Метод апаратурною імітації випадкових чисел,
що відносяться до нечітких множинам b>
p>
А.Ф. Гришко, А.А.
Маргелов, А.В. Маргелов p>
Одним з важливих етапів
розробки різних зразків техніки, систем управління і регулювання
є вивчення їх функціонування в умовах випадкових факторів. p>
Особливий клас в техніці
імітації випадкових факторів утворюють генератори випадкових чисел, що відносяться до
нечітким множинам (ГВЧ НМ) [1,2]. Однак, відомі генератори [2,3,4] складні
і мають низьку надійність. p>
Пропонується структура
ГВЧ НМ, що реалізує метод формування нечітких чисел, який відповідає способу
налаштування апаратури на значення параметрів, заданих нечітко. На рис.1
представлена діаграма, пояснює принцип реалізації зазначеного методу і
роботу пропонованого генератора. p>
Нехай з деякої точки
Х = 0 параметр Х збільшується дискретно з кроком, що має постійну Х і випадкову складові, де i --
номер кроку. Вважаємо, що нечітка мета досягається, якщо поточне значення Х
потрапляє в інтервал [, ]. Це буде здійснюватися за такими правилами. P>
Одночасно з черговим
кроком проходження до інтервалу розігрується випадковий рівень - функція
приналежності типу зразкового рівності, що визначається рівнянням: p>
за а- p>
при а (1)
при a + p>
М (Х) = p >
де а і - відповідно
середнє значення і полуразмах носія функції приналежності. p>
Для кожного поточного
значення Х у відповідності з рівнянням (1) визначаємо значення М (Х) функції
приналежності і порівнюємо з випадковим рівнем . p>
При виконанні умови
М (Х) (2) приймаємо рішення, що поточне значення Х потрапило в
інтервал [, ]. p>
На рис.2 представлена
структурна схема генератора випадкових чисел, що реалізує запропонований метод,
яка містить генератор одиночного імпульсу 1, лічильник імпульсів 2, елементи
пам'яті 3,4 і 5, генератор тактових імпульсів 6, датчик рівномірно
розподілених чисел 7, суматор 8, регістр пам'яті 9, що накопичує суматор
10, постійний запам'ятовуючий пристрій 11, елементи порівняння 12 і 13. P>
Генератор працює
наступним чином. Генератор 1 формує одиночний імпульс, під дією якого
лічильник 2 і суматор 10 обнуляються, а генератор 6 запускається. Лічильник 2
починає підраховувати тактові імпульси генератора 6. Крім того, з кожним
тактовим імпульсом на виході датчика 7 формуються числа , рівномірно розподілені в інтервалі [0,1], які
надходять безпосередньо на вхід суматора 8 і через елемент 4, час затримки
якого дорівнює одному періоду проходження імпульсів генератора 6, на вхід
елемента порівняння 12. p>
Число з виходу датчика 7
підсумовується в суматорі 8 з постійною величиною Х, а результат їх суми за тактовою імпульсу (при
необхідності з затримкою) заноситься в суматор 10. p>
Оскільки сигнал на
виході "менше або дорівнює" елемента 13 та вході завдання знака підсумовування
суматора 10 відповідає логічній "1", суматор 10 працює в режимі
підсумовування. Описані процеси повторюються, і число на виході суматора 10
збільшується, залишаючись випадковим. p>
Код числа Х з виходу
суматора є адресним кодом для постійного пристрою, що запам'ятовує 11,
на виході якого формується значення М (Х) функції приналежності в
відповідності з рівнянням (1). p>
Значення цієї функції
надходить безпосередньо на входи елементів 12 і 13, через елемент 5, час
затримки якого дорівнює одному періоду проходження імпульсів генератора 6, на
інший вхід елемента 13. На іншому вході елемента 12 формується випадковий
рівень . Оскільки числа на виході датчика некорреліровани, цей рівень
формується за допомогою елемента 4 шляхом затримки числа з виходу датчика 7 на
один період проходження імпульсів генератора 6, тобто . Елемент 12 здійснює перевірку виконання умови (2) і якщо
ця умова не виконується, то сигнал на виході "менше або дорівнює" цього
елемента відповідає логічному "0" 6 і генератор продовжує формувати
тактові імпульси. Якщо ж ця умова виконується, що означає попадання
числа Х в інтервал [, ], то сигнал на виході елемента 12 змінюється на логічно
інверсний "1" і генератор 6 припиняє формувати тактові імпульси. p>
У результаті на виходах
генератора формуються два числа (на виході лічильника 2 і виході суматора 10).
Перше з них відповідає нечіткому значенням інтервалу часу, необхідного
для досягнення поставленої мети, а другий - нечіткому значенням результату
налаштування. p>
На відміну від відомих
запропонований метод (алгоритм) дозволив створити простий за своєю структурою
генератор випадкових чисел, у якого напрацювання на відмову в 1.5 рази більше, ніж
на аналогічні. p>
Список
літератури h2>
В.Н. Четвериков, Е.А.
Бакановіч. Стахостіческіе обчислювальні пристрої систем моделювання. М.:
Машинобудування, 1989. P>
Ймовірнісні автомати і
їх застосування. Сб.ст. під ред. Р.Г. Бухаріва Изд-во Казанського університету,
1986. P>
Е.В. Борисов, С.М.
Воробйов, Е.С. Єгоров. Генератор випадкових чисел. Авт. свід. 1605230, кл. GOGG
7/58, бюл. № 41, 1990. P>
Г. Хан, С. Шапіро.
Статистичні моделі в інженерних задачах. М.: Світ, 1967. P>