SU1034035A1

SU1034035A1 - Random process generator

Info

Publication number: SU1034035A1
Application number: SU823414288A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Якубенко
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1983-08-07

Abstract

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА , содержащий генератор импульсов , выход которого соединен со счетным входом первого делител частоты , датчик случайных чисел, первый выход которого соединен с установочным входом счетчика, выход которого соединен с входом первого блока пам ти, отличаю-щийс тем, что, с целью повышени .точности генератора, введены второй и третий блоки пам ти, второй делитель частоты и два преобразовател код-напр жение, выход первого делител частоты соединен со счетным входом счетчика и счетным входс л второго делител частоты, выход которого соединен с синхронизирующимвходом счетчика и входом датчика случайных чисел, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами второго и третьего блоков пам ти, первый и второй выходы второго блока пам ти соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго делителей частоты, выход первого блока пам ти через первый преобразователь коднапр жение соединен с управл ющим входом второго преобразовател коднапр жение , выход- которого вл етс выходом генератора, выход третьего блока пам ти соединен с информацион- g ным входом второго преобразовател код-напр жение. ;о 4 О 00 елA GENERATOR OF A RANDOM PROCESS, containing a pulse generator, the output of which is connected to the counting input of the first frequency divider, a random number sensor, the first output of which is connected to the installation input of the counter, the output of which is connected to the input of the first memory block, characterized by increase the generator accuracy, the second and third memory blocks, the second frequency divider and two code-voltage converters are introduced, the output of the first frequency divider is connected to the counting input of the counter and the counting input of the second case frequency bodies whose output is connected to the clock input of the counter and the random number sensor input, the second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the second and third memory blocks, the first and second outputs of the second memory block are connected respectively to the control inputs of the first and second frequency dividers , the output of the first memory block through the first converter, the voltage code is connected to the control input of the second converter code voltage, the output of which is the generator output, the output Another storage unit is connected to the information input of the second code-voltage converter. ; about 4 o 00 ate

Description

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано при tiocTpoeHMH имитационномодулирующей аппаратуры дл решени задач исследовани и оптимизации , структурно сложных систем, дл испытв-ний на вибрационные и другие воздействи .The invention relates to computing and can be used with tiocTpoeHMH simulation modulating equipment for solving research and optimization problems, structurally complex systems, for testing for vibration and other effects.

Известно устройство, содержаидее блок генераторов первичного нормального шума, блок формирующих фильтров , сумматор и нелинейный безйнер- ционный преобразователь, позвол ющее формирование случайного процесса с произвольной функцией спектральной плотности мощности в фикси рованном диапазоне частот П.A device is known that contains a block of primary normal noise generators, a block of shaping filters, an adder and a nonlinear non-inertial converter that allows the formation of a random process with an arbitrary function of the spectral power density in a fixed frequency range P.

Недостатки устройства - сложност технической реализации за счет множества генераторов первичного нормального шума и формирующих фильтров, ограниченность частотного диапазона и низка точность воспроизведени заданной функции спектральной плотности мощности.The drawbacks of the device are the complexity of technical implementation due to the plurality of generators of primary normal noise and shaping filters, limited frequency range and low reproduction accuracy of a given function of the spectral power density.

Известно также устройство, содержащее генератор случайных чисел, группу генераторов импульсов, группу счетных триггеров и группу элементов И, многовходовую схему ИЛИ, регистр, сумматор, блок пам ти, два счетчика и циклический регистр сдвига 2.It is also known a device comprising a random number generator, a group of pulse generators, a group of counting flip-flops and a group of elements AND, a multi-input OR circuit, a register, an adder, a memory block, two counters and a cyclic shift register 2.

Недостатками устройства вл ютс низкое быстродействие, так как один Отсчет выходного процесса формируетс путем последовательного суммировани совокупности коэффициентов тем большей, чем больше требуетс точность, сложность техническо реализации при необходимости обеспечени высокой точности, так как при этом устройство содержит большее количество генераторов импульсов , триггеров и элементов И, низка точность при малых аппаратурных затратах.The drawbacks of the device are low speed, since one Countdown of the output process is formed by successively summing the totality of coefficients, the greater the greater the need for accuracy, the complexity of technical implementation when it is necessary to ensure high accuracy, since the device contains a greater number of pulse generators, triggers and elements And, low accuracy at low hardware costs.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс генератор случайного процесса, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, датчик случайных чисел , счетчик и блок пам ти. Указанные блоки соединены последовательно второй вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, выход блока пам ти вл етс выходом устройства . Работу устройства можно представить как последовательность циклов, на каждом из которых путем последовательного циклического чтени информации иэ блока пам ти, начина со случайного в начале цикла адреса, формируетс отрезок реализации процесса. Формируемый устройством процесс представл ет собой последовательность склеенныхThe closest in technical essence to the present invention is a random process generator comprising a pulse generator, a frequency divider, a random number sensor, a counter, and a memory block. These blocks are connected in series with the second input of the counter connected to the output of the pulse generator, the output of the memory block is the output of the device. The operation of the device can be represented as a sequence of cycles, on each of which by sequential cyclic reading of information from the memory block, starting with a random at the beginning of the address cycle, a segment of the process implementation is formed. The process generated by the device is a sequence of glued

.отрезков одной периодической Функ1ЦИИ со случайными начальными фазами . В блок пам ти записываетс период полигармонической функции, представл ющей собой сумму гармонических функцийс частотами, кратными самой низкочастотной гармони еской функции, и с определенными соотношени ми амплитуд. При этом функци спектральной плотности мощности формируемого процесса аппроксимируетс суммой компонентных функций типа (.sinx/x с равной шириной основных лепестков, сдвинутых по час тоте с равномерным шагом, с весами, пропорциональными амплитудам соот ветствующих им гармоник 3.One periodic function function with random initial phases. The memory block records the period of the polyharmonic function, which is the sum of harmonic functions with frequencies that are multiples of the lowest-frequency harmonic function, and with certain amplitude ratios. In this case, the function of the spectral power density of the process being formed is approximated by the sum of component functions of the type (.sinx / x with an equal width of the main lobes shifted in frequency with a uniform pitch, with weights proportional to the amplitudes of the corresponding harmonics 3.

Недостатком известного устройств вл етс низка точность воспроизведени заданных функций спектральной плотности мощности.A disadvantage of the known devices is the low reproducibility of the specified functions of the power spectral density.

Целью изобретени - повышение точности задани функции спектральной плотности мощности формируемого процесса,The aim of the invention is to improve the accuracy of setting the function of the power spectral density of the formed process,

Поставленна цель достигаетс тем, что в генератор случайного процесса , содержащий генератор импульсов , выход которого соединен со счетным входом первого делител частоты . Датчик случайных чисел, первый выход которого соединен с установочным входом счетчика, выход которого соединен с входом первого блока пам ти, введены второй и третий блоки пам ти, второй делитель частоты и два преобразовател коднапр жение , выход первого делител частоты соединен со счетным входом счетчика и счетным входом второго делител частоты, выход которого соединен с синхронизирующим входом счетчика и входом датчика случайных чисел, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами второго и третьего блоков пам ти, первый и второй выходы второго блока пам ти соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго делителей частоты , выход, первого блока пам ти через первый преобразователь коднапр жение с управл ющим входом второго преобразовател код-напр жение , выход которого вл етс выходом генератора, выход третьего блока пам ти соединен с инфорвлационным входом второго преобразовател код-напр жение.The goal is achieved by the fact that a random process generator comprising a pulse generator, the output of which is connected to the counting input of the first frequency divider. A random number sensor, the first output of which is connected to the installation input of the counter, the output of which is connected to the input of the first memory block, the second and third memory blocks, the second frequency divider and two code converters are input, the output of the first frequency divider is connected to the counting input of the counter and the counting input of the second frequency divider, the output of which is connected to the synchronizing input of the counter and the input of the random number sensor, the second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the second and third blocks the memory, the first and second outputs of the second memory block are connected respectively to the control inputs of the first and second frequency dividers, the output of the first memory block through the first converter, the code voltage to the control input of the second code-voltage converter, the output of which is output generator, the output of the third memory block is connected to the information input of the second code-voltage converter.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого генератора.The drawing shows the block diagram of the proposed generator.

Генератор содержит генератор 1 импульсов, первый делитель 2 частоты , счетчик 3, первый блок 4 пам ти лервый преобразователь код-напр жение 5, второй преобразователь код-напр жение б, датчик 7 случайных чисел, второй блок 8 пам ти, второй делитель 9 частоты и третий блок 10 пам ти.The generator includes a pulse generator 1, a first frequency divider 2, a counter 3, a first memory block 4, a first code-voltage converter 5, a second code-voltage converter b, a random number sensor 7, a second memory block 8, a second frequency divider 9 and a third memory block 10.

Сущность генерации устройством случайного процесса заключаетс в формировании примыкающих друг к другу отрезков гармонических сигналов со случайно измен ющейс ът отрезка к отрезку длительностью, частотой, фазой и амплитудой. Формирование гармонической функции сзсуадествл етс путем преобразовани в напр жение электрического сигнала преобразователем 5 циклически считываелюй . из блока пам ти 4 последовательности кодов, описывакщей один период гармонической функции с частотой , определ емой заданным коэффициентом пересчета делител 2 частоты , адреса чтени последовательности фо 1ируютс счетчиком 3.The essence of the generation of a random process by a device is the formation of adjacent segments of harmonic signals with a randomly varying segment of duration, frequency, phase and amplitude. The formation of a harmonic function is predetermined by converting an electrical signal into the voltage by the converter 5 in a cyclically readable manner. from the memory block 4 of the code sequence describing one period of the harmonic function with the frequency determined by the specified frequency divider recalculation factor 2, the reading addresses of the photo sequence are counted by the counter 3.

Формирование нового отрезка начинаетс после выработки на выходе делител 9 частоты очередного импульса . По этому импульсу счетчик 3 устанавливаетс в равноверо тное случайное состо ние путем записи в него случайного равномерно распределенного числа с выхода 1 датчикаThe formation of a new segment begins after generation at the output of the divider 9 of the frequency of the next pulse. According to this pulse, the counter 3 is set to the uniformly random state by writing to it a random uniformly distributed number from the output 1 of the sensor.

7случайных чисел, чем обеспечиваетс задание случайной начальной фазы отрезка гармонической функции с равномерньм распределением на периоде повторени гармонической функции . После выработки импульса на выходе делител 9 частоты на выходы II и III датчика 7 .случайных чисел поступают два новых случайных числа При этом из блока 8 пам ти по адресу , определ емому кодом случайного числа с выхода II датчика 7 случайных чисел, считываютс два кода. Первый код задаёт коэффициент пересчета делител 2 частоты, т.е. частоту считывани кодов из блока 4 пам ти и, следовательно, частоту формируемого отрезка гармонической функции.7 random numbers, which ensures the assignment of a random initial phase of a segment of a harmonic function with a uniform distribution over the repetition period of a harmonic function. After generating a pulse at the output of the divider 9 frequency, two new random numbers are sent to the outputs II and III of the sensor 7. Random numbers are received from memory block 8 at the address determined by the random number code from the output II of the sensor 7 of random numbers, two codes are read. The first code sets the factor of recalculation of the divider 2 frequencies, i.e. the frequency of reading codes from memory block 4 and, consequently, the frequency of the generated harmonic function segment.

Второй код, считываемый из блокаThe second code read from the block

8пам ти, задает коэффициент пересчета делител 9 частоты- и определ ет количество дискретных отсчетов данного отрезка гармонической функции Nj . По циклически считываемой начина со случайного адреса, последовательности кодов из блока 4 пам ти на выходе преобразовател код напр жение 5 формируетс электрический сигнал отрезка гармонической функции с нормированной амплитудой (посто нной от отрезка к отрезку ), ,поступающей на вход опорного напр жени преобразовател код-напр жение б. На вход преобразовател 6 поступает код из чейки блока 10 ,пам ти с адресом, определ емым кодом случайного числа с третьего8, sets the conversion factor of the frequency divider 9, and determines the number of discrete samples of a given segment of the harmonic function Nj. A cyclically readable start from a random address, a sequence of codes from memory block 4 at the output of the converter, voltage 5, forms an electrical signal of a harmonic function segment with a normalized amplitude (constant from segment to segment), supplied to the reference voltage converter voltage b. The input of the converter 6 receives the code from the cell of block 10, a memory with the address determined by the random number code from the third

выхода датчика 7 случайных чисел. При этом на выходе преобразовател код-напр жение 6 получают сигнал, - поступающий на вход Т опорного напр жени с амплитудой, пропорциональной коду на входе II, т.е. формируемый отрезок гармонической функции со случайной амплитудой. Прербразователь код-напр жение б выполн ет функции усилител с цифровым управлением коэффициентом управлени .sensor output 7 random numbers. At the same time, at the output of the converter, code-voltage 6 receives a signal, - arriving at the input T of the reference voltage with an amplitude proportional to the code at the input II, i.e. forming a segment of a harmonic function with a random amplitude. The code-voltage converter serves as an amplifier with a digital control coefficient control.

Таким образом, на выходе устройства формируетс п|хэцесс, состо щий из при№лкающих отрезков гармоничес- ких функций со случайными от отрезка к отрезку частотой и длительностью , случайной, равномерно распределенной на периоде повторени , фазой и случайной амплитудой. Частота и св занна с ней длительностьThus, at the output of the device, an хhecess is formed, consisting of adding segments of harmonic functions with a frequency and duration random from segment to segment, random, uniformly distributed throughout the repetition period, phase and random amplitude. Frequency and duration associated with it

0 отрезков гармонических функций принимают М произвольных значений, задаваемых записанным в блок 8 пам ти кодами с веро тност ми, опреде- / л емьми законом распределени чисел0 segments of harmonic functions take M arbitrary values given by codes written in block 8 of memory with probabilities determined by the law of distribution of numbers

5 на выходе 11 датчика 7 случайных чисел. Величина М определ етс емкостью блока пам ти 8. Амплитуда :отрезков гармонических функций принижает U произвольных значений,5 at the output 11 of the sensor 7 random numbers. The magnitude M is determined by the capacity of the memory block 8. Amplitude: the segments of harmonic functions reduce U arbitrary values,

rt задаваемых кодами, записанными вrt are given by codes written in

блок 10 пам ти с веро тност ми, опрэ|дел емыми законом распределени чисел на выходе III датчика случайных чисел.memory block 10 with probabilities determined by the law of the distribution of numbers at the output III of the random number sensor.

Функци спектральной плотностиSpectral density function

мощности представл ет собой, компо- i зицию компонентных функций (sjn х/х) с произвольным требуемым положением по оси частот (определ етс параметром , с произвольной требуемой шириной основного лепестка ( определ етс параинетром oi)c весами, равными произведению дисперсии амплитуд на веро тности по влени соответствующих гармоник. Вариаци параметров R,; и d обеспечивает воспроизведение заданной функции спектральной плотности мощности ;с,найбольшей точностью.Закон распре-., делени случайных чисел по .выходу Ill датчика 7 случайных чисел не вли ет на форму функции спектральной платности мощности, а только на общий уровень мощности. Это позвол ет независимо управл ть спектральными и BejxjHTHOCTHbiMH свойствами процёс- ,power is a composition of component functions (sjn x / x) with an arbitrary desired position along the frequency axis (determined by the parameter, with an arbitrary required width of the main lobe (determined by the parainetra oi) with weights equal to the product of the amplitude dispersion by of the appearance of the corresponding harmonics. Variation of the parameters R ,; and d ensures the reproduction of a given function of the spectral power density; with the highest precision. The law of distribution, division of random numbers according to the output Ill of the sensor 7 random numbers is not affects the shape of the spectral power pay function, but only on the overall power level. This allows you to independently control the spectral and BejxjHTHOCTHbiMH properties of the process-,

са. Форма функции спектральной плотности задаетс законом распределени потока случайных чисел по выходуII датчика 7 случайных чиселsa The shape of the spectral density function is given by the law of the distribution of a stream of random numbers at output II of the sensor 7 random numbers

и массивом информации в блоке 8and an array of information in block 8

пам ти. Закон распределени случайных чисел по выходу III датчика 7 случайных.чисел и массив информации в блоке пам ти 10 определ ют общийmemory The distribution law of random numbers over the output III of the sensor 7 random numbers and the array of information in the memory block 10 determine the total

уровень мощности и закон распределе-.power level and distribution law -.

Claims

A random process generator, comprising a pulse generator, the output of which is connected to the counting input of the first frequency divider, a random number sensor, the first output of which is connected to the installation input of the counter, the output of which is connected to the input of the first memory unit, characterized in that, for the purpose of improve the accuracy of the generator, introduced the second and third storage units, a second frequency divider ⁴ and the two code-converter voltage output of the first frequency divider is connected to the counting input of the counter and the counting input of the second divider ca cots, the output of which is connected to the synchronizing · counter input and the input of the random number sensor, the second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the second and third memory blocks, the first and second outputs of the second memory block are connected respectively to the control inputs of the first and second frequency dividers, output the first block of memory through the first converter code voltage is connected to the control input of the second converter code voltage, the output of which is the output of the generator, the output of the third block p RAM memory is connected to the data input of the second voltage-code converter.

with

4 ^ sl