SU957205A1 - Генератор случайных процессов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем с учетс)М 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, веро тностный (1,k)-пoлюcник , элемент ИЛИ и блоки прореживани  13.

Однако данное устройство не позвол ет получать случайный импульсный процесс с сигналами произвольной программируемой формы.

Известен генератор случайных импульсных потоков, содержащий генератор тактовых импульсов, циклический регистр сдвига, два элемента ИЛИ, инвертор, преобразователь коднапр жение и управл емый веро тностный элемент 2.

Однако известное устройство не позвол ет формировать импульсные сигналы со случайными параметрами подчин ющимис  заданным законам распределени  и произвольной программируемой формой.

Наиболее близким по технической

1Q сущности к предлагаемому  вл етс  генератор случайного импульсного процесса, содержащий последовательно соединенные источник эталонных напр жений, первый и второй преоб ,5 разователи код-напр жение в модул тор пол рности, выход которого подключен к выходу имитатора, первый генератор импульсов, соединенный со счетным входом счетчика импульсов, последовательно соединенные второй генератор импульсов, делитель частоты и реверсивный счетчик, первый регистр, выходы которого подю1ючены к управл кхцим входам первого преобразовател  код-напр жение и модул тора пол рности, второй регистр , выход которого соединен с управл ющим входом делител  частоты соединенные между собой блок пам ти , датчик случайных чисел и блок управлени , причем выход датчика слу чайных чисел подключен к установочным входам счетчика импульсов и регистров , к управл ющим входам которых и к управл ющему входу реверсивного счетчика подключены соответ ствующие выходы блока прерывани  Этот имитатор предназначен дл  гене рировани  случайных разнопол рных импульсов треугольной формы, но он не позвол ет формировать случайный импульсный процесс с сигналами любой требуемой формы, что ограничива ет . возможности его применени . Цель изобретени  - расширение циональных возможностей за счет расширени  класса воспроизводимых спект ральных и статистических характеристик генерируемых случайных процессов ., путем.формировани  импульсных случайных процессов с импулыами произвольной программируемой формы. Дл  достижени  указанной цели в из вестный генератор случайных процессов , содержащий первый блок , выход которого соединен с первым входом датчика случайных чисел, первый выход которого соединен с информационным входом счетчика импульсов, счет ный вход которого подключен к выходу первого генератора импульсов, блок эталонных напр жений, выход которого соединен с первым входом преобразовател  код напр жение, выход которого соединен с первым входом модул -тора пол рности, выход которого  вл етс  выходом генератора, второй вход модул тора пол рности подключен к первому выходу первого регистра, выХОД второго регистра подключен к пер вому входу делител  частоты, второй вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, введены первый и второй дешифраторы, тригсчетчик адреса, второй блок пагер , м ти, .блок умножени , причем вход первого дешифратора подключен к выходу счетчика импульсов, а выход пер вого дешифратора соединен с первым установочным входом триггера, вторым

входом датчика случайных чисел и установочным входом счетчика адреса, входы первого и второго регистров

1 импульсов. Вход первого дешифратора 12 подключен ,j выходу счетчика 3 1 мпульсов5 выход первого дешифраподключены соответственно к второму и третьему выходам датчика случайных чисел, инверсный и пр мой выходы триггера подключены соответственно к входам первого и второго генераторов импульсов, кроме того, пр мой выход триггера соединен с управл ющим входом второго блока пам ти, второй установочный вход триггера подключен к выходу второго дешифратора , вход которого соединен с выходом счетчика адреса и адресным входом второго блока пам ти, выход второго блока пам ти соединен с первым входом блока умножени , второй вход которого подклначен к второму выходу первого регистра, выход блока умножени  соединен с вторым входом преобразовател  код - напр жение, выход делител  частоты подключен к счетному входу счетчика адрс-са. На фиг. 1 приведена блок-cxtTMa генератора; на фиг. 2 - пример реализации формируемого случайного процесса . Генератор содержит первый блок 1 пам ти, датчик случайных чисел., счетчик 3 импульсов, первый генг;ратор импульсов, блок 5 эталс:-1-:ных напр жений, преобразователь 6 код напр жение , модул тор 7 пол рности, первый регистр 8, второй рчэгистр 9, делитель 10 частоты, второй генератор П импульсов, первый дешифратор 12, второй дешифратор 13, триггер 1 4, счетчик 15 адреса, второй блок 1б пам ти, блок 17 умножени . Выход блока 1 пам ти соединен с первым входом датчика 2 случайных чисел, первый вход которого соединен с первым входом счетчика 3 импульсов . Второй вход счетчика 3 импульсов подключен к выходу первого генератора импульсов. Выход блока 5 эталонных напр жений соединен с первым входом преобразовател  6 код напр жение, выход которого подключен к первому входу модул тора 7 пол рности, второй выход последнего соединен с первым выходом перво регистра 8, выход модул тора 7 пол рности соединен с выходом устройства . Выход второго регистра 9 подключен к первому входу делител  10 частоты, второй вход которого соединен с выходом второго генератора тора 12 соединен с первым установоч ным входом триггера 1А, вторым входом датчика 2 случайных чисел и установочным входом счетчика 15 адреса . Вход первого регистра 8 подключен к второму выходу датчика 2 случайных чисел, а вход второго регис ра 9 соединен с третьим выходом датчика 2 случайных чисел. Инверсный и пр мой выходы триггера под ключены соответственно к входам первого генератора и второго генера тора 11 импульсов, кроме того, пр мой выход триггера 1 соединен с уп равл ющим входом второго блока 16 п м ти. Второй установочный вход триг гера И подключен к выходу второго дешифратора 13, вход которого соеди нен с выходом счетчика 15 адреса и адресным входом второго блока 16 па м ти. Выход второго блока 16 пам ти соединен с первым входом блока 17 умножени , второй вход которого под ключен к второму выходу первого регистра 8, выход блока 17 умножени  соединен с вторым входом преобразовател  6 код - напр жение. Выход д лител  10 частоты подключен к счетному входу счетчика 15 адреса. Блок 1 предназначен дл  хранени  кодов, определ ющих вид и числовые характеристики функций распределени  веро тностей параметров формируемого импульсного случайного процесса . Датчик 2 случайных чисел предназ начен дл  формировани  случайных кодов амплитуды, длительности и интерв ла между импульсами, подчин ющихс  функци м распределени , коды которых хран тс  в блоке 1, счетчик 3 импуль сов служит дл  запоминани  случайного кода, определ ющего интервал между импульсами формируемого процесса и дл  преобразовани  этого кода во временной интервал. Генератор k предназначен дл  формировани  тактовых импульсов. Блок 5 эталонных напр жений служит дл  задани  граничных значений амплитуд импульсных сигналов, формируемых имитатором. Преобразователь 6 код напр жение предназначен дл  преобразовани  в напр жение кодов, последовательность которых определ ет форму импульса на выходе имитатора. Модул тор 7 пол рности обеспечивает получение импульсных сигналов положительной или отрицательной по  рности . Первый регистр 8 служит дл  запоминани  кода, определ ющего амплитуду и пол рность очередного импульсного сигнала. Второй регистр 9 служит дл  запоминани  кода, определ ющего длительность очередного импульса. Делитель 10 частоты предназначен дл -задани  скорости заполнени  тактовыми импульсами счетчика 15 адреса . Второй генератор 11 импульсов обеспечивает получение потока тактовых импульсов дл  заполнени  счетчика 15 адреса. Первый дешифратор 12 предназначен дл  выработки сигнала , указывающего на окончание формировани  интервала между импульсами. Второй дешифратор предназначен дл  выработки сигнала, указывающего на окончание формировани  импульса. Триггер предназначен дл  выработки сигналов разрешени  работ первого генератора k и второго генератора 11 импульсов. Счетчик 15 вырабатывает последовательность адресов дл  считывани  кодов второго блока 16 пам ти. Второй блок 16 пам ти предназначен дл  хранени  кодов ординат импульсного сигнала требуемой формы. Блок 17 умножени  вырабатывает коды, задающие значени  импульсного сигнала в дискретные моменты времени. Устройство работает следующим образом . Каждый цикл работы начинаетс  с того, что дл  очередного импульса выходного потока генерируетс  набор значений случайных параметров (длСтельность , амплитуда, пол рность импульса, интервал между импульсами). Значени  параметров процесса формируютс  по заданным законам распределени , коды которых хран тс  в первом блоке 1 пам ти. С выхода датчика 2 случайных чисел сформированные значени  параметров процесса поступают в счетчик 3 импульсов, регистры 8 Пусть триггер 1 находилс  в исходном (единичной) состо нии. Разрешающий сигнал с выхода триггера 14 поступает на вход второго генератора 11 импульсов и на управл юий вход второго блока 16 пам ти, разреша  считывание информации. Инверсный выход триггера 1 подключен к входу первого генератора 4 импульсов . При единичном состо нии

триггера 1 этот сигнал запрещает работу генератора 4.

Значение случайного кода, записаного во второй регистр 9 определ ет коэффициент пересмета делител  10 частоты. Этим обеспечиваетс  дл  кадого значени  длительности импульса заполнение счетчика адреса 15 с сооветствующей частотой, полученной в результате делени  частоты импульсного потока, поступающего от второго генератора 11 импульсов. Коды с выхода счетчика 15 адреса поступают на первый вход второго блока 16 пам ти . Таким образом, обеспечиваетс  последовательное считывание кодов ординат импульсного сигнала запрограммированной формы с частотой , обратно пропорциональной значению кода длительности импульса. Коды, считанные из второго блока 1б пам ти, поступают в качестве первого операнда на первый вход блока 17 умножени . На второй вход этого блока поступает код амплитуды формируемого импульса, занесенный в первый регистр 8. На выходе блока 17 умножени  формируютс  значени  ординат импульсного сигнала требуемой формы, пр мопропорциональные значению амплитуды формируемого имйульса

На выходе блока 5 эталонных напр жений предварительно устанавливаетс  уровень напр жени , равный максимальной амплитуде с формируемых импульсов. В соответствии с кодами , поступающими с выхода блока 17 умножени  на выходе преобразовател  6 код - напр жение формируетс  аналоговый сигнал требуемой формы с амплитудой, соответствующей коду амплитуды формируемого импульса .

Модул тор 7 пол рности пропускает сигнал, с выхода преобразовател 6 код - напр жение на выход устройства либо сохран   его пол рность либо измен   ее на противоположную в соответствии с кодами, записанными в первом регистре 8.

По окончании формировани  одного импульса (.по достижению счетчиком адреса максимального значени  ) на выходе второго дешифратрра 13 вырабатываетс  сигнал, устанавливаюсций триггер 14 в нулевое состо ние . При этом на пр мом выходе триггер-э 1ч вырабатываетс  сигнал, запре1«аю1ций огчбогу второго генератора 11 импульсов и считывание информации из второго блока 16 пам ти.

На инверсном выходе триггера 1А вырабатываетс  сигнал, разрешающий работу первого генератора импульсов . Таким образом начинаетс  формирование интервала между импульсами. С помощью генератора 4 и счетчика 3 импульсов организовано преобразование случайного кода, записанного в счетчик 3 импульсов во временной интервал между импульсами.

По окончании формировани  интервала (при достижении счетчиком 3 импульсов нулевого состо ни ) на выходе первого дешифратора 12 вырабатываетс  сигнал окончани  формировани  интервала между импульсами.

Этот сигнал поступает на второй управл ющий 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 состо ние счетчик 15 адреса и в исходное (единичное) состо ние триггера 14. Таким образом начинаетс  следующий цикл формировани  выходного случайного процесса.

Следует отметить, что дл  повышени  стабильности характеристик формируемого процесса в качестве блока

5 эталонных напр жений необходимо

использовать стабилизированный источник напр жени . Модул тор 7 пол рности выполн етс  на базе операционного усилител  с инвертирующим и неинвертирующими входами.

Claims (3)

1. Технико-экономическа  эффективность изобретени  определ етс  тем, что оно обеспечивает по сравнению с известными устройствами возможность формировани  случайных внешних воздействий,  вл ющихс  импульсными процессами с сигналами сложной формы, что особенно важно при моделировании и испытани х сложных технических систем, кроме того, повышение точности формировани  случайных импульсных сигналов сложной формы за счет использовани  цифровых методов генерировани  выходного процесса , а также возможность корректировки вида выходного процесса в зависимости от характеристик испытуемого или моделируемого объекта. Формула изобретени  Генератор случайных про.цессов, с держащий первый блок пам ти, выход которого соединен с первым входом д чика случайных чисел, первый выход которого соединен с информационным входом счетчика импульсов, счетный ВХОД которого подключен к выходу первого генератора импульсов, блок эталонных напр жений, выход которо|ГО соединен с первым входом преобразовател  код - напр жение, вы|х;од которого соединен с первым вход модул тора, выход которого  вл етс  выходом генератора, второй вход модул тора подключен к первому выходу первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу де лител  частоты, второй вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет расширени  класса воспроизводимых спектральных и статистических характеристик генерируемых случай ных процессов, в него введены первы и второй дешифраторы, триггер, счет чик адреса, второй блок пам ти, бло умножени , причем вход первого деши ратора подключен к выходу счетчика импульсов, а выход первого дешифратора соединен с первым установочным входом триггера, вторым входом датчика случайных чисел и установочным входом счетчика адреса, входы первого и второго регистров подключены соответственно к второму и третьему выходам датчика случайных чисел, инверсный и пр мой выходы триггера подключены соответственно к входам первого и второго генераторов импульсов, пр мой выход триггера соединен с управл ющим входом второго блока пам ти, второй установочный вход триггера подключен к выходу второго дешифратора, вход которого соединен с выходом счетчика адреса и адресным входом второго блока пам ти, выход второго блока пам ти соединен с первым входом блока умножени , второй вход которого подключен к второму выходу первого регистра, выход блока умножени  соединен с вторым входом преобразовател  код - напр жение, делител  частоты подключен к счётному входу сметчика адреса. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 06 F )/02, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № $11679, кл. Н 03 К , 1976.
3. 3.Авторское свидетельство СССР W 517018, кл. G Об F 1/02, 1976 (прототип).