Устройство для моделирования -мерного изотропного вектора

Устройство для моделирования -мерного изотропного вектора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиии

Социалистичесиии

Республик

О П И С А Н К Я <„, У5 ЦР

N3OSPE a S

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

/ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Занвлено 07.08.78 (21) 2654949/18-24 (51) Щ. Кд.

Ст 06 G 7/48 с присоединением заявки М

Гещдеротееинмй комитет

СССР ио делам изобретений и OTKphlTHR (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень И 28

Дата опубликования описания 30.07.80 (53) УД К681.325 (088.8) (72) Автор изобретения

K. A. Баборднн (7I ) Заявитель

Институт электродинамики AH Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ll -МЕРНОГО

ИЗОТРОПНОГО ВЕКТОРА изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для моделирования изотропных векторов в тт мерном пространстве, например, в процессе решения мономерных краевых задач методом Монте-Карло, Устройство может работать в составе специализированных гибридных вычислительных систем и с универсальной цифровой вычислительной машиной.

При решении многомерных краевых за10 дач методом Монте-Карло необходимо в характерные моменты вычислительного процесса моделировать тт -мерный изотропный вектор. При этом должен выпол15 няться ряд вычислительных операций в соответствии с определенным алгоритмом.

Построение специализированного моделирующего вычислительного устройства в

4 соответствии с этим известным алгоритмом выборок приводит к неприемлемо низкой его производительности.

Известно и доказано, что случайная (броуновская) траектория, начинакецаяся

2 в центре сферы, с вероятностью, равной единице, выходит на поверхность этой сферы, и точка выхода имеет равно:,;ерное распределение. Радиус-вектор с вершиной в этой точке определяет изотропное направление в пространстве, Броуновская траектория в и -мерном пространстве может моделироваться аппаратно путем интегрирования tl некоррелированных сигналов типа "белого шума", Известны генераторы белого шума с

П независимыми выходами, позволяющие получать тт каналов некоррелировакного шума $1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для моделирования случайного вектора, содержащее генератор шума, фильтры, сумматор. Однако, это устройство не позволяет воспроизвести свойства броуновского движения f2).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет

389 4

3 752 воспроизведения свойств броуновского движения.

Для достижения поставленной пели в устройство для моделирования rI -мерного изотропного вектора, содержащее генератор шума, сумматор, введены триггер, компаретор, блок умножителей и блок ин-. теграторов, входы которого соединены с выходачи генератора шума, а выходы блока интеграторов являются выходами уст- 1о ройства подключены ко входам блока умножителей соответственно, выходы кото рого соединены со входами су-мматора, выход которого соедичен с первым входом компаратора, второй вход которого соеди- 15 нен с источником опорного напряжения, а выход компаратора соединен с единичныч входом триггера, нулевой вход которого объединен с первым управляющим входом блока интеграторов и является 2О входом устройства, е выход триггера объединен со вторым управляющим входом блока интеграторов и явпяетс:я сигнальным выходом устройства.

Блок-схема предлагаемого устройства моделирования П -мерного изотрочного вектора, приведенная на чертеже, содержит генератор 1 шума с д некоррепированными каналами, блок и интеграторов

2, блок и умножителей 3, сумматор 4, ЭО компаратор 5, триггер 6, первый и второй управляющие входы 7, 8 блока П интеграторов 2, группу и выводов 9, являющихся выходами устройства, сигнапьцьгй вывод 10.

Ъ

Выходы генератора 1 шума подключены к выходам блока г1 интеграторов 2, выходы блока rl интеграторов 2 подключены к входам блока г, умножителей 3 .щ и к п выводам 9, выходы блока tl умножителей 3 подключены к входам суммаTOpG 4, B&IXOg CQMMQTOpQ 4 IIO

Начинается интегрирование и некоррелировенных сигналов "белого шума, поступеющих не входы блока и интеграторов

2. Напряжения,вырабатываемые на выхо-. дах интеграторов, соответствуют координатам,; частицы, совершающей броуновское движение из центре сферы с единичным радиусом. С помощью блока и умножителей 3 и сумматора 4 определяется квадрат расстояния "блуждающей частицы"

2 от центра сферы - Е, которое сравни(1 ( вается с единицей комператором 5, на первый вход которого поступает напряжение, A пропорциональное 2 я на второй вход

4 подается единичное напряжение U °

Блуждание частицы продолжается до

Е, выхода ее на поверхность сферы, когда

)э 2

=1. Зтот момент фиксируется компаратором 5, сигнал с выхода которого поступает на единичный вход триггера 6, переводя ег о в единичное состояние. Сигчяп с единичного выхода триггера 6 поступает одновремечно по цепи обратной связи на первый управляющий вход 7 блока и интеграторов 2, переводя их в режим запоминания, и на сигнальный вывод

10, оповещая об окончании процессе формирования координат единичного П -черного изотропного вектора, представляемых в данный момент напряжениями на группе и выводов 9. Эти напряжения подаются или на входы соответствующих блоков специализированной гибридной вычислительной системы, ипи в универсальную цифровую вьггислительную машину — по ее каналам связи с внешними устройствами.

Дпя моделирования следующих случайных И -черных векторов процесс повторяется соответствующее число раз в той же последовательности.

Предлагаемое устройство для моделирования a -мерного изотропного вектора обладает более высоким быстродействием, по сравнению, например, с гипотетическим специализированным моделирующим вычислительным устройством, реализующим известный метод выборок=

Устройство работает следующим образом.

На второй управляющий вход 8 блока и интеграторов подается управляющий импульс, переводящий интеграторы в режим интегрирования, с предварительной установ кой на них нулевых начальных условий, и устанавливающий триггер 6 в нулевое состояние.

Анализ показывает, что среднее время моделирования одного г1 -мерного вектора предлагаемым устройством с равномерностью распределения, удовлетворяющей практике решения краевых задач, при попо»е частот генератора "белого шума (0-5 мГц в соответствии с техническими возможностями современной элементной базы) не превышает О, 1 мс.

5 752389 6

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я компаратора, второй вход которого соедиУстройство для моделирования и -мер- нен с источником опорного напряжения, а

Ного иэотпопного вектопа, содержащее ге- выход компаратора соединен с единичным нератор шума и сумматор, о т л и ч а — входом триггера, нулевой вход которого ю щ е е с я тем, что, с целью расшире- объединен с первым управляющим входом ния функциональных воэможностей устрой- блока интеграторов и является входом устства эа счет воспроизведения свойств бро- ройства, а выход триггера объединен со уновского движения, оно содержит триггер, вторым управляющим входом блока интекомпаратор, блок умножителей и блок ин- граторов и является сигнальным выходом теграторов, входы которого соединены с g устройства. выходами генератора шума, а выходы бло- Источники инфор мании, ка интеграторов являются выходами уст- принятые во внимание при экспертизе ройства и подключены ко входам блока ум- 1. Бобнев М. П. Генерирование случайножителей соответственно, выходы кото- ных сигналов. М., Энергия», 1971. рого соединены со входами сумматора, 1s 2. Авторское свидетельство СССР выход которого соединен с первым входом М 391577, кл. 9 06 G 7/52, 1972.

Составитель А. Карасов

Редактор Н. Ковальчук Техред И. Асталош Корректор Г. Решетник

Заказ 4751/10 Тираж 751 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4