,в блоке 1 памяти считывается код С,/2, который поступает на первый вход информационного сумматора 3, где осуществляется обработка согласно таблице и алгоритму, приведенному на фиг,4 (обрабатываются логические условия сигналов, поступающих с выходов элемента НЕ 11 и элемента И 12). Далее осуществляется очередной сдвиг в генераторах 9 и 10, инкрементация счетчика 6 и проверка его содержимого на равенство (Е - 1)/2 (конец ли вычислений, т,е, формирования текущего отсчета ук, если нет, то осуществляется второй такт суммирования).Так, после окончания второго такта суммирования в регистре формируется сумма2 ( О + О 1) + С 1 ( О 1 +1 - О - 1), СоПричем входной сигнал И может принимать только два значения: "-1" или "+1", В реальном устройстве первому из них соответствует нулевой потенциал нэ выходе генератора псевдослучайных чисел, второму- единичный. В течение следующего третьеготакта аналогичные операции проделываются уже над кодом коэффициента С 2 и значениями входного сигнала Оь 2 и Он 2. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично рассмотренному в течение всего периода формирования На выходе генератора 7 псевдослучайных чисел последовательно появляются. значения сигнала:10 О 1, Он,. Они, Он-ь а на выходе генератора 10 псевдослучайных чисел соответственно: Оь Оь 1 Он+1, Оьь В регистре 3 в это же время образуется 15 следующая сумма; (2 О 1 ) + С 1(О О - 1) +2 С (О+ - 1+ О - +1) + С (х+х - ), (1)Эта сумма и представляет собой код искомого значения выходного сигнала.Как видно из фиг.З, характерным признаком генераторов 7 и 10 псевдослучайных чисел является то, что на их выходах формируются отсчеты одной и той же последовательности, расходящейся в разные стороны относительно некоторого центрального от 20 25 счета. При этом регистр 9 необходим для запоминания содержимого генератора 7 на 30 ( + 1)-м такте работы, чтобы после(1 -1)/2сдвигов(после вычисления у отсчета) начать работу с кода, хранящегося в регистре 9.Далее определяется у+1, а в регистре 9 - содержимое генератора 7 на (+ 2)-м такте и т.д. Таким образом, на регистре 9 последовательно запоминается центральный отсчет последовательности (Ь), относительно которого при вычислении у+г(г = 1, 2) будут расходиться последовательности, генери руемые генератором 7 и генератором 9.Так, при вычислении у+г (г = О, 1) центральным отсчетом становятся последовательно значения О, Он 1 ОнТакой принцип построения генераторовпсевдослучайных чисел гарантирует высокую надежность работы всего устройства.Действительно, если в одном из генераторов во время работы происходит сбой, то это вызывает появление лишь одного ошибочного значения выходной последовательности уь дальнейшая же работа будет протекать нормально.На каждом периоде вычисления у производится (Е - 1)/2 сдвигов и в регистрах генераторов 7 и 10 псевдослучайных чисел, а в сумматоре 2 образуется сумма (1). Эта сумма, которая представляет собой значение уь переписывается в регистр 4, сменяя предыдущее значение уь 1 Значение у хра 165652710 20 30 45 50 55 нится в регистре 4 в течение всего периода дискретизации выходного сигнала,у, На выходе цифроаналогового преобразователя 5 в это время выдается аналоговая форма этого сигнала - у(1).После вычисления у центральным отсчетом становится О+1, а в регистре 9 хранится в это время код, соответствующий значению О+2. В процессе вычисления у+2 на выходах генераторов 7 и 10 псевдослучайных чисел последовательно появляются соответственно следующие значения: В+1, О 1+2, О 1+ь О 1+.+1; 01+1, Оь", О 1-+2, Он+1,После этого производится вычисление у 1+2 и Т.д. Формула изобретения 1. Генератор случайного процесса, содержащий счетчик, блок памяти, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора-вычитателя, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с информационным входом второго регистра и подключен к второму информационному входу сумматора, выход второго регистра подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом генератора, информационный выход счетчика соединен с адресным входом блока памяти, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с тактовым входом блока управления, третий выход которого соединен с входом задания режима сумматора-вычитателя, четвертый выход блока управления соединен с входом обнуления первого регистра, вход записи которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого соединен с входом записи второго регистра, первый генератор псевдослучайных чисел, тактовый вход которбго соединен с седьмым выходом блока управления, восьмой выход которого подключен к входу обнуления счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формирования случайного процесса с заданной спектральной плотностью мощности, в него введены третий регистр, второй генератор псевдослучайных чисел. сумматор по модулю два, элемент НЕ, элемент И, причем последний разрядный выход второго генератора псевдослучайных чисел соединен с первым входом сумматора по модулю два и элемента И, выход сумматора по модулю два через элемент НЕ соединен с первым входом задания режима блока управления, второй вход задания режима которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом сумматора по модулю два и подключен к последнему разрядному выходу первого генератора псевдослучайных чисел, разрядные выходы первого генератора псевдослучайных чисел соединены с одноименными информационными разрядными входами третьего регистра, вход записи которого соединен с девятым выходом блока управления, десятый выход которого соединен-" входами записи начального значения первого и второго генераторов псевдослучайных чисел, тактовый вход второго генератора псевдослучайных чисел соединен с седьмым выходом блока управления, разрядные выходы третьего регистра срединены с одноименными разрядны;",и входами и входами начальной установки первого генератора псевдослучайных чисел, а также с ( -- 1) входами (где = 1, К) начальной установки второго генератора псевдослучайных чисел,2, Генератор по п.1, отл и ч а ю щи й с я тем, что блок управления содержит три,элемента И, элемент ИЛИ, регистр микрокоманд и дешифратор, причем выход первого элемен га И соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, первый информационный вход которого соединен с выходом счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом генераторатактовых импульсов, выход мультиплексора соединен с входом установки счетчика и подключен к адресному входу блока памяти, вход синхронизаций которого соединен с входом записи регистра микрокоманд и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход блока памяти соединен с информационным входом регистра микро- команд, выход поля адреса перехода которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора, первый и второй выходы поля функции управления регистра микрокоманд соединены с одноименными входами дешифратора, первый выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, второй выход дешифратора соединен с первым входом первого элемента И, третий выход дешифратора соединен с первыми входами втооого и третьего элементов И, первый и второй выходы поля микроопераций регистра микрокоманд являются соответственно первым и вторым выходами блока, второй вход первого элемента И является тактовым входом блока, третий выход поля микроопераций регистра100 0 0 - л 0 0 0001 Цикл формирования отсчета временной реализации случайного процес ереход к формированию нового отсчета случаиного процесс микрокоманд является восьмым выходом блока, четвертый выход поля микроопераций регистра микрокоманд является четвертым выходом блока, пятый выход микроопераций регистра микрокоманд соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и является первым входом задания режима блока, выход второго элемента И является пятым выходом бло- Микрокоманда ка,шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы поля микроопераций являотся соответственно седьмым, десятым, шестым и девятым выходами блока, десятый выход 5 поля микроопераций регистра микрокоманд соединен с третьим входом третьего элемента И, четвертый вход которого является вторым входом задания режима блока, выход третьего элемента И является треть О им выходом блока,1656527Составитель И, Столяров Редактор Л. Веселовская Техред М,Моргентал Корректор М. Демчик Заказ 2052 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,