Подсакажите как правильно генерить случайное число в ПЛК1хх?
Вид для печати
Подсакажите как правильно генерить случайное число в ПЛК1хх?
Вот основа алгоритма:
uint NextUInt()
{
uint t= (x^(x<<11));
x=y;
y=z;
z=w;
return (w= (w^(w>>19))^(t^(t>>8)));
}
перед использованием необходимо инициализировать переменные t,x,y,z,w. Это можно сделать по часам, анализируя данные в файлах - к примеру Log.txt и debug.txt или просто храня посл. значения в retain.
Алгоритм считается достаточно хорошим с периодом повторяемости 2^50 и высокой скоростью.
uint NextUInt()
{
uint t= (x^(x<<11));
x=y;
y=z;
z=w;
return (w= (w^(w>>19))^(t^(t>>8)));
} - это на сях? а можно в следующие разы листинк из кодесиса как бы раздел форума носит название "Среда программирования CoDeSys" (хотя меня лично устроит и на паскале :-)
^ - это пoбитoвoе исключеннoе OR?
<< - это пoбитoвый сдвиг влевo?
>> - это пoбитoвый сдвиг вправo?
И какие типы переменных t, w, x, y?
P. S. а так хотелось что нибудь по проще :-( но влюбом случае разберёмся :-)
На С.
^ - это пoбитoвoе исключеннoе OR?
<< - это пoбитoвый сдвиг влевo?
>> - это пoбитoвый сдвиг вправo?
Именно так. Число после побитового сдвига - на сколько бит.
Тип всех переменных - DWORD.
Проще - сразу падает качество генерируемых случ. чисел :(
Забыл сказать - реализуйте не виде функции, а в виде функционального блока, чтобы значения переменных t,x,y,z,w сохранялись!
Большое спасибо за помощь. Пошёл сдвигать биты :-) и тд. и тп.
если у кого-то возникли проблемы - держите.
Значения инициализируются из внутренних часов => работать будет только в ПЛК и с подключенной syslibtime
Еще один простенький генератор случайных чисел в CoDeSys.
Чегой-то не работает.Цитата:
Сообщение от Игорь Петров
Может смысл его работы подскажете?
Там единственная строка ответственная за генерацию
Чисто математически при любом х ответ 0Код:(*собст-но генератор*)
x := x*170 - 251 *(x * 170/251);
______
Хм. Сорри. Работает. (Сначала неправильно скопировал)
Особенности целочисленного округления чтоль...
Игорь, спасибо большое. очень помогло.
Игорь , ваш генератор работает прикольно , но каждые секунд 20 повторение идет - хорошо видно если передавать выход в панель и строить график ....
Все ГСЧ так работают. Вся разница в длине цикла.Цитата:
Сообщение от вут
Вот например к чему приводил плохой ГСЧ в Google Chrome: https://medium.com/@betable/tifu-by-...m-f1c308c4fd9dЦитата:
Сообщение от Вольд
Кто-нибудь пробовал реализовывать xorshift128plus?
У xorshift128plus период 2128-1, и этого должно хватить с запасом.
К слову, xorshift128plus используется в большинстве браузеров (в Chrome, Safari, FireFox точно) для Math.random().
Собственно, код:
Код:/* The state must be seeded so that it is not everywhere zero. */
uint64_t s[2];
uint64_t xorshift128plus(void) {
uint64_t x = s[0];
uint64_t const y = s[1];
s[0] = y;
x ^= x << 23; // a
s[1] = x ^ y ^ (x >> 17) ^ (y >> 26); // b, c
return s[1] + y;
}
в оскат есть рандомная функция, а тему подняли аж из 2007 года, к ней у кого то есть претензии?
В оскат практически наверняка палёная рандомная функция.Цитата:
Сообщение от capzap
Использование неправильных рандомных функций запросто может приводить к неправильным вычислениям и т.п.
Вот одна: https://github.com/simsum/oscat/blob/master/RDM.EXP, вот вторая: https://github.com/simsum/oscat/blob/master/RDMDW.EXP
Ни там, ни там нет ссылок на алгоритм.
А факт того, что они используют "умножение на e и на pi" намекает на то, что это "наколеночная реализация" и, что вообще никто никогда не тестировал результат этих функций на случайность.
В этом плане, xorshift128plus выглядит гораздо лучше. Проверенный алгоритм, много где используется, без привлечения float математики.
Снимаю шляпу перед Вольдом - наступил тот момент, когда я с ним согласен - нужен рефери.
Знаете что в этой ситуации более всего огорчает? Столько времени и ресурсов грамотных и нужных людей потрачено не конструктивно. Это очень жаль.
К сути.
1. Сообщения удалил. По понятным причинам. Если они для кого то ценны - могу вынести их в отдельную тему - там можно будет продолжить соревнования.
2. В любом случае призываю общаться без перехода на личности. В ЛЮБОМ СЛУЧАЕ. Я понимаю, что все участвовавшие пытались доказать свою правоту, и заставить аппонента признать ее из лучших побуждений. Но не забывайте, что правды всегда две. А признавать свою неправоту не любит никто.
Правда 1. Есть прикладные задачи в АСУ ТП. С 99% вероятности для них хватит существующих генераторов в Oscat или приведенной Игорем Петровым (очень сильный и грамотный специалист с огромным опытом реальных внедрений). С этим невозможно спорить. С определенной вероятностью они не проходят специфические тесты. С определенной вероятностью повторяют значения. Но если этого достаточно - значит так тому и быть. Напоминаю первое правило автоматизации: работает - не лезь :)
Правда 2. Любые прикладные задачи все-равно строятся на математике. И хорошо, что у нас есть люди, которые готовы нам эту "математику" предоставлять. Хорошо, когда они указывают на слабые места наших алгоритмов. Плюс данное указание могут увидеть спецы, в чьих задачах это действительно критично.
Но при этом никто не говорит, что надо все бросить и переделать. Посчитал AI данные аргументы полезными для улучшения своего алгоритма - улучшил. Не посчитали так в OSCAT - не будут улучшать :)
Давайте попробуем синергитически использовать энергию и ресурсы друг друга.
И еще раз прошу перестать скатываться на личности. Мы все тут специалисты. Кто-то сильней в одном, кто-то в другом. Кто-то слабее. Но все достойны уважительного отношения.
Остались от темы рожки да ножки ;), а жаль, много там полезного по ГСЧ строительству можно было почерпнуть.
Если кто-то возьмется собрать из 24 страниц полезную информацию - я перенесу все удаленные сообщения в отдельную тему. Специально для этого удалил сообщения "не окончательно".
Перенесите пожалуйста
тема все равно была не в профильных разделах, а в курилке
вот с этим не поспоришь, зачем тему менять закрывать это же КУРИЛКАЦитата:
тема все равно была не в профильных разделах, а в курилке
Объясняю:
1. Тема не удалялась.
2. Удалены 22 страницы неконструктивного диалога, с переходом на личности. За этим диалогом пропала сама суть темы. За эмоциями и обсуждениями "кто дурак" - пожалуйста в телевизор, с первой по 10 кнопку.
3. Если аппоненты готовы продолжать диалог в конструктивном русле - большая просьба собрать выдержку из 22 страниц в нескольких сообщениях, к каким выводам кто пришел. Если для этого нужно (чтобы вспомнить) восстановить часть переписки - я и предложил это сделать в отдельной теме.
Еще раз, настойчиво, призываю к конструктивному общению. Без перехода на личное. Если видите провокации - лучше просто не реагировать.
И еще раз напоминаю, что форум имеет практическое применение для всех остальных участников сообщества. И читать 25 страниц разборок - точно не про это.
По просьбам форумчан временно вернул сообщения в тему:
http://www.owen.ru/forum/showthread.php?t=24859
Тема закрытая. Большая просьба конструктивную часть перенести в эту тему - остальное будет удалено.
В чём сложность? Отрицать математические факты это уж совсем странно. Можно, конечно, вспомнить теорему Гёделя о неполноте, но тут же более приземлённые вещи обсуждаются.Цитата:
Сообщение от Николаев Андрей
Я соглашусь, что люди гораздо более склонны оправдываться, чем признавать неправоту, но один этот факт не должен сразу создавать факт "правды две".
Вот тут не соглашусь. См пункт 2 ниже. Да, у меня два вторых пункта (чтобы хотя бы один прочитали).Цитата:
Сообщение от Николаев Андрей
В тексте ниже могут содержаться ошибки. Если считаете, что они есть -- пишите, поправлю текст.
Всё нижесказанное относится к простым ГСЧ. Ни о какой криптографии речи не идёт. Ни о какой "сертификации ГСЧ для гослото" речи тоже не идёт. Речь о простых случаях использования ГСЧ: создание тестовых данных, детские игры <<КНС -- "закачаешься">> и т.п.
Предлагаю следующее обобщение:
1) Если нужен ГСЧ, то стоит брать проверенные ГСЧ. Изобретать велосипед НЕ стоит.
2) Даже если нужен "просто ГСЧ, без заявок на криптографию", всё равно нужно брать проверенные решения, а не надеяться на авось, что
"умножу на 100500 и уж точно случайное число получится" или "возьму текущее время, и уж точно случайное число получится".
Есть простые ГСЧ (см п.4) с хорошими свойствами, поэтому "упрощать" смысла нет.
2) Ещё раз повторю второй пункт. Надо брать нормальный генератор, а не "абы какой". Отмазки вида "в АСУТП криптография не нужна" не имеют ничего общего с ГСЧ.
Алгоритм xorshift128 требует всего 4 DWORD переменных и около 10-и операций (сдвиги, xor, присваивания).
Лучше просто взять проверенный генератор и закрыть тему, а не утверждать (голословно), что "в АСУТП это не нужно".
3) Стоит аккуратно относиться к генераторам: какие-то генерируют дробное число, какие-то N-битные целые. Это не одно и то же.
Например, 232-1 не представимо в float'е, поэтому вариация next32bitRandom()/232 будет давать НЕравномерные значения.
Если нужно получить дробное 0..1 на основе ГСЧ, генерирующего целые, то можно пользоваться next24bit()/224 == and(next32bit(), 224-1)/224.
Деление на 224 используется в java, в том числе, и для SecureRandom#nextFloat().
4) Примеры хороших ГСЧ
integer:
xoroshiro128+ (см. статью-сравнение xorshift/xoroshiro)
xorshift128+ (см. статью про ГСЧ в Chrome)
xorshift128 (см. wikipedia)
float:
Wichmann-Hill (см. статью-сравнение xorshift/xoroshiro)
По тестам nist, из генератора float r = (a/30269.0 + b/30307.0 + c/30323.0); r = r - trunc(r); получается не более 22 значащих бит.
Иными словами, если умножать результат больше чем на 1<<21 == 2097152, то равномерность бит становится "вообще никакая".
Про W-H генератор есть забавная история, что в Microsoft Excel 2 раза пытались реализовать W-H, оба раза не получилось,
и в конце концов они перешли на Вихрь Мерсенна
Для ПЛК Вихрь Мерсенна вряд ли имеет смысл, т.к. ему требуется 624 DWORD'ов для состояния (пламенный привет тем, кто попробует реализовать это в ОЛ без массивов!),
да и тот же xoroshiro128+ показывает сравнимые (лучшие) характеристики, уступая, разве что в "периоде генерируемой последовательности".
5) Примеры плохих ГСЧ: OSCAT RDM, RDM2, RDMDW. Вроде, эти генераторы не проходят frequency тест. Про остальные тесты неизвестно.
В OSCAT используются константы e и pi, там нет ссылок на описание алгоритма, потому ГСЧ OSCAT крайне похож на "кулибинство".
Осознанным выбором там не пахнет.
Вот тема про RDM на форуме oscat. Полагаю, на OSCAT всем пофиг, т.к. на форуме
6) Вышеупомянутые генераторы легко реализуются на ПЛК и даже ПР (Wichman-Hill сложно на тех ПР, где нет дробной арифметики).
В xorshift128 используются только сдвиги и операции xor -- т.е. вообще реализуется в виде "что вижу, то пою".
Вот макрос для ПР
В xorshift128+ и xoroshiro128+ для "более лучшей случайности" используется операция сложения (она реально помогает, доказано стат. тестами) 8-и байтных чисел.
В КДС/ОЛ 8-и байтных чисел нет (LWORD не всегда работает), есть только 4-х байтные, но сложить 2 unsigned 8-byte integer'а крайне просто:
7) Если нужно случайное целое число "от 0 до N включительно", то можно пользоваться next32bit() % (N+1) -- остатком от деления (где next32bit, разумеется, "случайноеКод:x1, x0 : DWORD; (* X -- первое 8-и байтное число *)
y1, y0 : DWORD; (* Y -- второе 8-и байтное число *)
z1, z0 : DWORD; (* тут будет сумма X+Y *)
z0 := x0 + y0;
z1 := x1 + y1;
IF z0 < x0 OR z0 < y0 THEN (* если был перенос при сложении младших разрядов, добавим единичку к старшим *)
z1 := z1 + 1;
END_IF;
целое в диапазоне 0..232-1). Но следует помнить, что при больших N начнёт возникать неравномерность.
Например, если генератор генерирует числа 0, 1, 2, 3 (ну, для примера берём двубитный генератор), а по факту нам нужны 0..2, то при попытке использовать
"остаток от деления на 3" будут получаться ответы: 0, 1, 2, 0 -- т.е. ноль будет выпадать "в два раза чаще, чем должно быть".
Если нужны большие числа (например, случайные в диапазоне 232), и перекос нежелателен, то нужны приплясывания. Пример приплясываний можно посмотреть в java nextInt
8) Для проверки ГСЧ есть общепринятые методики: nist randomness test, TestU01, diehard.
По факту, diehard считается "устаревшей" библиотекой. В nist плохо сделан интерфейс (чтобы добавить генератор нужно где-то в 5-7 местах что-то подправить).
TestU01 не пробовал, но обещают, что там проще.
9) Если ГСЧ завязан на "системное время" (которое на ПЛК, разумеется своей жизнью живёт) и всё равно хочется его проверить, то можно сохранить генерируемую
последовательность в файл и проанализировать уже инструментами п.7 на ПК.
10) Методика тестирования ГСЧ не даёт (и не может) однозначного ответа "тест прошёл/тест не прошёл". Даже абсолютно случайный генератор может выдать 100500 нулей подряд
(но, конечно, такое будет происходить крайне редко), поэтому нужно запускать тест много-много раз и смотреть какой % проходит успешно. Это к тому, что не достаточно "запустить 1 тест 1 раз", чтобы проверить "проходит ли ГСЧ статистический тест".
Так же, вариация "смотреть сколько тестов выдержит ГСЧ, и на каком по счёту завалится" не имеет ничего общего с научным подходом. Вернее, она может иметь, но нужно уметь обрабатывать результаты такого эксперимента. Тут лучше посмотреть п.8 и просто пользоваться общепринятыми методиками.
Цитата:
Сообщение от vladimirisitnikov
Объявлены две одинаковые переменные: х1 и х1. Наверное, опечатка? Должно, видимо, быть: х1, х0?
Спасибо, поправил.Цитата:
Сообщение от kolyan
Большое спасибо за качественный обзор, Владимир.
Думаю найдутся специалисты, которым это будет востребовано.
Но мою главную мысль Вы упустили. Допустим я простой инженер КИП. У меня задача не убедить гос. комиссию, что мой лототрон не дублирует выдачу цифр, а проверить как поведет себя мой регулятор при подаче на него случайного числа. И нет для меня ничего страшного, если в 100 случаях из 1000 число повторится.
И я, имея задачу создать и проверить свою программу не буду убеждаться в точности и корректности его работы, если МЕНЯ ЭТО УСТРАИВАЕТ.
Если вызывает некоторое сомнение использование для такого генератора термина ГСЧ - давайте называть его ГСЧ' или ГСЧ" или "ГСЧ". Думаю, что создатели "некорректно работающих ГСЧ" и называют их так только с одной целью - именно под таким общепринятым названием этот алгоритм будут искать другие пользователи.
Это и есть вторая правда :)
Извольте, сэр, но см. мой пункт №2 выше.Цитата:
Сообщение от Николаев Андрей
Вы неправильно трактуете проблему.Цитата:
Сообщение от Николаев Андрей
Проблема не только в том, что "число повторится", а в том, что "самопальный ГСЧ" может генерировать завышенные/заниженные числа, и в итоге реальность будет бесконечно далека от модели.
Например, окажется, что в реальности "выбросы" будут гораздо чаще, чем при моделировании, и PID пойдёт в расколбас, хотя в моделировании было всё хорошо.
Попробую аналогию: "вместо использования аппаратного умножения, в PID регулятор заносим таблицу умножения, полученную с помощью логарифмической линейки". Да, может даже и сработает. Но, разумеется, могут быть и ошибки (например, неправильно считали показание с линейки и т.п.)
Так вот: в чём смысл городить эпопею с лог.линейкой и говорить "меня устраивает", если можно просто взять готовый "оператор умножения"?
Так и с ГСЧ. Есть xorshift128. В чём проблема взять и закрыть тему?
Синдром неприятия чужой разработки?
И, да, я вполне соглашусь, что даже качества xorshift128 "вполне достаточно для АСУТП" (хотя, xorshift128+ или xoroshiro128+ получше будет).
Вот Вихрь Мерсенна это уже да, перебор (см. конец пункта 4). Но если выбор между "умножу на 42 и меняустраивает" и xorshift128, то выбор, очевидно, должен быть в сторону xorshift128.
ну вот как тут не встрянешь, Вы сами то читали: например, через получение её исходного кодаЦитата:
Сообщение от vladimirisitnikov
Вы предоставляли изначально исходник? Нет, Вы предложили самому копаться, я попробовал, увидел что получить реал от 0 до 1, деля на максимум 32-битных чисел в плк не возможно, на какой странице флуда выяснилось из скольки бит нужно получать реал?
Так как пока не получается конструктивно - тема закрывается.
На правах модератора некоторое реноме:
1. Так и хорошо, что ошибка - проверю как ПИД отрабатывает ошибки. Не устроит взятый генератор - откажусь от него, возьму другой. Не подойдет другой - буду писать свой. Как то так все в жизни и проихсодит.
2. Теоретические выкладки действительно полезны и важны. Но не менее важно для присутствующих здесь специалистов практика. И наличие существующего генератора, который, возможно, и не удовлетворяет всем требованиям к такому типу алгоритмов, для меня сильно полезнее, чем отсыл к описанию алгоритма идеального ГСЧ. Такова специфика моей работы. Такова специфика работы в отрасли - мы не занимаемся лотереями.
3. Всегда стараюсь жить по принципу: критикуешь - предлагай. Я думаю, если бы Владимир не поленился и написал на CODESYS или OL свой блок, согласно приведенным ссылкам, и выложил его, чтобы коллеги могли протестировать - дискуссия могла принять другой поворот. Даже лично мне нет никакого желания тратить время на проверку гепотез - я бы взял генератор Петрова и не сильно задумывался над его идеальностью.
При этом я правда верю, что это вполне посильно Владимиру. В его компетентности я не сомневаюсь.
Исправляюсь. Владимир создал макрос для OL.