Генератор случайного процесса

1022161 динен с выходом третьего генератораимпульсов, выход второго счетчика под-ключен к третьему входу второго функционального преобразователя, выход генератора равномерно распределенных случайных чисел соединен с адресным входом третьего блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом сигнала переноса второго счетчика. Изобретение относится к вычислитель-, Наиболее близким техническим решеной технике и может быть использовано, кием к предлагаемому является устройстдля создания стохастических вычислитель- во, содержащее последовательно соедино-моделирующих устройств и автомати- ненные Йиж памяти и датчик случайныхзированных систем управления испытания чисел, выход которого соединен с первымми, в частности на механические воэдейст- . входом счетчика импульсов и входом первия, вого и второго регистров, причем второйИзвестно устройство, позволяющее .вход счетчика импульсов соединен с выхоформировать непрерывный случайный про- дом первого генератора импульсов, выходцесс вибрационного типа. Управление 1 О второго" регистра соединен с первым вхоспектральной плотностью мощности форми- дом делителя частоты, второй вход которуемого случайного процесса выполняется рого подключен к выходу второго генераиэменением частотных характеристик фор- тора, преобразователь код-напряжение,выход которого соединен с первым входомОднако в практической точки зрения 5 модулятора полярности, первый выходпроектирование и изготовление формирую- первого регистра подключен к второмуших фильтров с перестраиваемой в широ- входу модулятора полярности, выход котоком диапазоне частотной характеристикой рого является выходом устройства 4 .является трудной технической эацачей. Основным недостатком известных устКроме того, конфигурации формирующих 20 ройств является невозможность формирофильтров допускают перестройку частот- вания импульсного случайного процессаных свойств в широком дипаэоне только с управляемой формой сигналов, а такжемеханическим путем. случайного процесса, представляющегоИзвестно также устройство, содержа- собой композицию импульсного:случайногоц са с уп вляющими законами расимпульсов, триггеры, элементы И и ИЛИ пределения парапределения параметров сигналов и непререгистр памяти, сумматор, блок памяти рывного случайного процесса с требуемойдва счетчика,циклический Регистр (управляемой) спектральной плотностьюсдвига и соответствующие связи 2 ,Известно .также устройство, иЗО Цель изобретения - повышение точносщее формировать случайный процесс им формирования случайного процесса сопчьсного типа. поепставляющий собойсложнМ формой сигнала и управляемымипоследовательность сигналов определен- вероятностными и спектральными харакной формы, следующих через случайныетеристиками и расширение класса восинтервалы времени.производимых случайных процессов.Оно содержит множество генераторов вленная цель достигается тем,Поставлеимпульсов, элементы И и И,цИ и нек что в генеРатор случайного процесса,. содержащий первый блок памяти вьрые другие вспомогательные элементыти, выходформа сигналов является прямоугольнойкоторого соединен с пе вым,щим входом датчика слу щйных чисела управление спектральными характерис 4 О9тйками выходного случайнаого процесса .выход кото го свходом счетчикаосуществляется путем регулирования (изсчетчика импульсов и с вхосчетчика пу с входамиз- первого и второго регистров памяти,менения) закона распределения случайных с детныйвременных интервалов мещду импульса- нен ссчетнь вход счетчика им льсов соми 145а- ненс выходом первого генератора импульсов, выход второго регистра памяти сое1022161 Эдинен с управляющим входом делителячастоты, информационный вход которогоподключен к выходу второго генератораимпульсов, первый выход первого регистра памяти соединен с управляющим входом модулятора полярности, информационный вход которого подключен к выходупреобразователя код-напряжение, а выход модулятора полярности является выхо-, .дом генератора, введены два функциональ ных преобразователя, сумматор, третийрегистр памяти, второй и третий блокипамяти, генератор равномерно распределенных случайных чисел, блок накопления,блок формирования тригонометрическихфункций, первый и второй счетчики итретий генератор импульсов, выход делителя частоты соединен с первым входомпервого функционального преобразователя, второй вход которого подключен квыходу счетчика импульсов, второй выходпервого регистра памяти соединен стретьим входом первого функциональногопреобразователя, первый выход которогосоединен с вторым управляющим входомдатчика случайных чисел, второй выходпервого функционального преобразователясоединен с первым входом сумматора,выход которого подключен к информационному входу третьего регистра памяти, выход которого соединен с входом30преобразователя код-напряжение, второйвход сумматора соединен с выходом бло-ка накопления, первый вход которого соединен с выходом второго блока памяти,вход которого соединен с информационным З 5входом третьего блока памяти, первымвходом второго функционального преобразователя и выходом первого счетчика,выход третьего блока памяти соединенс вторым входом второго функционального 40преобразователя, выход которого подключенк входу блока формирования тригонометри-ческих функций, выход которого подключенк второму входу блока накопления, третийвход которого соединен с управляющимвходом третьего регистра памяти, входомвторого счетчика и выходом сигнала пере. носа первого счетчика, вход которогосоединен с,выходом третьего генератораимпульсов, выход второго счетчика подключен к третьему входу второго функционального преобразовагеля, выход генератора равномерно распределенных сщчайных чисел соединяся с адреснымвходом третьего блока памяти, уп 55равляюший вход которого соединен с .выходом сигнала переноса второгосчетчика,4Сущность изобретения заключается в том, что выходной процесс формируется как композиция низкочастотного импульсного процесса с программируемой формой сигналов и произвольными заданными законами распределения параметров и высокочастотного непрерывно го случайного процесса с заданными и управляемыми спектральными свойствами.На фиг. 1 изображена блок-схема генератора случайного процесса; на фиг. 2 - первый функциональный преоб.разователь; на фиг. 3 - блок накопления; на фиг. 4 - второй функциональный преобразователь; на фиг. 5 - пример реализации процесса.Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки памяти, датчик 4 случайных чисел, первый 5 и второй 6 генераторы импульсов, первый 7, второй 8 и третий 9 регистры памяти, счетчик 10 импульсов, первый 11 и второй 12 счетчики, делитель 13 частоты, преобразователь 14 код-напряжение, модулятор 15 полярности, первый функциональный преобразователь 16, сумматор,17, блок 18 накопления, блок 19 формирования тригонометрических фужций, второй функциональный преобразователь 20, генератор 21 равномерно распределенных случайных чисел, третий генератор 22 импульсов.Первый блок 1 памяти предназначен для хранения кодов, определяющих вид и числовые характеристики функций распределения вероятностей параметров импульсного случайного процесса. Второй блок 2 памяти предназначен для хранения коэффициентов Рр (1 ) амплитудного спектра непрерывного случайного процесса. Третий блок 3 памяти обеспечивает хранение массива случайных кодов амплитуды, длительности и интервала между импульсами, . подчиняющихся функциям распределения, коды которых хранятся в первом блоке 1 памяти.Первый 5 и второй 6 генераторы им пульсов предназначены для формирования тактовых импульсов. Первый регистр 7 памяти служит длязапоминания кода, определяющего амплитуду и полярность очередного импульса,второй регистр 8 памяти служит для запоминания кода, определяющего длительность очередного импульса. Третий регистр9 памяти предназначен для записи кодовмгновенных значений случайного процесса,формируемого устройством, 1022161Счетчик 10 импульсов служит для запоминания случайного кода, определяющего интервал межцу импульсами формируемогопроцесса, и для преобразования его во временной интервал. Первый счетчик 11 5 формирует коды адресов для выборки информации из второго блока 2 и третьего блока 3 памяти. Второй счетчик 12 служит для задания кодов, используемых блоком 19 формирования аргумента.ТОДелитель 13 частоты предназначендля преобразования тактовой последова- .тельности импульсов, вырабатымемыхвторым генератором 6, в последоваТ 5тельность импульсов с частотой, обратно пропорциональной. коду, хранимому вовтором регистре 8.Преобразователь 14 коднапряжениепредназначен для преобразования в напряжение кодов, последовательность которых определяет мгновенные значенияформируемого процесса.Модулятор 15 полярности обеспечивает получение сигнала положительной илиотрицательной полярности.Первый функциональный преобразователь 16 (фиг. 2) предназначен для преобразования случайных кодов, определяющих параметры импульса, в кодовую последомтельность, соответствующую мгновенным значениям импульсного процесса.Он содержит устройство 23 умножения,счетчик 24 адреса, четвертый блок 25памяти, первый дешифратор 26, второйдешифратор 27 и триггер 28,Четвертый блок 25 памяти предназначен для хранения кодов ординат импульсного сигнала требуемой формы.Первый вход функционального преобразомтеля 16 является счетным входомсчетчика 24 адреса, выход которого соединен с адресным входом четвертого бло ка 25 памяти и с входом первого дешиф-ратора 26. Второй вход функциональногопреобразомтеля 16 является входом второго дешифратора 27, выход которогосоединен с первым установочным, входомтриггера 28 и установочным входомсчетчика 24 адреса и является первымвыходом функционального преобразователя. 50Выход первого дешифратора 26 соединенс вторым установочным входом триггера,28, выход которого соединен с управляющим входом четвертого блока 28 памяти. ,Третий вход функционального преобразомтеля 16 является первым входом устройстм 23 умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока 25 памяти. Выход четвертого блока 23 умножения является вторым выходом функционального преобразомтеля 16.Сумматор 17 предназначен для форми-. рования кодовой последовательности, определяющей вид выходного процесса.Блок 18 накопления предназначен для формирования суммы попарных произведенийЕР ) сов ь.Блок 18 накопления (фиг. 3) содержиттретье устройство 29 умножения и.сумматор 30 накаплимющего типа.Первый вход третьего устройства 29умножения является первым входом блока 18 накопления, Второй вход блока 18накопления является вторым входом третьего устройства 29 умножения, выход которого соединен с входом сумматора 30накаплимющего типа, Третий вход блока18 накопления является входом установки в ноль сумматора 30 накапливающеготипа.Блок 19 формирования тригонометрических функций предназначен для формирования косинуса аргумента,Второй функциональный преобразователь 20 (фиг. 4) предназначен для вычисления аргумента тригонометрическойфункции по формуле6=1 к+ч (1),где 1, К - коды, поступающие соответственно с выходов первого 11 и второго 12счетчиковТД) - код случайной фазы,.поступающий с выхода третьегоблока 3 памяти,Он содержит умножитель 31 и сумматор32. Первый вход преобразователя являеься первым входом второго устройства 31умножения, выход которого подключен впервому входу второго сумматора 32,второй вход преобраэомтеля являетсявторым входом сумматора 32, а третийвход - вторым входоМ второго устройсъм 31 умножения. Выход сумматора 32является выходом преобразомтеля,Генератор 21 равномерно распределенных случайных чисел служит для выработ,ки последомтельности равномерно распре.делейных кодов. Третий генератор 22предйазначен для синхронизации работыустройстм.На фиг. 5 в качестве импульсногопроцесса показана последовательностьсигналов треугольной равнобедреннойчетвертого блока 25 памяти, поступаютв качестве первого операнда на второйвход устройства 23 умножения, а напервый вход последнего поступает код5 амплитуды текущего импульса, хранимыйв первом регистре 7.На выходе устройства 23 умноженияформируются значения ординат импульсного сигнала, прямо пропорциональные0 значениям амплитуды текущего импульса,поступающие на второй выход функциональюного преобразователя 16,По окончании формирования одногоимпульса (достижение счетчиком 24 адре15 са максимального значения) на выходепервого дешифратора 26 вырабатываетсясигнал, поступающий на второй установочный вход триггера 28 и устанавливающий его в нулевое состояние. При этомо на выходе триггера вырабатывается сигнал, запрещающий считывание информации из четвертого блока 25 памяти.Коды, соответствующие состояниюсчетчика 10 импульсов, поступают навторой вход функционального преобразователя 16, и по окончании формирования интервала (при достижении счетчиком 10 импульсов единичного состоя 30ния) на выходе второго дешифраторавырабатывается сигнал окончании формирования интервала, Этот сигнал поступает на установочный вход счетчика 24.адреса, устанавливая его в исходноесостояние, переводит триггер 28 в едиЗ 5 ничное состояние и поступает на входдатчика 4 случайных чисел, После этогопроисходит формирование и передача врегистры 7 и 8 и в счетчик 10 импульсов новых значений параметров импульса.Кодовая последовательность,определяющая мгновенные значения импульснбгопроцесса, вырабатываемая на втором выходе функционального преобразователя 16,поступает в качестве первого операндаф на вход сумматора 17, На второй входсумматора 17 поступают коды, определяющие значения непрерывного случайного процесса.Для синхронизации и управления фор 5 О мированием кодов непрерывного случайного процесса используется третий генератор 22. В исходном состоянии первый 11 и второй 12 счетчики находятсяв нулевых состояниях. Тактовая после 55 довательность с выхода третьего генератора 22 поступает на вход первого. счетчика 11, а коды с выхода последнего поступают на вход второго блока 2 7 1022161формы со случайными значениями амплитуды (А), длительности ) и интервала (Т).Устройство работает следующим образом.Для формирования текущего импульсаформируются коды значений параметров(амплитуда, длительность, полярностьимпульса и интервал между импулъсаьи).Значения параметров процесса формируются в соответствии с заданными законами распределении, коды которых хранятся в первом блоке 1 памяти, С выходадатчика 4 случайных чисел сформированные значения параметров текущего импульса поступают в регистры 7 й 8 и всчетчик 10 импульсов. Значение случайного кода, записанного. во второй регистр8, определяет коэффициент пересчетаделителя 13 частоты. Зтим обеспечиваечся для каждого значения длительностиимпульса формирование на выходе делителя 13 частоты тактовой последовательности с частотой, обратно пропорциональной значению кода длительности им- .пульса. Тактовая последовательность импульсов, формируемая на выходе делителя 13 частоты, поступает на первыйвход функционального преобразователя 16,на второй вход которого поступают коды,. определяющие текущее состояние счетчика 10 импульсов, На;третий вход функционального преобразователя 16 посту. пает код, хранимый в первом регистре 7и определяющий значение амплитуды те, кущего импульса. Функциональный пре. образователь 16 формирует кодовую последовательность, соответствующую мгно-.венным значениям текущего импульса, иформирует управляющий си 1 гнал для формирования следующих значений параметров процесса,функциональный преобразователь 16работает следукицим образом.При положении триггера 28 в единичном (исходном) состоянии управляющийсигнал с его выхода поступает на управляющий вход четвертого блока 25 памяти, разрешая считывание информации.Тактовая последовательность поступаетна счетный вход счетчика. 24 адреса,коды с выхода которого поступают наадресный вход четвертого блока 25 памяти. Таким образом обеспечивается последовательное считывание кодов ординат импульсного сигнала программнозаданной формы с частотой, обратно.пропорциональной значению кода длительности импульса, Коды, считанные изпамяти и на первый (адресный) входтретьего блока 3 памяти, При этом вблоках памяти осуществляется считыва-.ние информации по заданным адресам.Кроме того, коды с выхода первогосчетчика 11 поступают на первый входфункционального преобразователя 20,на второй вход которого поступает информация, считанная из третьего блока 3памяти. На третий вход преобразователя 20 поступает код, определяющий состояние второго счетчика 12. Код 1, определяющий состояние первого счетчика 11,поступает на первый вход второго устройст;ва 31 умножения, на второй вход которогопоступает код (, определяющий состояниевторого счетчика 12, На выходе второгоустройства 31 умножения формируетсякод, равный произведению 1 К, который поступает на первый вход второгосумматора 32. На второй вход второгосумматора 32 поступает код с выходатретьего блока 3 памяти, определяющийзначение случайной фазы 9( ), Навыходе преобразователя 20 в соответствии с каждым состоянием первого счет-.чика формируется зйачение аргумента8 = 1 К + Ч И, Код аргумента Й == 1 к У (1) поступает на вход блока 19тригонометрических функций, на выходе,которого формируется значение косинусааРгумента (С 05) в соответствии ссформированным эначенИем 3 . Значение поступает на первый вход блока 18 накопления, на второй вход кото-.рого поступают коды значений коэффициентов Рр ( 1 амплитудного спектранепрерывного случайного процесса; поступающие с выхода второго блока 2 памяти, В функцию блока 18 накоплениявходит формирование суммык-, РО)сов Р,где 1 ч - максимальное значение кода впервом счетчике 11,На выходе третьего устройства 29умножения формируется значение произведений Р Ц) СОБ , которое поступает на. вход сумматора 30 накапливающего типа. На его выходе формируетсясумма произведений Р И)С 0 ф, которые поступают на второй вход суммато-ра 17. На выходе сумматора 17 формируются коды, представляющие собой суммы кодов, определяющих импульсный инепрерывный процессы. Коды с выходасумматора 17 поступают на вход третье.го регистра 9, запись в который осуществляется после окончания формирования суммыГ Й Х Р Ясоъ=05При достижении первым счетчиком 11максимального значения на его выходе1 Осигнала переноса вырабатывается сигналЭпо которому ироисходит прием кода свыхода сумматора 17 в третий регистр 9,Этот же сигнал поступает на вход второгосчетчика 12; увеличивая на единицу значение кода, определяющего его состояние,15 и на третий вход блока 18 накопления.При этом сумматор 30 накалливающеготипа устанавливается в нулевое состояние. Таким образом начинается новыйцикл формирования непрерывного процесо са,Коды, определяющие значения случайного процесса, поступают с выхода третьего регистра 9 на вход преобразователя 14 код-йапряжение, на выходе которо 25го формируется аналоговый сигнал. Модулятор 15 полярности пропускает сигналс выхода преобразователя 14 ход-напряжение на выход устройства либо сохраняя его полярность, либо изменяя ее на30 противоположную в соответствии с кодомамплитуды импульса, хранимым в первомрегистре 7,По достижении первым 11 и вторым 12счетчиками максимальных значений на35 выходе сигнала переноса второго счетчика12 вырабатывается сигнал, по которомув третий блок 3 памяти заносятся новыезначения случайных кодов, формируемыхгенератором 21 равномерно распределенных40 случайных чисел,Таким образом начинается новый период.формирования непрерйвного процесса.Технико-экономическая эффективностьпредпагаемого устройства определяется45 тем, что оно позволяет формировать случайный процесс со сложной формой сигнамлов, обеспечивает возможность раздельного формирования ударных (импульсных)и непрерывных случайных процессов, поз 50 воляет имитировать отраженные сигналы,распространяющиеся в различных средах,и учитывать влияние на них различныхслучайных факторов, а также имитировать,случайные процессы, адекватные процессам55 В реальных условиях при транспортировании изделий, эксплуатации систем связии т.д.48/41 ЧЪрюк 708 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 36, Раушская наб., д. 4/5 иал ППП фПатеитф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4