在變頻器與電動機控制裡,因為早期技術沒有現在這麼發達,微處理器無法提供較高頻率的PWM載波訊號,透過低頻的載波訊號(carrier)所產生的參考波訊號(Reference)會有諧波(Harmonics)的影響,為了去除低頻時的諧波影響,在此採用隨機變動頻率的方式將諧波打散。然而在微處理器的世界裡要產生隨機變動的基本條件,必須要能夠產生隨機的變數,一般微處理器都內含隨機亂數產生器,但相對的所需花費的時間也隨之增加,為了能夠達到較高頻率的載波輸出,降低微處理器的運算負擔,我找了找關於隨機亂數的方法有哪些,了解其中之奧妙後,發現在隨機亂數的這個世界裡真的很壯觀,礙於太多方法、太多做法,在此介紹我所採用的方法及其相關簡單的介紹,讓想了解的人也能夠在短時間內有些概念,若需要更詳細的探討,則需從關鍵字中去查詢。
隨機亂數(Random Numbers):
1. 是離散式事件模擬最基本的成分。
2. 被用於隨機產生事件的時間及其他統計上的隨機變數(Random variables)。
虛擬隨機亂數(Pseudo-Random Numbers):
一般俗稱的隨機亂數,均為「虛擬化」,即是利用已知的序列原理,產生出一系列在0與1之間具有獨立性的數值。因為產生序列的方法已知,當然就不是所謂真正的隨機亂數。
隨機亂數的性質:
1. 隨機亂數並非真正亂數,而有一定的統計性質。
2. 隨機亂數必須具有兩項重要的統計性質
均勻性(uniformity)
獨立性(independence)
3. 每一個隨機亂數Ri可說是從0與1之間的連續均勻分佈(uniform distribution)之中抽取出的獨立樣本。
均勻性與獨立性的特性:
若0與1之間被切割成n個等長之區間,且N為觀察次數,則在某一區間的期望觀察數(平均數)為N/n。
虛擬化的隨機數產生器設計考量:
1. 通常隨機亂數均由電腦所產生,一般稱為「隨機亂數產生器(Random Number Generator)」。
2. 虛擬化的隨機數產生器設計常考慮有下列一些特性:
產生器必須「要快」
產生器必須「具可攜性且可適用於不同電腦、不同程式語言」
產生器必須「足夠長的週期」
產生器必須「可複製」
產生器必須「產生的亂數須具0與1之間的均勻性與統計上的獨立性」
隨機亂數產生的方法:
Linear Congruential Generator(LCG,線性同餘法)
Mixed LCG
Multiplicative LCG
Prime Moduls Multiplicative LCG(PMMLCG)
此篇資料參考源至”清華大學工業工程與工程管理系電腦整合製造研究室 copyright 2001 林則孟“