5.2. Контроль автоматов управления в системах реального времени
В системах реального времени отсутствует временной ресурс для проведения тестовых испытаний, поэтому допустим лишь динамический («мгновенный») контроль правильности функционирования.
Наиболее простой способ реализации кодов с фиксированным числом единиц предложен авторами в структуре самоконтролируемого автомата [21]. Существо этих предложений сводится к следующему:
переход от ДПК к представлению последовательностью трехзначных групп, причем в группе возможны только три комбинации 001, 010 и 100;
проверка на выходе наличия только одной «1» в каждой из групп;
возврат к двоичному, но непозиционному коду (ДНК) для формирования адреса как конкатенации {x} и { }.
Рассмотрим
этот подход для контроля сложных
автоматов. Для вычисления кода
число переменных на входе
равно m
+ 2, где m
– разрядность ДНК.
формирует код
разрядностью 1,5m.
Переход от группового кода (ДГК) к ДНК
можно осуществить по двум правилам:
а) 001–01; 010–10; 100–11; б) 001–00; 010–01; 100–10.
По количеству разрядов в ДНК нет разницы в таких кодах, как нет разницы и в алгоритме проверки: в случае (а) фиксируется отсутствие комбинации «00», а в случае (б) – комбинации «11». Однако вариант (б) все-таки предпочтительней, т.к. он не требует установки исходного («нулевого») состояния в некий начальный код 001…001…001.
При
использовании ДНК вместо ДПК число
допустимых комбинаций при фиксированном
m
снижается. Например, для ДПК величина
,
для ДНК N
=
,
где r
– число групп, r
=
1, 2, … Например, при m
=
6 для ДПК
,
а для ДНК
,
m
=
8 для ДНК
вместо 256 для ДПК.
В таблице 39 приведен пример кодирования автомата с 9 состояниями в ДПК, ДГК и ДНК.
На
рис. 99 приведена структурная схема
сложного автомата с динамическим
контролем правильности функционирования
с помощью пяти
контролирующих устройств (номера блоков
с 10 по 14) и блока принятия решений БПР
(15). Остальные блоки основного автомата
соответствуют структуре автомата
рис. 93. Однако заметим, что на структурной
схеме рис. 99 под условным блоком памяти
понимается не только двойная память
кода состояния
и
,
но и блок преобразования ДГК в ДНК на
«входе» регистра памяти d(t
+ 1).
Здесь
– блок контроля наличия только одной
«1» в группе разрядов
на выход
(3);
– блок контроля правильности кода ДНК
памяти (3) автомата;
– блок контроля правильности работы
дешифратора DC(5);
– блок контроля правильности формирования
признаков
,
;
– блок контроля правильности
,
.
В автомате с последовательным выбором логических условий появляется возможность проверки правильности выбора безусловного перехода или логического разветвления дуги в каждом переходе d(t)→d(t+1).
Действительно,
в кодах βα возможны только три комбинации:
00, 10 и 01. Комбинация 11 является запрещенной,
так как не может быть выбран одновременно
β и
.
Этот дополнительный признак контроля
дает возможность более глубокой проверки
правильности функционирования автомата.
Рис. 99. Автомат управления с динамическим контролем
Таблица 39
№ |
ДПК |
ДГК |
ДНК |
||
0 |
0000 |
001 |
001 |
00 |
00 |
1 |
0001 |
001 |
010 |
00 |
01 |
2 |
0010 |
001 |
100 |
00 |
10 |
3 |
0011 |
010 |
001 |
01 |
00 |
4 |
0100 |
010 |
010 |
01 |
01 |
5 |
0101 |
010 |
100 |
01 |
10 |
6 |
0110 |
100 |
001 |
10 |
00 |
7 |
0111 |
100 |
010 |
10 |
01 |
8 |
1000 |
100 |
100 |
10 |
10 |
Таблица 40
Признаки |
|
Неисправны блоки |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
5 |
7, 8 |
9 |
ERR |
0 |
0 |
~ |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
~ |
~ |
~ |
1 |
0 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
~ |
~ |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
~ |
1 |
~ |
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
1 |
0 |
~ |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Блок
принятия решений формирует сигналы о
неисправности того или иного блока
автомата на основании табл. 40. Символом
ERR
обозначено наличие любой из ошибок, а
номера столбцов соответствуют номерам
вышедших из строя блоков. Для того чтобы
табл. 40 была полной, необходимо рассмотреть
32 комбинации признаков
(
),
однако в табл. 40 представлены несколько
наиболее характерных комбинаций
неисправностей.
Таким образом, использование нового метода синтеза и применение кодов ДГК, ДНК позволяет не только зафиксировать неисправность автомата без тестовой проверки, но и произвести диагностику автомата в динамическом режиме, т.е. определить, какой из блоков вызывает появление ошибки.
Схемы и есть элементы «И», однако поскольку и поступают в разных тактах, для потребуется два запоминающих триггера с парафазной записью от выходов и М(10).
Схема есть также набор схем «И» на каждые 2 разряда с объединением по ИЛИ их выходов.
Схема
реализует функцию
,
где a,b,c
– значение разрядов в группе.
Наиболее сложен контроль дешифратора ( ), т.к. нужно объединить по ИЛИ все выходы, которые не могут быть возбуждены при его правильной работе, что соответствует адресам DC, представленным в табл. 41.
Таблица 41
Очевидно, что формирование сигнала ERR произойдет и в том случае, когда блоки будут неисправны при исправном автомате. В этом случае ERR является сигналом общей неисправности.
|
Недопустимые комбинации |
|||
11 |
00 |
00 |
11 |
|
01 |
01 |
|||
11 |
10 |
|||
ДНК |
ДНК |
|||