SU955048A1 - Генератор случайных процессов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в испытательной технике дл  имитации стахостических нагрузок. Известен цифровой генератор случайных процессов с заданными статическими характеристиками, содержащи генератор чисел, управл емый распре делителем импульсов, регистры, компараторы , сумматоры и схемы совпаде ни . Это устройство генерирует случайные процессы в виде тактов, числ и значение которых определ ютс  соответствующим видом функции коррел  ции , заносимой в регистры пам ти с последующей выборкой . Однако указанное устройство не позвол ет получить непрерывный колебательный процесс с заданной амплитудой, моду лированной по фазе и амплитуде случайными сигналами. Наиболее близок к предлагаемому . по технической сущности генератор случайных процессов, содержащий задающий , генератор импульсов, делитель частоты устройство управлени  коэффициентом делени , реверсивный счетчик, фильтр нижних частот, дешифратор, преобразователь код-аналог , цифровой компаратор, выход которого подключен к входу триггера, реверсивный счетчик задани  амплитуды- , регистр сдвига, генераторы случайной двоичной последовательности управлени  амплитудой и частотой, переключатели, схему совпадени , устройство управлени  регистром сдвига и триггер .управлени  2 . В известном генераторе случайных процессов длина полуволны основного колебани  измен етс  по случайному закону при сравнении кодов, записанN-1 до 2, а при ных в счётчиках от кодах от О до 2 импульс со схемы совпадени  поступить не может и поэгому в этом диапазоне создаетс  мертва  зона, т.е. сигнал случайного процесса измен тьс  не может. При этом каждый период основного колебани  возвращаетс  в нулевое состо ние. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей генератора , а именно получение непрерыв ного колебательного процесса с заданной амплитудой, модулированного по фазе и амплитуде случайными сигна лами с требуемой спектральной характеристикой случайного процесса, измен ющегос  во всем диапазоне си1- нала. Дл  достижени  поставленной цели в генератор случайных процессов, содержащий генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом блока сравнени  и входом цифро-аналогового преобразовател , выход которо го  вл етс  выходом генератора, выхо блока сравнени  соединен со входом делител  частоты и счетным входом триггера, выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами первого реверсивного счетчика, выход делител  частот соединен с входами первого и второго генераторов случайных импульсов :и пе вым управл ющим входом второго реверсивного счетчика, счетный вход ко торого соединен с выходом второго генератора случайных импульсов, введены блок задани  частоты, блок задани  амплитуды и дешифратор, выход которого соединен с вторым управл ющим входом второго реверсивного счет чика, выход которого соединен с входом дешифратора и первыми входами блока задани  частоты и блока задани  амплитуды, выход которого соединен с вторым входом блока сравнени , выходы триггера соединены соответственно с вторым и третьим входами блока .задани  амплитуды, выход генератора импульсов соединен с вторым входом блока задани  частоты, третий вход которого соединен с выхо дом генератора импульсов, а выход блока задани  частоты соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика. Блок задани  частоты содержит реверсивный счетчик, делитель частоты, два блока сравнени , коммутатор и триггер, выходы которого соединены соответственр С суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика , установочные входы которого образуют первый в;ход блока, второй вход которого образует синхронизирующий вход реверсивного счетчика, разр дные выходы которого соединены с соответствующими установочными входами делител  частоты, а также с соответствующими входами первых групп первого и второго блоков сравнени , входы вторых групп которых соединены с соответствующими выходами первой и второй групп коммутатора, а выходы блоков сравнени  соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, третьим входом блока  вл етс  тактовый вход делител  частоты, выход которого  вл етс  выходом блока. Кроме того, блок задани  амплитуды содержит группу выключателей, группу элементов И и параллельный сумматор, выходы которого образуют, выход блока, выходы элементов И группы соединены с соответствующими входами первой группы параллельного сумматора, втора  группа входов которого образует первый вход блока, второй вход которого образуют объединенные первые входы элементов И группы, вторые входы которых через соответствующие выключатели группы подключены к третьему входу блока. На фиг. 1 представлена блок-схема генератора случайных процессов; на фиг. 2 - схема блока задани  частоты; на фиг. 3 схема блока задани  амплитуды; на фиг. k - изменение основного колебани  и огибающа  случайного процесса предлагаемого генератора; на фиг. 5 основное колебание и огибающа  случайного процесса, известного генератора. Генератор случайных процессов содержит генератор 1 импульсов, блок 2 задани  частоты, первый реверсивный счетчик 3. цифро-аналоговый преобразователь k, триггер 5, блок 6 сравнени , блок 7 задани  амплитуды делитель 8 частоты, первый генератор 9, случайных-импульсов, второй генератор 10 случайных импу.рьсов, второй реверсивный счетчик 11 и дешифратор 12. Блок 2 управлени  частоты содержит делитель 1-3 частоты, реверсивный счетчик 14, первый блок 15 сравнени .

второй блок 16 сравнени , коммутатор 17. и триггер 18..

Блок задани  амплитуды содержит элементы И 19i выключатели 20 и параллельный сумматор 21,

Генератор 1 импульсов соединен с первым входом блока 2 задани  частоты и далее с тактируемым входом делител  13. Выход делител  13 соединен с выходом блока 2 задани  частоты и входом первого реверсивного счетчика 3. Выход реверсивного счетчика 3 подключен к первому входу бло ка 6 сравнени  и входу цифро-аналогового преобразовател  k. Выход блока 6 сравнени  соединен с входом делител  частоты 8 и входом триггера 5, выходы триггера соединены с вхо дани .реверса первого реверсивного сметчика 3 первым входом блока 7 задани  амплитуды и далее напр мую через выключатели 20 с входами элементов И 19. Выходы элементов И 13 подключены к первым входам параллельного сумматора 21, выход которого соединен с выходом блока 7 задани  амплитуды и далее с вторым входом блока 6 сравнени . Вторые входы параллельного сумматора 21 подключены через второй вход блока 7 управлени  амплитудой к выходу второго реверсивного счетчика 11, входу дешифратора 12 и через третий вход блока 2 задани  частоты - к информационному входу реверсивного счетчика 14. Выход счетчика 14 соединен с информационными входами делител  13 и первыми входами блоков 15 и 16 сравнени , вторые входы названных блоков подключены . к выходам коммутатора 17. Выходы блоков подключены к выходам коммутатора j17. Выходы блоков 15 и 16 сравнени  соединены с входом триггера реверса 18, выходами соединенного с входами реверса реверсивного счетчика 14. Счетный вход реверсивного счетчика 14 подключен через второй вход блока задани  частоты к выходу первого генератора случайных импульсов 9. Вход генератора 9 соединен с входом второго генератора случайных импульсов 10, первым входом второго реверсивного счетчика 11 соединен с выходом второго генератора случайных.импульсов 10. Третий вход второго реверсивного счетчика 11 подключен к выходу дешифратора 12.

Блок 2 задани  частоты служит дл  задани  спектральной характеристики

случайного процесса по частоте и изменению его в заданных пределах по случайному закону.

Блок 7 задани  амплитуды управл ет изменением амплитуды по случайному закону. Дешифратор 12 (фиг.1) переключает счетЦик 11 на вычитание , ко,гда его содержимое достигает максимума и на сложение, когда его содержимое опустошаетс , тем самым определ   границы изменени  амплитуды случайного колебани . Аналогично блоки 15 и 16 сравнени  переключают счетчик 14 с помощью триггера 18. Установка границ счетчика 14 устанавливаетс  коммутатором 17 (фиг. 2) который может быть выполнен в виде набора переключателей.

Генератор случайных процессов работает следующим образом.

Claims (2)

1. Импульсы с заданной частотой с генератора импульсов 11 поступают на первый вход блока 2 задани  частоты и далее на тактируемый вход делител  частоты 13 (фиг. 1 и 2). С выхода блока 2 задани  частоты разделенные делителем 13 импульсы поступают на счетный вход первого реверсивного счетчика 3. С выхода первого реверсивного счетчика 3 параллельный код транслируетс  на входы цифро-аналогоаого преобразовател  4 и блока 6 сраенени . Содержимое первого реверсив ного счетчика 3 увеличиваетс  или уменьшаетс  в зависимости от состо ни  триггера 5- Скорость увеличени  или уменьшени  содержимого счетчика 3 зависит от частоты импульсов, поступающих на его вход. Цифро-анало.го1ВЫЙ преобразователь 4 преобразует выходной код счетчика 3 в аналоговое напр жение. Выходной код счетчика 3. поступающий на первый вход блока 6 сравнени , сравниваетс  с кодом, поступающим на его второй вход с выхо- да блока 7 задани  амплитуды и параллельно сумматора 21 (фиг. 1 и 3) При сравнении этих кодов выдаетс  импульс, мен ющий состо ние триггера 5 и поступающий на вход делител  8 частоты. Коэффициент делени  делител  8 частоты устанавливаетс  заранее. С выхода делител  8 частоты импульс поступает на входы первого генератора 9 случайных импульсов и второго генератора 10 импульсов и первь(й вход второго реверсивного счетчикд 11. По первому и третьему входу этого счетчика происходит его реверс. Импульсом с выхода делител  8 часто опрашиваетс  состо ние генераторов 9 и 10 случайных импульсов, и в зав симости от состо ни  выхода генератора 10 (О или 1) второй реверсивный счетчик 11 добавл ет или отнимает единицу от своего содержимог С выхода второго реверсивного счетчика 11 параллельный код транслируетс  на второй вход блока 7 задани  амплитуды и входы В,... Вц параллельного сумматора 21 (фиг, 3)а на входы А, АП последнего подаетс  код с элементов И 19. Состо ние выхода элементов И 19 зависит от положени  выключателей К, ..... К 20 , определ ющих начальный код параллельного сумматора и состо ни  триггера 5. выходы которого под ключены к первому входу блока 7 задани  амплитуды, выключател м К, . . . , К f 20 и вторым- входам элементов и 19. Сдвиг выходного кода второго ревер.сивного счетчика. 11 на единицу дискретности обеспечивает медленное изменение амплитуды случайного процесса по сравнению с основным колебанием. Дл  плавного изменени  амплитуды случайного процесса от максимума к минимуму и нао борот второй реверсивный счетчик 11 соединен с дешифратором 12, выход которого св зан с третьим входом второго реверсивного счетчика 11 . П достижении максимального и минималь ного значений кода этого счетчика дешифратор 12 дешифрирует его и выдает импульс реверса на реверсивный третий вход счетчика 11. Выходной код последнего поступает.на тре тий вход блока 2 задани  частоты и далее на входы 0, ..., Dj реверсивного счетчика 1. Этот код определ ет начальную установку этого счетчика. Выход реверсивного.счетчи ка. 14, подключенный ко входам V , ..., Vfi делител  13, определ ет коэффициент делени  последнего. На С вход счетчика И подают импульсы с первого reHepatopa .случайных импульсов 9- Счетчик 14 прибавл ет или отнимает единицу от своего содержимого , тем самым мен   коэффициент делени  делител  частоты 13 по случайному закону. Дл -ограничени  перехода счетчика 14 через крайние состо ни  предусмотрены первый и второй блоки 15 и 16 сравнени . соединенные с выходом счетчика 14. 88 Значени  кодов перехода через крайние состо ни  задаютс  коммутатором 17г При сравнении одного из кодов блоков 15 и 1б с заданными значени ми с выходов последнего выдаетс  импульс, измен ющий состо ние триггера 18, а следовательно, и реверс счетчика 14. На фиг. 4 и 5 показано изменение основного колебани  22 и огибающа  случайного процесса 23 предлагаемого генератора и дл  сравнени , изменение основного колебани  24 и огибающа  случайного процесса 25 известного генератора. При помощи блока управлени  частотой 2 и блока 7 управлени  амплитудой задаетс  спектральна  характеристика случайного процесса. Амплитуда основного колебани  определ етс  кодами экстремальных точек, заносимыми в параллельный сумматор 21 оператором или автоматически. Частота периодов следовани  основного колебани  определ етс  состо нием реверсивного счетчика 14. Таким образом, предлагаемый генератор случайных процессов может найти применение в задающих устройствах различных типов дл  динамических испытаний (виброиспытаний) механизмов , конструкций и материалов при стахостической нагрузке. Стендовые испытани , если при этом моделировать реальные эксплуатационные нагрузки, которые по своей природе , в основном, стахостические .ветрова  нагрузка, загрузка от профил  дорог, температурные колебани  и т.д.) позвол ют иметь не только экономическую выгоду, но и значительный выигрыш во времени по сравнению с полигонными испытани ми. Поэтому предлагаемый генератор случайных процессов при использовании его в составе технических средств испытательных стендов позволит получить положительный эффект, т.е. непрерывный коле-, табельный процесс с заданной амплитудой , модулированный по фазе и амплитуде случайными сигналами с требуемой спектральной характеристикой случайного процесса, измен ющейс  во всем диапазоне. Формула изобретени  1. Генератор случайных процессов, содержащий генератор импульсов, пер9 , . вый реверсивный счетчик, выход которого соединен с первым входом блока сравнени  и с входом цифро-аналогового преобразовател , выход которого  вл етс  выходом генератора, выход блока сравнени  соединен с входом делител  частоты и счетным входом триггера, выходы которого соединены соответственно с первым и вторы управл ющими входами первого реверсивного счетчика, выход делител  частоты соединен с входами первого и второго генераторов случайных импульсов и первым управл ющим входом второго реверсивного счетчика, счет ный вход которого соединен с выходом второго генератора случайных импульсов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей генератора за счет формировани  заданных распределений амплитуды и частоты, он содержит блок задани  частоты, блок задани  амплитуды и дешифратор, выход которого соединен с вторым упра л ющим входом второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора и первыми входам блока задани  частоты и блока задани  амплитуды, выход которого соединен с вторым входом блока сра нени , выходы триггера соединены соответственно с вторым и третьим вхо дами блок,а задани  амплитуды, выход генератора импульсов соединен с вто рым входом блока задани  частоты, третий вход которого св зан с выходом генератора импульсов, а выход блока задани  частоты соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика. 2. Генератор по- п. 1 , отличающийс  тем, что блок задани  частоты содержит реверсивный счетчик, делитель частоты, два блоВ ка сравнени , коммутатор и триггер, выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, установочные входы которого образуют первый вход блока, второй вход которого образует синхронизирующий вход реверсивного счетчика, разр дные выходы которого соединены с соответствующими установочными входами делител  частоты, а также с соответствующими входами первых групп первого -и второго блоков сравнени , входы вторых групп которых соединены с соответствующими выходами первой и второй групп коммутатора, а выходы блоков сравнени  соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера, третьим входом блока  вл етс  тактовый вход делител  частоты , выход которого  вл етс  выходом блока. 3. Генератор по п. 1, отличающийс  тем, что блок задани  амплитуды содержит группу, выключателей , группу элементов И и параллельный сумматор, выходы которого образуют выход блока, выходы элементов И группы соединены с соответствующими входами первой группы параллельного сумматора, втора  группа входов которого образует первый вход блока, второй вход которого образуют объединенные первые входы элементов И группы, вторые входы которых через соответствующие выключатели группы подключены к третьему вхолу блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № i|20096, кл. G Об F 1/02, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № +3906, кл. G Об F 1/02, 1972 (прототип).

   м

   5л//.

   Фиг.У

   N

   ,N-i