1.3. Модель управления дискретным объектом
С помощью зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса оператор ручного управления оценивает состояние объекта и перемещает устройства управления объектом.
Рис. 1.7. Работа устройства управления
При автоматическом управлении устройство управления перерабатывает сигналы а1, а2,..., аn от n входных датчиков в команды z1, z2,…, zr управления r исполнительными устройствами (рис. 1.7). Обычно аi и zj могут принимать два значения (0 и 1, включить и отключить, да и нет). В этом случае устройство управления называют логическим. Для его синтеза применяют теорию конечных автоматов.
Если выход зависит только от входа, то конечный автомат называют комбинационным. Если выход зависит не только от входа, но и от внутреннего состояния qj устройства перед изменением входа, то автомат называют последовательностным.
Алгоритм работы управляющего логического устройства отображает связь выходов с входами и задается на автоматном языке. Простейшим автоматным языком являются автоматные таблицы. Для комбинационного автомата в левой части таблицы (табл. 1.1) указывают все комбинации состояний датчиков, а в правой – соответствующие им команды управления исполнительными устройствами.
Т а б л и ц а 1.1
Пример таблицы выходов для комбинационного автомата
|
Входы |
Выходы |
||||||
|
а1 |
а2 |
… |
аn |
z1 |
z2 |
… |
zr |
|
0 |
0 |
… |
0 |
0 |
0 |
… |
0 |
|
0 |
0 |
… |
1 |
1 |
0 |
… |
0 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
… |
0 |
При n двухпозиционных датчиках таблица содержит 2n строк, описывающих все распознаваемые датчиками состояния объекта. Для r исполнительных устройств в правой части будут перечислены 2r комбинаций команд.
При составлении автоматной таблицы необходимо перебрать все, даже неиспользуемые, входы для того, чтобы правильно задать алгоритм управления. Если выходные сигналы зависят также от предыдущих комбинаций входных сигналов, то необходимо составить две таблицы: таблицу переходов из одного внутреннего состояния в другое (табл. 1.2) и таблицу выходов (табл. 1.3)
Т а б л и ц а 1.2
Пример таблицы переходов для последовательностного автомата
|
Состояния |
Входы |
||||
|
0 0 0 |
0 0 1 |
0 1 0 |
0 1 1 |
1 0 0 |
|
|
S0 S1 S2 |
S0 S0 S0 |
S1 S1 S2 |
S2 S2 S1 |
S1 S0 S0 |
S0 S2 S1 |
В левой части таблицы переходов (см. табл. 1.2) записывают начальные состояния, а в правой – новые состояния, в которые переходит устройство при подаче некоторого входа. В левой части таблицы выходов (см. табл. 1.3) записывают состояния устройства, а в правой – выходы устройства при подаче некоторого входа.
Т а б л и ц а 1.3