SU1027723A1 - Устройство дл формировани случайных процессов с заданным спектром - Google Patents

Description

тель частоты - к счетному входу счетчика , выход пе(3еполнени  счетчика подключен к синхронизирующему входу регистра, выход которого подключен к информационному входу сдвигающего регистра, выходы которого  вл ютс  выходами генератора первичного шума и подключены соответственно-к входу регистра, к первому входу первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ, соответствующий выход сдвигающего регистра подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ - к втррому входу первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ через третий элемент ИЛИ подключены к последовательному информационному входу сдвигающего регистра,

3. Устройство по П.1, о т л и чающеес  тем, что анализатор спектра состоит из блока преобразовани  Фурье, двух квадраторов, сумматора и интегратора, причем вход блока преобразовани  Фурье в анализаторе спектра  вл етс  входом анализатора спектра, а выходы действительной и мнимой частей коэффициента этого блока преобразовани  Фурье через пер- еый и второй квадраторы подключены к входам сумматора, выход которого через интегратор подключен к выходу анализатора спектра.

k. Устройство по П.1, о т л и чающеес  тем; что блок вычислени  частотной характеристики состоит из делител , блока умножеи , регистра,счетчика,блока па ти и формировател  импульса, прием входы делител  и делимого деител   вл ютс  соответственно первым и вторым информационными входаи блока вычислени  частотной харакеристики , выход делител  подклюен к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к ВЫХОДУ блока пам ти, выход блока умножени  подключен к информационному входу регистра, выход которого  вл етс  первым выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к информационному входу блока пам ти, выход сметчика  вл етс  вторым выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к адресному входу блока пам ти, вход формировател  импульса  вл етс  первым информационным входом блока вычислени  частотной характеристики , выход блока формировани  импульса  вл етс  третьим выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к синхронизирующему входу регистра, управл ющему входу-блока пам ти и счетному входу счетчика, установочный вход которого  вл етс  управл ющим входом

блока вычислени  частотной характе- ристики.

5. Устройство по П.1, о т л и - . чающеес  тем, что блок вычислени  коэффициентов фильтрации состоит из двух блоков пам ти, блока посто нной пам ти, трех блоков умножени , двух сумматоров, трех сумматоров-вычитателей , трех счетчиков, регистра константы, триггера, дешифратора , элементов И, НЕ и тактового генератора, причем информационный вход, вход адреса записи и синхронизирующий вход первого блока пам ти  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим информационными входами блока вычислени  коэффициентов фильтрации, вход адреса чтени  и выход первого блока пам ти подключены соответственно к выходу первого сумматора-вычитател  и первому входу первого блока умножени , второй вход и выход первого блока умножени  подключены соответственно к выходу блока посто нной пам ти и к информацион ному входу второго сумматора-вычитател , управл ющий вход и выход второго сумматора-вычитател  подключены соответственно к выходу элемента И и к информационному входу второго блока пам ти, вход адреса чтени  и выход второго блока пам ти  вл ютс  соответственно четвертым информационным входом и выходом блока вычислени  коэффициентов фильтрации, вход

адреса записи и управл ющий вход вто рого блока пам ти подключены соответственно к выходу  ервого сумматора и выходу дешифратора, запускающий вход тактового генератора  вл етс  управл ющим входом блока вычислени  коэффициентов фильтрации, выход тактового генератора подключен к синхронизирующему входу второго сумматоравычитател  и к счетному входу триггера , выход триггера подключен к входу первого счетчика, к первому входу второго сумматора, к первому йходу элемента И, к управл ющему входу третьего сумматора-вычитател  и через элемент НЕ - к управл ющему входу первого сумматоравычитател , параллельный выход первого счетчика подключен к второму входу второго сумматора, выход переноса первого счетчика подключен кустановочиому входу второго сумматора-вычитател  ик счетному входу второгосчетчика, параллельный выход второго счетчика подключен к первым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитател , выход переноса второго счетчика подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому информационному входу первого сумматора-вычитател  и первому входу второго блока умножени , выход второго сумматора подключен к второму информационному входу первого сумматора78ычитател , к входу дешифратора и к первому входу третьего блока умножени , выход регистра константы подключен к вторым входам второго и третьего блоков умножени , выходы второго и третьего блоков умножени  подключены к вторым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитател , параллельный выход третьего сумматора-вычитател . подключен к адресному входу блока посто нной пам ти , выход младшего разр да третьего сумматора-вычитател  подключен к второму входу элемента И.

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может использоватьс  дл  формировани  .случайных процессов с заданным спектром в аппаратуре испытани  издели  сложной техники на случайную вибрацию , в различных технических системах , использующих случайные процессы .

Известен генератор случайных процессов , содержа111ий генератор случайных фаз,процессор обратного преобразовани  Фурье, блок рандомизации и блоки взвешивани  С }

Однако анализ веро тностных характеристик этого устройства показывает зависимость распределени  веро тностей формируемых случайных процессов от задаваемых спектров, а также периодическую нестационарность этих процессов по спектру.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство дл  формировани  случайных процессов с заданным спектром, содержащее генератор некоррелированного первичного шума, формирующий цифровой фильтр, состо щий из сдвигающих регистров и сумматора, блок задани  спектра, блбк вычислени  коэффициентов фильтрации и цифроаналоговый преобразователь С23.

Известное устройство имеет недостаточную скорость перестройки

спектра случайного процесса, что Вызвано сложностью расчета коэффициентов цифрового фильтра по его частотной характеристике на основе

алгоритма пр мой свертки и необходимостью выполнить при этом большое количество арифметических операций. Поэтому дл  обеспечени  требуемой полосы частот случайного процесса

в диапазоне 0-5 кГц приходитс  использовать в качестве первичного шума бинарные случайные последовательности . Однако это приводит к искажению распределени  веро тностей

формируемого случайного процесса и его зависимости от задаваемого спектра . Наиболее сильно искажаетс  многомерное распределение веро тности. Кроме этого грубое квантование первичного шума приводит в отдельных случа х к по влению псевдослучайных

{Явлений.

Цель изобретени  - повышение быстсодействи  устройства и точности формировани  случайного процесса с заданным спектром.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  формировани  случайных процессов, содержащее генератор первичного чиума, цифроаналоговый преобразователь, выход которого  вл етс  выходом устройства, блок задани  спектра, вход которого  вл етс  входом задани  спектра устройства , и блок вычислени  коэффициентов фильтрации, содержит блок преоб разовани  Фурье, умножитель, блок обратного преобразовани  Фурье, аналого-цифровой, преобразователь, анализатор спектра и блок вычислени  частотной характеристики, причем выходы генератора первичного ujyfta соединены с входами блока преобразовани  Фурье, вход аналогоцифрового преобразовател   вл етс  информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразова тел  подключен к входу анализатора спектра, выход которого подключен к первому информационному входу блока вычислени  частотной характеристики второй информационный вход блока вычислени  частотной характеристики подключен к выходу блока задани  спектра, первый, второй и третий выходы блока вычислени  частотной характеристики подключены к пер вому, второму и третьему информационным входам блока вычислени  козффициентощ фильтрации, выход коэффициента и выход номера коэффициент блока преобразовани  Фурье подключе ны соответственно к первому входу умножител  и четвертому информационному входу блока вычислени  коэ фи1 иентов фильтрации, выход блока вычислени  кЬэффициентов фильтрации подключен к второму входу умножител выход умножител  подключен к входу блока обратного преобразовани  Фурь выход которого подключен к входу ц-ифроаналогового преобразовател , управл ющие входы генератора перв .ичного шума, блока вычислени  частотной характеристики и блока вычислени  коэффициентов фильтрации подключены к входу запуска устройст ва. Генератор первичного шума состоит из генератора тактовых импульсов делител  частоты, счетчика, регистра , сдвигающего регистра, трех элементов ИЛИ и двух элементов НЕ, при чем управл ющий вход генератора так товых импульсов, установочный вход счетчика и управл ющий вход занесени  сдвигающего регистра подключены к управл ющему входу генератора пер вичного шума, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу управлени  сдвигом сдвигающего регистра и через делитель частоты к счетному входу счетчика, выход переполнени  счетчика подключен к синхронизирующему входу регистра, выход которого подключен к информационному входу сдвигающего регистра , выходы которого  вл ютс  выходами генератора первичного шума и подключены соответственно к входу регистра , к первому ВХОДУ первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ, соответствующий выход сдвигающего регистра подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ - к второму входу первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ через третий элемент ИЛИ подключены к последовательному информационному входу сдвигающего регистра. Анализатор спектра состоит из блока преобразовани  Фурье, двух квадраторов,сумматора и интегратора, причем вход блока преобразовани  фурье в анализаторе спектра  вл етс  входом анализатора спектра, а выходы действительной и мнимой частей ког эффициента этого блока преобразовани  Фурье через первый и второй квадраторы подключены к входам сумматора, выход которого через интегратор подключен к выходу анализатора спектра. Блок вычислени  частотной характеристики состоит из делител , блока умножени  ,регистра счетчика, блока пам ти и формировател  импульса, причем входы делител  и делимого делител   вл ютс  соответственно первым и. вторым информационнь1ми входами блока вычислени  частотной характеристики , выход делител  подключен к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к выходу блока пам ти, выход блока умножени  подключен к информационному входу регистра, выход которого  вл етс  первым выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к информационному входу блока пам ти, выход счетчика  вл етс  вторым выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к адресному входу блока пам ти, вход формировател  импульса  вл етс  первым информационным входом блока вычислени  частотной характеристики, выход блока формировани  импульса  вл етс  третьим выходом блока вычислени  частотной характеристики и подключен к синхронизирующему входу регистра, управл ющему входу блока пам ти и счетному входу счетчика, установочный вход которого  вл етс  управл ющим входом блока вычислени  частотной характеристики. Блок вычислени  коэффициентов фильтрации состоит из двух блоков пам ти, блока посто нной пам ти, тре блоков умножени , двух сумматоров, трех сумматоров-вычитателей, трех счетчиков, регистра константы, триггера , дешифратора, элементов И, НЕ и тактового генератора,причем информационный вход, вход адреса записи и синхронизирующий вход первого блока пам ти  вл ютс  соответственно первым , вторым и третьим информационными входами блока вычислени  коэффициентов фильтрации, вход адреса, чтени  и выход первого, блока пам ти Подключены соответственно к выходу первого сумматора-вычитател  и к первому входу первого блока умножени , второй вход и выход первого блока умножени  подключены соответственно к выходу блока посто нной пам ти и к информационному входу вто рого сумматора-вычитател , управл ющий вход и выход второго сумматоравычитател  подключены соответственно к выходу элемента Ии к .информационном входу второгоблока пам ти,вход адреса чтени  и выход второго блока пам ти  вл ютс  соответственно четвертым информационным входом и выходом блока вычислени  коэффициентов фильт рации, вход адреса записи и управл ющий вход второго блока пам ти подключены соответственно к выходу первого сумматора и выходудешифратора , запускающий вход тактового генератора  вл етс  управл ющим входом блока вычислени  коэффициентов фильт рации, выход тактового генератора подключен к синхронизирующему входу второго суммато|эа-вычитател  и к счетному входу триггера, выход три1- гера подключен к входу первого счет чика, к первому входу второго сумматора , к первому входу элемента И, к управл ющему входу третьего сумма тора-вычитател  и через элемент НЕ к управл ющему входу первого суммат ра-вычитател , параллельный выход первого счетчика подключен к второму входу второго сумматора, выход п реноса первого счетчика подключен к установочному входу второго сумиато ра-вычитател  и к счетному входу второго счетчика, параллельный выход .второго счетчика подключен к первым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитател  , выход переноса второго счетчика подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому информационному входу первого сумматора-вычитател  и первому вхог ду второго блока умножени , выход второго сумматора подключен к второму информационному входу первого сумматора-вычитател , к входу дешифратора и к первому входу третьего блока умножени , выход регистра константы подключен к вторым входам второго и третьего блоков умножени , выходы второго и третьего блоков умножени  подключены к вторым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитател , параллельный выход третьего сумматоравычитател  подключен к адресному входу блока посто нной пам ти, выход младшего разр да третьего сумматоравычитател  подключен к второму входу элемента И.. На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  формировани  случайных процессов с заданным спектром; на фиг.2 - схема генератора первичного шума; на фиг.З схема анализатора спектра; на фиг. схема блока вычислени  частотной характеристики; на фиг. 5 схема блока вычислени  коэффициентов фильтрации . Устройство содержит генератор 1 первичного шума, фильтр 2, состо щий -ИЗ блока 3 преобразовани  Фурье (БПФ), умножител  k, блока 5 обратного преобразовани  Фурье, цифроаналоговый преобразователь 6, аналого-цифровой преобразователь 7,анализатор 8 спектра , блок 9 вычислени  частотной характеристики, блок 10 вычислени  коэффициентов фильтрации и блок 11 задани  спектра. Генератор первичного шума 1 состоит из генератора 12 тактовых импульсов делител  13 частоты, счетчика И, регистра 15, сдвигающего регистра 1б, элементов НЕ 17 и 18 ИЛИ 19-21. Анализатор 8 спектра состоит из блока 22 преобразовани  Фурье, квадраторов 23 и 2, сумматора 25 и интегратора 26. Блок 9 вычислени  частотной характеристики содержит делитель 27, блок 28 умножени , регистр 29, блок 30 пам ти, счетчик 31, формировател 32 импульса. Блок 10 вычислени  коэффициентов фильтрации содержит блок 33 пам ти блок З умножени , сумматор-вычитатель 35, блок 36 пам ти, сумматорвычитатель 37, блок 38 посто нной пам ти, элемент И 39, дешифратор «О элемент НЕ 41, сумматрр-вычитатель 2 сумматоры +3 и , tS умножени , регистр 6 константы блок А7 умножени , тактовых генератор , триггер 9,счетчики 50-52. В предлагаемом устройстве исполь зуетс  быстродействующий алгоритм вычислени  коэффициентов .цифровых фильтров по заданной частотной характеристике -ftx,) S.,(-n}e()+ ;A(lcN A sA -1) P () N {-D где А() - коэффициенты цифрового фильтра; ф(|) - частотна  характеристика фи 1ьтра; N - от юшение размера алгоритма БПФ N в цифровом фильтре к длине импульсной характеристики фильт ра L (целое число); L - константа, выбираема  в зависимости от NдИ используемого сглаживающег окна, 1(1) - последовательность, вычи ленна  заранее и записан на  в блоке посто нной п м ти; 1 I ,,,, ,1,2,..., Кд-1. Фильтраци  осуществл етс  на основе алгоритма БПФ методом перекрыти  с накоплением, хот  можно испол зовать и метод перекрыти  с суммированием или метод, по которому одновременно обрабатываютс  две сек ции входной последовательности. По выбранному методу из отсчетов фильт руемого сигнала необходимо предвари тельно сформировать секции, перекры вающиес  одна с другой на участке N/(N.) отсчетов. 38 Формирование секций может выполн тьс  во входных цеп х блока 3 преобразовани  Фурье или в генераторе 1 первичного шума. В последнем случае в качестве блока 1 можно использовать генератор псевдослучайных чисел , который представлен на фиг.2. Генератор работает следующим образом . При подаче импульса на запускающий вход устройства счетчик 14 устанавливаетс  в исходное состо ние, а генератор 12 тактовых импульсов формирует последовательность из двадцати п ти N тактовых импульсов, каждый из которых сдвигает содержимое 25-разр дного регистра 16 на один разр д вправо. После двадцати п ти N тактовых импульсов содержимое регистра 16 возвращаетс  в этот регистр через логические элементы 17-21, превратившись при этом в новое псевдослучайное число. На выходе делител  13 частоты с получением каждого нового числа формируетс  импульс, измен ющий состо ние счетчика 14. .После формировани  N(N.-l)/N чисел каждой секции по сигналу переноса с выхода счетчика 14 содержимое регистра 16 запоминаетс  в регистре 15. Перед формированием каждой очередной секции счетчик 14 устанавливаетс  в нулевое состо ние, а число из регистра 15 снова возвращаетс  в сдвигающий регистр 1б, поэтому нова  М/Мд поссекци  начнетс  с повторени  ледних отсчетов предыдущей секции. Анализатор 8 спектра (фиг.,3) работает следующим образом. Цифровые отсчеты исследуемого случайного процесса поступают на вход блока 22 преобразовани  Фурье, где вычисл етс  преобразование Фурье от выборок, длиной N/N отсчетов. На квадраторах 23 и 24 и в сумматоре 25 вычисл ютс  квадраты модулей каждого отсчета, а в многоканальном цифровом интеграторе 26 они усредн ютс  по времени . Отсчеты спектра случайного процесса , полученного в результате усреднени , поочередно поступают на выход интегратора 26, а следовательно, на выход анализатора. Блок 9 вычислени  частотной характеристики реализует вычислени  в соответствии с алгоритмом. ЬА - Ь di ЫЗМ 301А где 5ф и 5ф - прежн   и вычисл ема  частотные характеристики фильтра; law заданный спектр случайного процесса; Вначале по запускающему импульсу устройства счетчик 31 устанавливаетс  в нулевое состо ние. На входы бло ка подаютс  отсчеты 5мэм(о) и 5зс,д(о) с выхода анализатора о спектра и бло ка 11 задани  спектра. Частное выхода делител  27 перемножаетс  в блоке 28 умножени  с текущим значением S(o) , соответст вующего отсчета частотной- ха-. рактеристики фильтра, поступающим с выхода блока 30 пам ти. Новое значение отсчета частотнрй х ракте53С . I.эС А . ристики фильтра 5.(0) 3.(0) ) с выхода блока 28 умножени  поступае на информационный вход регистра 29. По заднему фронту импульса сопровож;дени  от блока 11 на выходе формировател  32 вырабатываетс  импульс,  в л ющийс  сопровождающим дл  выхода данного блока. По переднему фронту этого импульса новое- значение $ф (о) записываетс  в регистр .29 и поступае на выход блока и на вход блока 30 па м ти, включенного выходным импульсом формировател  32 в режим записи, и з писываетс  в него. По заднему фронту выходного импульса формировател  32 пересчитывает счетчик 31. подготавлива  блок к вычислению следую1цего отсчета частотной характеристики. Ос тальные отсчеты вычисл ютс  аналогич но описанному. Блок 10 вычислени  коэффициентов фильтрации работает следующим образо По первому входу блока 10 вычислени  коэффициентов фильтрации в бло 33 пам ти записываетс  частотна  характеристика фильтра. Дл  этого на адресный вход блока 33 пам ти подаетс  адрес с выхода счетчика 31 в блоке 9, на информационный вход выход регистра 29, а на разр д импульса сопровождени  - импульс с выхода формировател  32 блока 9 вычислени  частотной характеристики. Далее устанавливаютс  в нулевое состо ние счетный триггер 9, счетчики 50-52 и накапливающий сумматорвычитатель 35. На выходе сумматоравычитател  37, включенного сигналом с выхода триггера 49 в режим вычиани , сформируетс  число К-п, прием число п,.поступающее через суммаор kk с выхода счетчика первом такте равно нулю. С выхода блока 33 пам ти на вход блока 3 умножени  поступает число S(k-n). На вход блока 38 посто нной пам ти поступает адрес N.. n-4-m, сформированный на сумматоре-вычитателе 2 и блоке 45 умножени , а с выхода блока 38посто нной пам ти на второй вход блока 3 умножени  поступает число 1 (п N,). На выходе этого илокаумножени  формируетс  произведениеS (k-n) 1 (nN т) , которое поступает на вход сумиатора-вычитател  Затем на запускающий вход устройства подаетс  импупьс, после окончани  которого на выходе тактового генератора А8 формируетс  последовательность из N (l..-«-l) тактовых импульсов ТИ . По первому ТИ пересчитывает три|- гер 9. Инвертированным элементом НЕ Jl,сигналом сумматор-вычитатель 37 включаетс  в режим сложени , а сумматор-вычитатель пр мым сигналом с выхода триггера .- в режим вычитани . На выходе сумматора k формируетс  число п+1, на адресный вход блока пам ти 33 и блока посто нной пам ти 38 поступают адреса соответственно k+n+1 и Мд (n+l)-m. На второй управл ющий вход сумматора-вычитател  35 через элемент И 39, открытый единичным уровнем с выхода триггера 9, поступает си1- нал с выхода младшего разр да сумматора-вычитател  2. Если число на его выходе четное, то сумматор-вычитатель 35 включаетс  в режим сложени , иначе - в режим вычитани . Таким образом обеспечиваетс  умножение на (. По второму ТИ триггер 49 снова ус- тановитс  в нулевое состо ние, в счетчике 50 устанавливаетс  число и продолжаетс  вычисление коэффициента A(k -N,4-m) аналогично описанному выше . Вычисление коэффициента завершаетс , когда число на выходе счетчика 50 станет равным L, а на выходе сумматора kk сформируетс  число L+1, которое вызовет формирование единичного уровн  на выходе дешифратора +0, вычисленное значение коэффициента по этому уровню запи1 шетс  в блок 36 пам ти по адресу k Нд +m, который сформируетс  на блоке 47 умножени  и сумматоре iB. Коэффициенты пересчета счетчиков 50 и 51 равны соответственно L+1 и Мд, поэтому после записи коэффициен та по очередному ТИ счетчик 50 ус-. танавливаетс  в нулевое состо ние, а в счетчиках 51 и 52 устанавливают с  числа m и k , определ ющие номе следующего коэффициента. Сигнал переноса с выхода счетчика 50 сбрасыва в нулевое состо ние также сумматорвычитатель 35, подготавлива  его к вычислению следующего коэффициента. По последнему N (L+1)-y ТИ с выхода тактового генератора 48 блок вы числени  коэффициентов фильтрации устанавливаетс  в исходное состо ние , а в блоке Зб пам ти записаны вс коэффициенты фильтра, соответствующи частотной характеристике фильтра, записанной в блоке 33 пам ти. После этого можно записывать в этот блок пам ти новую частотную характеристику фильтра и производить перемножени коэффициентов фильтра с результатами . БПФ в умножителе 4. Адрес чтени  дл  блока 36 пам ти можно подавать с адресных разр дов выхода блока 3, определ ющих номер коэффициен та БПФ. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 первичного шума генерирует некоррелированные случайные числа со спектром, соответствующим белому шуму. Из этих чисел либо в самом генераторе 1, либо во входных цеп х блока (БПФ ) 3 в соответствии с известным методом фильтрации на основе алгоритма БПФ, называемым методом перекрыти  с накоплением, формируютс  перекрываюмдиес  секции длиной в N отсчетов таким образом, что М/Ыд первых отсчетов каждой секции повтор ет последних отсчетов предыдущей секции, а остальные М(Мд-1)/Мд отсчетов  вл ютс  вновь сформированными случайными числами. В формирующем цифровом фильтре 2 первичный шум фильтруетс : вычисл етс  преобразование Фурье от перекрывающихс  секций в блоке (БПФ/ 3, результаты преобразовани  Фурье перемножаютс  в умножителе i с коэффициентами фильтра, определ ющими его частотную характеристику, от результата пермножени  вычисл етс  ОБПф 312 в блоке (ОБПФ)5. N ()/N последних отсчетов результата ОБПф  вл ютс  очередными выходными отсчетами цифрового фильтра 2 и со скоростью, определ емой в соответствии с теоремой Котельникова в зависимости от верхней частоты формируемого случайного процесса, выдаютс  на вход цифроаналогового преобразовател  6, где превращаютс  в случайный процесс и поступают на вход испытываемого объекта. Всоответствии с известными свойствами случайных процессов спектр процесса на выходе системы совпадает с частотной характеристикой формирующего цифрового фильтра 2. Спектр случайного процесса на в,ыходе испытываемого объекта в результате вли ни  динамических характеристик объекта отличаетс  от спектра процесса на выходе системы. Так как динамические характеристики объ-: екта обычно заранее не известны, а также могут измен тьс  во врем  испытани , в системе производитс  коррекци  спектра выходного случайного процесса таким образом, чтобы спектр на выходе объекта соответствовал заданному . Дл  этого процесс с выхода объекта подаетс  через аналого-цифровой преобразователь 7 на анализатор 8 спектра (случайного процесса ). В блоке вычислени  частотной характеристики (фильтра )по измеренному спектру с выхода анализатора 8 спектра и заданному спектру с выхода блока 11 задани  спектра вычисл етс  нова  частотна  характеристика фильтра, учитывающа  фактическое вли ние динамических свойств испытываемого объекта с тем, чтобы получить на выходе объекта заданный спектр. По полученной частотной характеристике в блоке 10 вычисл ютс  новые значени  коэффициентов цифрового фильтра 2, в результате чего изменитс  его частотна  характеристика и спектр формируемого случайного процесса. Аналогичным образом в процессе работы системы корректируетс  спектр случайного процесса изменении динамических свойств объекта во врем  испытаний. Использование предлагаемого устройства дл  виброиспытани  изделий сложной техники на широкополосную случайную вибрацию дает возможность

увеличить скорость перестройки спек ,тра случайного процесса более, чем в дес ть раз, а в случае формировани  случайных процессов с другими видами спектра выигрыш по быстродействию перестройки спектра может быть

Г

значительнб больше. При этом за счет использовани  на входе цифрового фильтра 2 поднораар дного шума устран ютс  искажени  веро тностных характеристик формируемых случайных процессов.

Л

Фиг.1

Claims (5)

1. (5Й) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ С ЗАДАННЫМ СПЕКТРОМ, содержащее генератор первичного шума, цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства, блок задания .спектра, вход которого является входом задания спектра устройства^ блок вычисления коэффициентов фильтрации, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и точности формирования случайного процесса с заданным спектром, оно содержит блок преобразования Фурье, умножитель, блок обратного преобразования Фурье, аналого-цифровой преобразователь, анализатор спектра и блок вычисления частотной характеристики, причем выходы генератора первичного шума соединены с входами блока преобразования Фурье, вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу анализатора спектра, выход которого подключен к первому информационному входу блока вычисления частотной характеристики, второй информационный вход блока вычисления частотной характеристики подключен к выходу блока задания спектра, первый, второй и третий вы-. . ходы блока вычисления частотной характеристики подключены к первому, второму и третьему информационным входам блока вычисления коэффициентов фильтрации, выход коэффициента и выход номера коэффициента блока преобразования Фурье подключены соответственно к первому входу умножителя и четвертому информационному входу блока вычисления коэффициентов фильтрации, выход бл.ока вычисления коэффициентов фильтрации подключен к второму входу умножителя, выход /. умножителя подключен к входу блока обратного преобразования Фурье, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, управляющие входы генератора первичного шума, блока вычисления частотной характеристики и блока вычисления коэффициентов фильтрации подключены к входу запуска устройства.

   <
2. 2. Устройство по п.1., о т л и чающееся тем, что генератор первичного шума состоит из генератора тактовых импульсов, делителя частоты, счетчика, регистра,'сдвигающего регистра, трех элементов· ИЛИ и двух элементов НЕ, причем управляющий вход генератора тактовых импульсов, установочный вход счетчика и управляющий вход занесения сдвигающего регистра подключены к управляющему входу генератора первичного шума, в выход генератора тактовых импульсов подключен к входу управления сдвигом сдвигающего регистра и через делиSU „„1027723 \б2тт тель частоты - к счетному входу счетчика, выход переполнения счетчика подключен к синхронизирующему входу регистра, выход которого подключен к информационному входу сдвигающего регистра, выходы которого являются выходами генератора первичного шума.· и подключены соответственно·к входу регистра, к первому входу первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ - к первому входу второго элемента ИЛИ, соответствующий выход сдвигающего регистра подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ - к втррому входу первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ через третий элемент ИЛИ подключены к последовательному информационному входу сдвигающего регистра,
3. 3. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что анализатор спектра состоит из блока преобразования Фурье, двух квадраторов, сумматора и интегратора, причем вход блока преобразования Фурье в анализаторе спектра является входом анализатора спектра, а выходы действительной и мнимой частей коэффициента этого блока преобразования Фурье через первый и второй квадраторы подключены к входам сумматора, выход которого через интегратор подключен к выходу анализатора спектра.
4. 4. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем; что блок вычисления частотной характеристики состоит из делителя, блока умножения, регистра,счетчика,блока памяти и формирователя импульса, причем входы делителя и делимого делителя являются соответственно первым и вторым информационными входами блока вычисления частотной характеристики, выход делителя подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого ’подключен к выходу блока памяти, выход блока умножения подключен к информационному входу регистра, выход которого является первым выходом блока вычисления частотной характеристики и подключен к информационному входу блока памяти, выход счетчика является вторым выходом блока вычисления частотной характеристики и подключен к адресному входу блока памяти, вход формирователя импульса является первым информационным вхо дом блока вычисления частотной характеристики, выход блока формирования импульса является третьим выходом блока вычисления частотной характеристики и подключен к синхронизирующему входу' регистра, управляющему входу-блока памяти и счетному' входу счетчика, установочный вход которого является управляющим входом блока вычисления частотной характеристики.
5. 5. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок вычисления коэффициентов фильтрации состоит из двух блоков памяти, блока постоянной памяти, трех блоков умножения, двух сумматоров, трех сумматоров-вычитателей, трех счетчиков, регистра константы, триггера, дешифратора, элементов И, НЕ и тактового генератора, причем информационный вход, вход адреса записи и синхронизирующий вход первого блока памяти являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами блока вычисления коэффициентов фильтрации, вход адреса чтения и выход первого блока памяти подключены соответственно к выходу первого сумматора-вычитателя и первому входу первого блока умножения, второй вход и выход первого блока умножения подключены соответственно к выходу блока постоянной памяти и к информационному входу второго сумматора-вычитателя, управляющий вход и выход второго сумматора-вычитателя подключены соответственно к выходу элемента И и к информационному входу второго блока памяти, вход адреса чтения и выход второго блока памяти являются соответственно четвертым информационным входом и выходом блока вычисления коэффициентов фильтрации, вход адреса записи и управляющий вход второго блока памяти подключены соответственно к выходу первого сумматора и выходу дешифратора, запускающий вход тактового генератора является управляющим входом блока вычисления коэффициентов фильтрации, выход тактового генератора подключен к синхронизирующему входу второго сумматоравычитателя и к счетному входу триггера, выход триггера подключен к входу первого счетчика, к первому входу второго сумматора, к первому пходу элемента И, к управляющему входу третьего сумматора-вы- читателя и через элемент НЕ - к управляющему входу первого сумматоравычитателя, параллельный выход первого счетчика подключен к второму входу второго сумматора, выход переноса первого счетчика подключен кустановочному входу второго сумматора-вычитателя и к счетному входу второгосчетчика, параллельный выход второго счетчика подключен к первым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитателя, выход переноса второго счетчика подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому информационному входу первого сумматора-вычитателя и первому входу второго блока умноже1027723 ния, выход второго сумматора подключен к второму информационному входу первого сумматораувычитателя, к входу дешифратора и к первому входу тре тьего блока умножения, выход регистра константы подключен к вторым входам второго и третьего блоков умножения, выходы второго и третьего блоков умножения подключены к вторым информационным входам первого сумматора и третьего сумматора-вычитателя, параллельный выход третьего сумматора-вычитателя, подключен к адресному входу блока постоянной памяти, выход младшего разряда третьего сумматора-вычитателя подключен к второму входу элемента И.