Генератор случайных процессов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М, К.1. 0 06 Г 7/58 с присоелинением заявки ЛЙ Гооударстаениый комитет(23) Приоритет Опубликовано 07,0982, Бюллетень33 по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07 . 09 . 82(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАНЫХ ПРОЦЕССОВ 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетом случайных внешних возмущений при построении стохастических вычислительных и моделирующих устройств, а также при построении автоматизированных испытательных комплексов.Известен генератор случайного потока импульсов, содержащий источник пуанссоновского потока, группу элементов И, вероятностный (1,к)-полюсник, элемент ИЛИ и блоки прорежи"вания с 1 3Однако данное устройство не позволяет получать случайный импульсный процесс с сигналами произвольной программируемой формы.Известен генератор случайных импульсных потоков, содержащий генератор тактовых импульсов, цикличес кий регистр сдвига, два элемента ИЛИ, инвертор, преобразователь коднапряжение и управляемый вероятностный элемент 21.Однако известное устройство непозволяет формировать импульсные5сигналы со случайными параметрами,подчиняющимися заданным законам распределения и произвольной программируемой формой,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсягенератор случайного импульсногопроцесса, содержащий последовательно соединенные источник эталонныхнапряжений, первый и второй преобразователи код-напряжение в модулятор полярности, выход которого подключен к выходу имитатора, первыйгенератор импульсов, соединенныйсо счетным входом счетчика импульМ сов, последовательно соединенныевторой генератор импульсов, делитель частоты и реверсивный счетчик,первый регистр, выходы которого под.ключены к управляющим входам перво 3 95720го преобразователя код-напряжение имодулятора полярности. второй регистр, выход которого соединен суправляющим входом делителя частоты,соединенные между собой блок памяти, датчик слуцайных чисел и блокуправления, причем выход датчика случайных чисел подключен к установочным входам счетчика импульсов и регистров, к управляющим входам ко Оторых и к управляющему входу реверсивного сцетцика подключены соответствующие выходы блока прерывания,Этот имитатор предназначен для генерирования слуцайных разнополярныхимпульсов треугольнои формы, но онне позволяет Формировать слуцайныйимпульсный процесс с сигналами любой требуемой формы, что ограничивает.возможности его применения,Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за сцет расширения класса воспроизводимых спектральных и статистических характеристик генерируемых случайных процессовпутем формирования импульсных случайных процессов с импульсами произвольной программируемой формы,Для достижения указанной цели в известный генератор случайных процесЗОсов, содержащий первый блок памяти,выход которого соединен с первым входом датчи ка случайных чисел, первыйвыход которого соединен с информационным входом сцетци ка импульсов, счетный вход которого подключен к выходупервого генератора импульсов, блокэталонных напряжений, выход которогосоединен с первым входом преооразователя код - напряжение, выход котороЛДго соединен с первым входом модулятора полярности выход которого является вь;ходом генератора, второй входмодулятора полярности подключен кпервому выходу первого регистра, выход второго регистра подключен к пер 45вому входу делителя частоты, второйвход которого соединен с выходомвторого генератора импульсов, введены первый и второй дешифраторы, триггер счетчик адреса, второй блок па Омяти, блок умножения, причем входпервого дешифратора подключен к выходу счетчика импульсов, а выход первого дешифратор 1 соединен с первымустановочным входом триггера, вторым 55входом датчика случайных цисег, и установочным входом счетчика адреса,входы первого и второго регистров подключены соответственно к второму и третьему выходам датчика случайных чисел, инверсный и прямой выходы триггера подключены соот ветственно к входам первого и второго генераторов импульсов, ре того, прямои выход триггера соединен с управляющим входом второго блока памяти,второй установочный вход триггераподключен к выходу второго дешифратора, вход которого соединен с выходом счетчика адреса и адресным входом второго блока памяти, выход второго блока памяти соединен с первымвходом блока умножения, второй входкоторого подклюцен к второму выходу первого регистра, выход блока умножения соединен с вторым входом преобразователя код - напряжение, выход делителя частоты подключен ксчетному входу сцетцикд адреса.Нд Фиг. 1 приведена блок-схмд генераторд; на Фиг, 2 - пример реализации Формируемого случайноо процесса.Генератор содержит первый блок 1памяти, датчик 7 случайных чиселсчетчик 3 импульсов, первый гн;рдтор 1 импугьсов, блок 5 эталонныхнапряжении, преобразователь б коднапряжение, модулятор 7 полярности,первый регистр 8. второй регистр 9делитель 10 частоты, второй генератор 11 импульсов, первый дешиФратор12, второй дешифратор 13, триггер1 ч, сцетчик 15 адреса, второй блок1 б памяти, блок 17 умножения,Выход блока 1 памяти соединен спервым входом датчика 2 случайныхчисел, первый вход которого соединен с первым входом счетчика 3 импульсов, Второй вход счетчика 3 импульсов подключен к выходу первогогенератора ч импульсов. Выход блока5 эталонных напряжений соединен спервым входом преобразователя б коднапряжение, выход которого подключен к первому входу модулятора 7полярности, второй выход последнего соединен с первым выходом первого регистра 8, выход модулятора 7полярности соединен с выходом устройства, Выход второго регистра 9подключен к первому входу делителя10 частоты второй ВХОД которогосоединен с выходом второго генератора 11 импульсов, Вход первого дешифратора 12 подключен,к выходу счетчика 3 импульсов выход первого дешифралярности. Первый регистр 8 служитдля запоминания кода, определяющегоамплитуду и полярность очередногоимпульсного сигнала, Второй регистр9 служит для запоминания кода, определяющего длительность очередногоимпульса,Делитель 1 О частоты предназначендля задания скорости заполнения тактовыми импульсами счетчика 15 адреса, Второй генератор 11 импульсовобеспечивает получение потока тактовых импульсов для заполнения счетчика 15 адреса. Первый дешифратор12 предназначен для выработки сигнала, указывающего на окончание формирования интервала между импульсами.Второй дешифратор предназначен длявыработки сигнала, указывающего наокончание формирования импульса.Триггер 14 предназначен для выработки сигналов разрешения работпервого генератора 4 и второго генератора 11 импульсов. Счетчик 15 вырабатывает последовательность адресов для считывания кодов второгоблока 16 памяти. Второй блок 16 памяти предназначен для хранениякодов ординат импульсного сигналатребуемой Формы. Блок 17 умножениявырабатывает коды, задающие значения импульсного сигнала в дискретные моменты времени,Устройство работает следующим образом,Каждый цикл работы начинается стого, что для очередного импульсавыходного потока генерируется наборзначений случайных параметров (дли.- тельность, амплитуда, полярностьимпульса, интервал между импульсами).Значения параметров процесса формируются по заданным законам распределения, коды которых хранятся в первом блоке 1 памяти. С выхода датчика2 случайных чисел сформированные значения параметров процесса поступаютв счетчик 3 импульсов, регистры 8и 9.Пусть триггер 14 находится в исходном (единичном) состоянии. Разрешающий сигнал с выхода триггера14 поступает на вход второго генератора 11 импульсов и на управляющий вход второго блока 16 памяти,разрешая считывание информации. Инверсный выход триггера 14 подключен к входу первого генератора 4 импульсов. При единичном состоянии 5 9572тора 12 соединен с первым установочным входом триггера 14, вторым входом датчика 2 случайных чисел и установочным входом счетчика 15 адре -са. Вход первого регистра 8 подключен к второму выходу датчика 2 случайных чисел, а вход второго регистра 9 соединен с третьим выходомдатчика 2 случайных чисел, Инверсный и прямой выходы триггера 14 подключены соответственно к входампервого генератора и второго генератора 11 импульсов, кроме того, прямой выход триггера 14 соединен с управляющим входом второго блока 16 памяти. Второй установочный вход триггера 14 подключен к выходу второгодешифратора 13, вход которого соединен с выходом счетчика 15 адреса иадресным входом второго блока 16 памяти, Выход второго блока 16 памятисоединен с первым входом блока 17умножения, второй вход которого подключен к второму выходу первого регистра 8, выход блока 17 умножения 25соединен с вторым входом преобразователя 6 код - напряжение. Выход делителя 1 О частоты подключен к счетному входу счетчика 15 адреса.Блок 1 предназначен для хранения 50кодов, определяющих вид и числовыехарактеристики функций распределения вероятностей параметров Формируемого импульсного случайного процесса,Датчик 2 случайных чисел предназначен для формирования случайных кодов амплитуды, длительности и интервала между импульсами, подчиняющихсяфункциям распределения, коды которых40хранятся в блоке 1, счетчик 3 импульсов служит для запоминания случайного кода, определяющего интервал между импульсами формируемого процессаи для преобразования этого кода во45временной интервал,Генератор 4 предназначен для Формирования тактовых импульсов. Блок5 эталонных напряжений служит длязадания граничных значений амплитуд50импульсных сигналов, формируемыхимитатором, Преобразователь 6 коднапряжение предназначен для преобразования в напряжение кодов, последовательностьь которых определяетФорму импульса на выходе имитатора.55Модулятор 7 полярности обеспечивает получение импульсных сигналовположительной или отрицательной по 957205 8триггера 14 этот сигнал запрещаетработу генератора 4,Значение случайного кода, записанного во второй регистр 9 определяеткоэффициент пересчета делителя 10частоты. Этим обеспечивается для каждого значения длительности импульсазаполнение счетчика адреса 15 с соответствующей частотой, полученной врезультате деления частоты импульсного потока, поступающего от второго генератора 11 импульсов, Коды свыхода счетчика 15 адреса поступаютна первый вход второго блока 16 памяти, Таким образом, обеспечивается последовательное считывание кодов ординат импульсного сигналазапрограммированной формы с частотой, обратно пропорциональной значению кода длительности импульса.Коды, считанные из второго блока 16памяти, поступают в качестве первого операнда на первый вход блока 17умножения. На второй вход этого блока поступает код амплитуды формируемого импульса, занесенный в первый регистр 8. На выходе блока 17умножения Формируются значения ординат импульсного сигнала требуемойФормы, прямопропорциональные значению амплитуды формируемого имВульса.На выходе блока 5 эталонных напряжений предварительно устанавливается уровень напряжения, равныймаксимальной амплитуде с формируемых импульсов. В соответствии с кодами, поступающими с выхода блока17 умножения на выходе преобразователя б код - напряжение формируется аналоговый сигнал требуемой формы с амплитудой, соответствующейкоду амплитуды формируемого импульса,Модулятор 7 полярности пропускает сигнал с выхода преобразователя6 код - напряжение на выход устройстваа либо сохраняя его полярностьлибо изменяя ее на противоположнуюв соответствии с кодами, записан. -ными в первом регистре 8,По окончании Формирования одного импульса (по достижению счетчиком адреса максимального значения ) на выходе второго дешифратрра13 вырабатывается сигнал, устанавливаоций триггер 14 в нулевое состояние, При этом на прямом выходетриггер 14 вырабатывается сигнал,запрещающий оабогу второго генера 51 О Технико-экономическая эффективность изобретения определяется тем, что оно обеспечивает по сравнению с известными устройствами возможность формирования случайных внешних воздействий, являющихся импульсными процессами с сигналами сложной формы, что особенно важно при моделировании и испытаниях сложных технических систем, кроме того, повышение точности формирования случайных импульсных сигналов сложной формы за счет использования цифровых методов генерирования выходного процесса, а также возможность корректировки вида выходного процесса в зависимости от характеристик испытуемого или моделируемого обьекта. 45 5055 15 20 25 ЗО 35 40 тора 11 импульсов и считывание информации из второго блока 16 памяти,На инверсном выходе триггера 14 вырабатывается сигнал, разрешающий работу первого генератора импульсов, Таким образом начинается Формирование интервала между импульсами.помощью генератора 4 и счетчика 3 импульсов организовано преобразование случайного кода, записанного в счетчик 3 импульсов во временной интервал между импульсами. По окончании формирования интервала (при достижении счетчиком 3 импульсов нулевого состояния) на выходе первого дешифратора 12 вырабатывается сигнал окончания Формирования интервала между импульсами. Этот сигнал поступает на второй управляющий вход датчика 2 случайных чисел. После этого происходит Формирование и передача в регистры 8, 9 и счетчик 3 импульсов новых значений параметров процесса, Этот же сигнал устанавливает в первое состояние счетчик 15 адреса и в исходное (единичное) состояние триггера 14, Таким образом начинается следующий цикл формирования выходного случайного процесса.Следует отметить, что для повышения стабильности характеристик формируемого процесса в качестве блока 5 эталонных напряжений необходимо использовать стабилизированный источник напряжения, Модулятор 7 полярности выполняется на базе операционного усилителя с инвертирующим и неинвертирующими входами.Формула изобретения Генератор случайных процессов, содержащий первый блок памяти, выход которого соединен с первым входом датчика случайных чисел, первый выход которого соединен с информационным входом счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу первого генератора импульсов, блок 10 эталонных напряжений, выход которо,го соединен с первым входом преобразователя код - напряжение, вы 1 ход которого соединен с первым входом модулятора, выход которого является 15 выходом генератора, второй вход модулятора подключен к первому выходу первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу делителя частоты, второй вход которо го соединен с выходом второго генератора импульсов о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения класса воспроиз водимых спектральных и статистических характеристик генерируемых случайных процессов, в него введены первый и второй дешифраторы, триггер, счетчик адреса, второй блок памяти, блок зо умножения, причем вход первого дешифратора подключен к выходу счетчика импульсов, а выход первого дешифратора соединен с первым установочным входом триггера, вторым входомдатчика случайных чисел и установочным входом счетчика адреса, входыпервого и второго регистров подключены соответственно к второму итретьему выходам датчика случайныхчисел, инверсный и прямой выходытриггера подключены соответственнок входам первого и второго генераторов импульсов прямой выход три ггера соединен с управляющим входомвторого блока памяти, второй установочный вход триггера подключен квыходу второго дешифратора, вход которого соединен с выходом счетчикаадреса и адресным входом второгоблока памяти, выход второго блокапамяти соединен с первым входом блока умножения, второй вход которогоподключен к второму выходу первогорегистра, выход блока умножения соединен с вторым входом преобразователя код - напряжение, выход делителя частоты подключен к счетному входу счетчика адреса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРй 504196, кл, С 06 Е 1/02, 1975.2. Авторское свидетельство СССРИ 511679, кл, Н 03 К 5/04) 1976.3. Авторское свидетельство СССРй 517018 кл. С 06 Г 1/02, 1976Составитель А,КарасовТехред Е.Харитонцик Корректор Г,Решетник Редактор В, Пилипенко Заказ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,599/37 Тиран 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, ч/5