Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Теория дискретных устройств - файл Лекция7.doc


Лекции - Теория дискретных устройств
скачать (1179.2 kb.)

Доступные файлы (11):

Лекция10.doc522kb.17.11.2010 17:46скачать
Лекция11.doc1221kb.17.11.2010 17:49скачать
Лекция1.doc211kb.07.12.2010 15:54скачать
Лекция2.doc98kb.06.12.2010 21:27скачать
лекция3.doc120kb.06.12.2010 22:25скачать
лекция4.doc173kb.09.03.2011 17:18скачать
Лекция5.docx176kb.10.03.2011 16:09скачать
лекция6.doc82kb.07.12.2010 01:39скачать
Лекция7.doc81kb.18.11.2010 15:16скачать
Лекция8.doc133kb.18.11.2010 19:07скачать
Лекция9.doc141kb.01.12.2010 18:09скачать

Лекция7.doc

Лекция№7

Базовые модели систем управления
Общепринятой моделью системы является двухблоковая модель(рис. 31).



Рис.31.
Модель В.М. Глушкова (рис. 32 а) является конкретизацией модели системы управления приме­нительно к дискретным преобразователям информации.
Согласно этой модели, любой преоб­разователь дискретной информации подразделяется на два блока: операци­онный автомат (ОА), преобразующий множество входных переменных X во множество выходных переменных У,

и управляющий автомат (УА). При этом в процессе преобразования операционный автомат выдает в управ­ляющее устрой­ство множество логических сигналов α. По их значению УА вырабатывает последовательность сигналов управления сi, под дейст­вием которых осуществляется преобразование X в Y в соответствии с алгорит­мом.

Рис. 31

Двухблоковая модель Глушкова имеет несколько интерпретаций:



Рис 32 а. с логическими условиями, б- без лог.условий

1) а. когда есть условия «если»

2) б Системы управления с алгоритмом управления без логических условий.

УА генерирует распределенную во времени (линейную) последова­тельность сигналов управления, не зависящую от состояния ОА.

Пример 1. ОА для порционного разлива воды, напитков. Роль сиг­нала «пуск» выполняет опущенная монета. УА выдает сигналы: индикационный сигнал – монета принята, сироп, выдача порции воды, от­ключение.

Пример 2. Управление печатающим устройством. ОА – печатающий автомат, X – код символа, Y – начертание символа на бумаге. УА получает код символа и выдает последовательность сигналов сi, соответствующих этому коду, на принтере.
3) Системы с разветвленными и циклическими алгоритмами управления. Системы, не требующие для управления анализа логических условий, – это частный и весьма узкий класс ВПИ. В общем случае управление зависит от со­стояния самого вычислительного процесса. Это «состояние» вычислительного процесса в текущий момент t определяется значением выходных сигналов (ко­дов). За счет сравнения этих кодов с некоторыми константами находятся зна­чения логических сигналов αj, а через них, следовательно, определяется необхо­димость разветвления вычислительно­го процесса или его повторения (циклич­ность).





в)

г)

Системы с обратной связью


д) Универсальная система управления
Окончание рис. 32


Основная модель В.М. Глушкова (рис. 32 а) хорошо описывает такие сис­темы, как дискретные преобразователи (ОА), управляемые от микро­программного автомата (УА). При этом n-разрядный входной код X пре­образуется также в n-разрядный выходной код Y. Количество разрядов оп­ределяется типом процессора и равно 8, 16, 32, 64. УА есть микропрограмм­ный автомат (МПА), который по коду операции (+, –, , и др.) выдает по­следовательность микросигналов сi.

Логическими сигналами αj процессора являются сигналы знака, переполне­ния, равенства и др.

По модели В.М. Глушкова любое вычислительное или информационно-управляющее устройство (процессор, дисплей, интерфейс, однокристальная микро ЭВМ, ре­гистр сдвига и др.) является композицией взаимодейст­вующих автоматов: опера­ционного и управляющего.

ЭВМ есть комплекс иерархически увязанных систем ОА-УА, т.к. каждый из блоков (память, ввод, вывод, процессоры, дисплей и др.) имеет свои микропро­граммные автоматы управления.

При использовании модели В.М. Глушкова предполагается, что структура такого ОА типовая, задана, выбрана или спроектирована по ка­ким-то методикам.

Модель В.М. Глушкова предназначена для анализа и проектирования цифро­вых систем.


^ Структурная модель академика Ю.Ф.Мухопада.

Расширение двухблоковой модели системы
В аналого-цифровых системах входная и выходная ин­формация представлена в виде изменяющегося во времени напряжения U(t) или тока, осве­щенности, напряженности электрического поля, уровня давления воздуха и дру­гих аналоговых величин.

Преобразова­тели информации также могут быть аналоговые, т.к. они преобразуют по известным функциям уровень входного напряжения датчика X(t) = U(t) в уровень выходного сигнала Y(t) = U(t + τ), где τ – время задержки от входа к выходу преобразователя. В таких системах формиро­вание логического сигнала U(t + τ) ≥ Umax может быть произведено только при на­личии спе­циальной схемы сравнения, например (логическое устройство, срав­нивающее U(t + τ) с константой Umax).

Тогда здесь речь идет уже о трехблоковой схеме (рис. 35 а), где ИУ– информационное устройство, ЛУ – логическое устройство.



Рис. 35
Представим себе, что в аналого-цифровой системе используется не­сколько входных аналоговых сигналов Ul(t), U2(t), …, Uk(t), кот преобразуются несколькими функциональными преобразователями информации Ф1, Ф2, …, Фs, которые входят в состав информационного устройства. Оче­видно, что тогда потребуется не­сколько константных значений Umax(1), Umax(2), … Следовательно, для работы такой аналого-цифровой системы необходимы уже четыре блока (рис. 35 б): ИУ, ЛУ, УА и АУ.

Здесь информационное устройство (ИУ) – комплекс Ф1, Ф2, ..., Фs; логическое устройство (ЛУ) – набор схем сравнения P1, Р2, …, Рr с возможностью подключения соответствующего Umax(i) к P(i) по коду адреса; УА – управляющий автомат для выдачи сигналов управления и работы с не­сколькими Фj и Pj не только по сигналам αi, но и по кодам адресов Фj и Pj; АУ – адресное устройство или аналоговый коммутатор для под­ключения соответст­вующих Ui(t) и Umax(j) к ИУ и ЛУ.

Обоб­щенно система преобразования информации и управления может быть задана структурной моделью Ю.Ф. Мухопада в виде пяти взаимосвязанных подсистем: функциональной, информационной, логиче­ской, адресной и управ­ляющей*. Вершины графа, помеченные символами наимено­вания подсистем Ф, И, Л, А, У, представ­ляют со­бой устройства, дуги графа – каналы связи (рис. 36).



Рис. 36
Рассмотрим назначение, функции и возможную реализацию подсистем.



  1. Функциональная подсистема (Ф) предназначена для реализации вычисли­тельных операторов А и реализуется чаще всего микропроцессо­ром или несколь­кими микропроцессорами, если требуется высокая ско­рость обработки информа­ции, а также специальными функциональными преобразователями ин­формации в более простых случаях.

  2. Информационная подсистема (И) служит для хранения массива данных, промежуточной и выходной информации. Реа­лизуется специ­альными БИС памяти для оперативной информации ОЗУ, а для констант – БИС ПЗУ с электрическим или ультрафиолетовым стиранием.

  3. Логическая подсистема (Л) – устройства, формирующие множест­во α-логи­ческих сигналов (признаков) о том, что выполнилось какое-то действие, на­пример рука робота выпрямилась и дошла до крайнего поло­жения. Многие такие сигналы формируются специальными датчиками – концевыми выключателями.

Однако ряд логических сигналов (например, угловая скорость превысила задан­ный предел) приходится формировать в специальных БИС арифметико-логиче­ских устройств (или на самом мик­ропроцессоре МП) за счет операции логиче­ского сравнения чисел, соответ­ствующих текущему и предельному значениям уг­ловой скорости. При вы­полнении функциональных и логических операций на од­ном и том же мик­ропроцессоре осуществляется объединение функций Ф и Л под­систем (что допустимо, если имеется запас времени и нет высоких требований к быст­родействию).

  1. Адресная подсистема (А) – устройства, вычисляющие адрес ин­формации, хранимой в запоминающем устройстве, или непосредственно подсоединяющие выходные сигналы датчиков к микропроцессору. В простых системах управления с датчиками двоичных сигналов (типа сигнала концевых включате­лей) адресная подсистема реализуется с помо­щью типовых дешифраторов или специальных логических схем, а для анало­говых сигналов – с помощью коммута­тора на реле, герконах, полевых транзисторах и др. Когда точек коммутации много (более 50), коммутатор становится сложным многокаскадным уст­ройством и управляется специальным микропрограммным ав­томатом, кото­рый реализует за­данные списки адресных соединений.

В микропроцессорных системах адресная подсистема чаще всего реализуется с помощью специальной адресной шины, по которой переда­ются адреса инфор­мации к подсоединенным устройствам и датчикам, а для преобразования адресов, в свою очередь, может быть применен независи­мый адресный спецпроцессор.

  1. Управляющая подсистема (У) – это блоки устройства управления, кот реализуют выдачу всех команд управления во времени всего про­цесса автоматизации технологического цикла. Устройства управления реализуются на ПЗУ или на ПЛМ (программируемая логи­ческая матрица).


Согласно модели Ю.Ф. Мухопада, каждая подсистема на момент времени t находится в неко­тором M(t) состоя­нии Ф(t), И(t), Л(t), A(t), и У(t). В момент времени t + 1 со­стояние каждой из под­систем изменяется. Поэтому, для анализа ,с целью контроля правильности работы алгоритма, требу­ется запоминание состояния системы, то необходимо ввести специальную память состояний для M(t), M(t + 1), ... M(t + + j).

* Примечание: Модель предложена Ю.Ф. Мухопадом в 1974 г. на международном конгрессе JFAC, развита и обобщена в работах [16, 23].



Скачать файл (1179.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации