Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Wprowadzenie do układów sekwencyjnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Transkrypt

1 Wykład 13 - Wprowadzenie do układów sekwencyjnych. Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2016

2 Pojęcia podstawowe Posłużmy się ponownie przykładem układu sterującego pracą siłowników, wymuszającego realizację cyklu pracy zgodną z diagramem krokowym.

3 Stany wewnętrzne Do opisu działania układów sekwencyjnych wprowadza się pojęcie stan wewnętrzny W rozważanym przykładzie w każdym z wyróżnionych stanów wewnętrznych wykonywana jest inna czynność cyklu pracy, co wymaga wygenerowania odpowiedniego zestawu sygnałów wyjściowych.

4 Stany wewnętrzne W stanie wewnętrznym 0: y A = 0, y B = 0, y C = 0 W stanie wewnętrznym 1: y A = 1, y B = 0, y C = 0 W stanie wewnętrznym 2: y A = 1, y B = 1, y C = 0 Do rozróżniania stanów wewnętrznych w układzie wykorzystuje się odpowiedni do liczby stanów zestaw sygnałów binarnych.

5 Stan procesowo-zależnego układu sekwencyjnego w danej chwili t określają wartości (stan) trzech grup sygnałów: sygnałów wejściowych x t 1, x t 2,.., x t n = X t (stan wejść) sygnałów wyjściowych y t 1, y t 2,.., y t m = Y t (stan wyjść) sygnałów reprezentujących stan wewnętrzny Q t 1, Qt 2,.., Qt k = Qt

6 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 - λ 1 (u. Moore a), λ 2 (u. Mealye g o).

7 Funkcja przejść Funkcja przejść określa jaki stan wewnętrzny przyjmie układ w chwili następnej pod wpływem istniejących w danej chwili sygnałów wejściowych, będąc w stanie wewnętrznym Q t+1 = δ(x t, Q t ) (1)

8 Funkcja wyjść W układach Moore a aktualny stan wyjść zależy tylko od aktualnego stanu wewnętrznego Y t = λ 1 (Q t ) (2) W układach Mealy ego aktualny stan wyjść jest funkcją nie tylko aktualnego stanu wewnętrznego lecz także aktualnego stanu wejść Y t = λ 2 (Q t, X t ) (3) Funkcje λ 1 i λ 2 nazywają się funkcjami wyjść odpowiednio układu Moore a i Mealy ego.

9 Ze względu na kolejność zmian stanów wewnętrznych rozróżnia się: układy o programach liniowych (nierozgałęzionych) układy o programach nieliniowych (rozgałęzionych)

10 Ze względu na sposób przejmowania przez układ informacji o stanie wejść, wśród układów sekwencyjnych rozróżnia się układy asynchroniczne układy synchroniczne. Układy asynchroniczne W układach asynchronicznych informacje o stanie wejść przejmowane są przez układ w sposób ciągły. Oznacza to, ze zmiana stanu wewnętrznego następuje bezpośrednio po pojawieniu się odpowiedniego stanu wejść.

11 Układy synchroniczne W układach synchronicznych zmiany stanu wewnętrznego mogą dokonywać się tylko w określonych chwilach czasu, wyznaczonych przez tzw. sygnał zegarowy (ciąg prostokątnych impulsów o stałym okresie), w zależności 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 próbkowania.

12 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.

13 W przypadku układu z wydzielonym blokiem przerzutników, zadaniem układu kombinacyjnego jest wytworzenie sygnałów wejściowych przerzutników (wzbudzeń przerzutników). Układ ten realizuje tzw. funkcję wzbudzeń q t = δ 1 (Q t, X t ) (4) gdzie q t 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 blokiem przerzutników.

14 Wykład 13 - Wprowadzenie do układów sekwencyjnych. Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2016