Автоматные таблицы. Назначение. Правила составления. Примеры применения.

После осмысления технического задания и уяснения структуры будущей СУ, задач, решаемых системой и различных ограничений, вытекающих из сути технического задания, разработчик должен приступить к формальному описанию алгоритма функционирования к будущей СУ. Формальное описание позволяет на ранних этапах проектирования определить неполноту, неточности либо неоднозначности словесного описания процесса, что в дальнейшем позволит избежать дополнительных затрат, направленных на устранение ошибок, с ними связанных.

П редставим будущее устройство в виде «черного ящика», у которого есть входы x1, … xq, и выходы y1, … yp.

Рисунок 7- Представление СУ в виде «черного ящика».

Внутреннее содержание чёрного ящика неизвестно, но его функционирование можно описать с помощью внутренних состояний будущего устройства.

Информация о числе входов и выходов, как правило, точная, т.к. каждый вход СУ есть выход некоторого датчика, установленного на некотором ОУ и пульте управления, а каждый выход СУ есть вход некоторого исполнительного механизма на ОУ или индикатора сигнализации На пульте управления.

Разработчику известно смысловое значение всех входов и выходов. Важной характеристикой входов хi и выходов yi является множество значений, принимаемых этими сигналами.

Чаще всего на практике встречаются случаи, когда xi и yi могут рассматриваться как переменные, принимающие 2 значения: 0 и 1 (или существует возможность перейти к такому случаю). Единица соответствует состоянию включено для xi или включить yi; ноль соответствует состоянию выключено для xi и выключить для yi. В этом случае двоичный номер набора xi определяется как:

Xi = x12q-1 + x22q-2 + … + xq20 – для входного набора

Yi = y12p-1 + y22p-2 + … + yp20 – для выходного набора.

Т.е. все сигналы, поступающие на вход – цифровые и выходные сигналы – цифровые.

Можно составить таблицу, в которой в левой части перечислены все входные наборы, а в правой части – соответствующие им выходные наборы.

Если устройство управления имеет q входов и p выходов, то таблицы будет содержать 2q строк, в в правой части этой таблице будут перечислены выходы из 2p возможных состояний.

Заполнить текущую таблицу можно лишь в том случае, если входной набор xi однозначно определяет некий выходной набор yi. Это бывает тогда, когда совокупность показаний датчиков, поступивших на СУ однозначно определяет установки всех регуляторов и вкл/выкл блоков в объекте.

Если при составлении таблицы разработчик смог однозначно заполнить все 2q строк, то это означает, что СУ представляет собой комбинационную схему (автомат без памяти).

Сама таблица при этом называется автоматной таблицей для автомата без памяти.

Рассмотрим пример составления автоматной таблицы для СУ, которая должна включать кондиционер малой мощности, если температура воздуха в помещении достигает +19 С, а когда температура достигает +22 С, кондиционер малой мощности должен отключаться, а мощный кондиционер – включаться. Если же температура достигает +30 С, то должны включаться оба кондиционера. При достижении +35 С СУ должна выдать аварийный сигнал. Исходя из условий этого словесного описания можно считать, что проектируемое устройство имеет один вход – сигнал от датчика температуры, принимающий 5 значений:

t < 19 C

19 C < t < 22 C

22 C < t < 30 C

30 C < t < 35 C

35 C < t

Для перехода к двоичным входным сигналам можно ввести 3 входа: х1, х2 и х3. На этих трёх входах можно реализовать 8 различных комбинаций, выберем из них 5 (000, 001, 010, 011, 100), которые поставим в соответствие с 5 значениями сигналов от датчика температуры.

Устройство управления выдаёт сигналы y1, y2, y3; причем:

у1 = 1, 0 (включение/выключение кондиционера малой мощности),

у2 = 1, 0 (включение/выключение мощного кондиционера),

у3 = 1, 0 (включение/выключение сигнализации).

Таблица 1 - Автоматная таблица.

Входы				Выходы
X	x1	x2	x3	y1	y2	y3	Y
x0	0	0	0	0	0	0	Y0
x1	0	0	1	1	0	0	Y4
x2	0	1	0	0	1	0	Y2
x3	0	1	1	1	1	0	Y6
x4	1	0	0	1	1	1	Y7
				0	0	1	Y1
x5	1	0	1
x6	1	1	0
x7	1	1	1

При составлении таблицы обнаруживаются две особенности: во-первых, три последних строки оказались незаполненными, а во-вторых, для множества х4 можно поставить в соответствие два набора Y7 и Y1. Здесь проявилась опасность словесной формулировки описания работы будущей системы. После составления автоматной таблицы стало ясно, что заказчик ничего не сказал о том, что надо делать с кондиционерами, когда температура стала >35 C. Их можно либо оставить включёнными (набор 111 или Y7) или отключить (Y1).