Wykład 14 - Wprowadzenie do układów sekwencyjnych. Elementarne automaty sekwencyjne.
dr inż. Jakub Możaryn
Instytut Automatyki i Robotyki
Warszawa, 2019
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Pojęcia podstawowe
Posłużmy się ponownie przykładem układu sterującego pracą siłowników, wymuszającego realizację cyklu pracy zgodną z diagramem krokowym.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Stany wewnętrzne
Do opisu działania układów sekwen- cyjnych wprowadza się pojęcie stan wewnętrzny.
W rozważanym przykładzie w każ- dym z wyróżnionych stanów we- wnętrznych wykonywana jest inna czynność cyklu pracy, co wymaga wy- generowania odpowiedniego zestawu sygnałów wyjściowych.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Stany wewnętrzne
W stanie wewnętrznym 0: yA= 0, yB = 0, yC = 0
W stanie wewnętrznym 1: yA= 1, yB = 0, yC = 0
W stanie wewnętrznym 2: yA= 1, yB = 1, yC = 0
Do rozróżniania stanów wewnętrznych w układzie wykorzystuje się odpowiedni do liczby stanów zestaw sygnałów binarnych.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Stan procesowo-zależnego układu sekwencyjnego w danej chwili t określają wartości (stan) trzech grup sygnałów:
sygnałów wejściowych x1t, x2t, .., xnt = Xt (stan wejść) sygnałów wyjściowych y1t, y2t, .., ymt = Yt (stan wyjść)
sygnałów reprezentujących stan wewnętrzny Q1t, Q2t, .., Qkt = Qt
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Ze względu na sposób generowania sygnałów wyjściowych wyróżnia się dwa rodzaje układów sekwencyjnych:
Wyróżniającymi częściami układów są:
zespół realizujący tzw. funkcję przejść,
zespół realizujacy tzw. funkcję wyjść - λ1(u. Moore’a), λ2(u.
Mealye’g o).
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Funkcja przejść
Funkcja przejść określa jaki stan wewnętrzny przyjmie układ w chwili następnej (Qt+1) pod wpływem istniejących w danej chwili sygnałów wejściowych (Xt), będąc w aktualym stanie wewnętrznym (Qt)
Qt+1= δ(Xt, Qt) (1)
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Funkcja wyjść
W układach Moore’a aktualny stan wyjść zależy tylko od aktualnego stanu wewnętrznego
Yt= λ1(Qt) (2)
W układach Mealy’ego aktualny stan wyjść jest funkcją nie tylko aktual- nego stanu wewnętrznego lecz także aktualnego stanu wejść
Yt = λ2(Qt, Xt) (3)
Funkcje λ1i λ2nazywają się funkcjami wyjść odpowiednio układu Moore’a i Mealy’ego.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Ze względu na kolejność zmian stanów wewnętrznych rozróżnia się:
układy o programach liniowych (nierozgałęzionych)
układy o programach nieliniowych (rozgałęzionych)
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Ze względu na sposób przejmowania przez układ informacji o stanie wejść, wśród układów sekwencyjnych rozróżnia się
układy asynchroniczne układy synchroniczne.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Układy asynchroniczne
W układach asynchronicznych informacje o stanie wejść przejmowane są przez układ w sposób ciągły. Oznacza to, że zmiana stanu wewnętrznego następuje bezpośrednio po pojawieniu się odpowiedniego stanu wejść.
Układy synchroniczne
W układach synchronicznych zmiany stanu wewnętrznego mogą doko- nywać się tylko w określonych chwilach czasu, wyznaczonych przez tzw.
sygnał zegarowy (ciąg prostokątnych impulsów o stałym okresie), w zależ- ności od stanu sygnałów wejściowych w tych chwilach.
Informacje o stanie wejść przejmowane są przez układ synchroniczny w sposób nieciągły – w określonych chwilach czasu, zwanych chwilami prób- kowania.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Zarówno w przypadku układów Moore’a jak i Mealy’ego,bloki realizujące funkcję wyjść, są układami kombinacyjnymi.
Bloki realizujące funkcję przejść, w przypadku układów asynchronicznych, mogą być budowane bezpośrednio na podstawie funkcji przejść, jako
układy kombinacyjne, objęte sprzężeniem zwrotnym,
zespół: układ kombinacyjny - blok typowych elementów pamięci, tzw. przerzutników; mówi się, że są to układy z wydzielonym blokiem przerzutników.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
W przypadku układu z wydzielonym blokiem przerzutników, zadaniem układu kombinacyjnego jest wytworzenie sygnałów wejściowych przerzut- ników (wzbudzeń przerzutników). Układ ten realizuje tzw. funkcję wzbu- dzeń
qt = δ1(Qt, Xt) (4)
gdzie qt to aktualny stan sygnałów wejściowych przerzutników. Postać funkcji wzbudzeń zależy od funkcji przejść danego układu oraz od rodzaju zastosowanych przerzutników.
Układy synchroniczne mogą być realizowane tylko z wydzielonym blo- kiem przerzutników.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Przerzutniki
Przerzutnikami nazywane są układy sekwencyjne Moore’a o dwóch stanach wewnętrznych, posiadające tzw. pełny system przejść - możliwość bezpośredniego przechodzenia z dowolnego stanu
wewnętrznego do dowolnego stanu wewnętrznego i tzw. pełny system wyjść - każdemu stanowi wewnętrznemu, powinien odpowiadać inny stan wyjść.
Przyjmuje się, że w przerzutnikach stan wyjść jest identyczny jak stan wewnętrzny.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Najprostszymi układami sekwencyjnymi są asynchroniczne układy Moore’a o dwóch stanach wewnętrznych, oznaczanych jako 0 i 1 oraz dwóch sygnałach wejściowych: w (włącz) i z (zeruj) i sygnale wyjściowym y , którego stan pokrywa się ze stanem wewnętrznym Q.
Przerzutniki takie nazywane są przerzutnikami wz (w literaturze stosowane jest także określenie – asynchroniczne przerzutniki SR).
Dla wszystkich rodzajów przerzutników przyjmuje się, że ich funkcja wyjść ma postać
y = Q (5)
Dlatego do opisu działania przerzutników wystarczające jest tablica przejść.
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Istnieją trzy rodzaje przerzutników wz:
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Przerzutnik wz z dominacją zerowania
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
Wykład 14 - Wprowadzenie do układów sekwencyjnych. Elementarne automaty sekwencyjne.
dr inż. Jakub Możaryn
Instytut Automatyki i Robotyki
Warszawa, 2019
dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki
