Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория конечных автоматов (наименование дисциплины).odt
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| |  | |
| МИНОБРНАУКИ РОССИИ | ||
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» РТУ МИРЭА | ||
| Институт искусственного интеллекта |
| (наименование института, филиала) |
| Кафедра промышленной информатики |
| (наименование кафедры) |
| КУРСОВАЯ РАБОТА |
по дисциплине «Теория конечных автоматов»
(наименование дисциплины)
Тема курсовой работы: «Проектирование многотактного конечного автомата»
Студент группы: КВБО-01-21 Ма Артём Анатольевич _____________________
(учебная группа, фамилия, имя, отчество студента) (подпись студента)
Руководитель курсовой работы: Чижиков Валерий Иванович ________________
(должность, звание, ученая степень) (подпись руководителя)
Работа представлена к защите «___» _______________ 2022 г.
Допущен к защите «___» _______________ 2022 г.
Москва 2022 г.
| | | |
| МИНОБРНАУКИ РОССИИ | ||
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА – Российский технологический университет» РТУ МИРЭА | ||
| Институт информационных технологий |
| (наименование института, филиала) |
| Кафедра промышленной информатики |
| (наименование кафедры) |
| | Утверждаю |
| | Заведующий кафедрой ПИ _________________ /Холопов В.А./ подпись ФИО |
| | «___» ____________ 2020 г. |
| ЗАДАНИЕ | |
| на выполнение курсовой работы по дисциплине «Теория конечных автоматов» | |
Студент Ма Артём Анатольевич Группа КВБО-01-21
Тема «Проектирование многотактного конечного автомата»
Исходные данные:
Перечень вопросов, подлежащих разработке, и обязательного графического материала:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
| Срок представления к защите курсовой работы: до «___» ___________ 2022 г. |
| |
| Задание на выполнение курсовой работы выдал ____________________ ( ) подпись руководителя Ф.И.О. руководителя |
«___» _______________ 2022 г.
Задание на курсовую работу получил __________________ (___________________)
подпись обучающегося Ф.И.О. исполнителя
Table of Contents
ВВЕДЕНИЕ 4
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
Тактограмма движения 6
ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦЫ ВКЛЮЧЕНИЙ 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 9
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсовой работы является разработка и построение многотактных систем управления с путевым контролем или автоматом с памятью на основе метода таблиц включений.
Теория автоматов — раздел кибернетики, возникший под влиянием запросов техники цифровых вычислительных и управляющих машин. Дискретные автоматы, изучаемые в теории автоматов, являются абстрактными моделями реальных систем (как технических, так и биологических), которые перерабатывают дискретную (цифровую) информацию дискретными временными тактами.
В основе теории автоматов лежат точные математические понятия, формализующие интуитивные представления о функционировании (поведении) автомата и о его структуре (внутреннем устройстве).
При этом под преобразованием информации всегда понимается операция, преобразующая последовательности входные, составленные из букв входного алфавита, в последовательности выходные, составленные из букв выходного алфавита.
Широко применяется аппарат математической логики, алгебры, теории вероятностей, комбинаторики и теории графов.
Проблематика теории автоматов в некоторой своей части (структурная теория автоматов) выросла из теории релейно-контактных схем, которая начала складываться в конце 1930-х гг. с привлечением методов алгебры логики.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В машинах-автоматах системой управления по пути называется система управления, обеспечивающая требуемую согласованность перемещений исполнительных органов в зависимости от их положений. Программа для системы управления по пути задается обычно в виде тактограммы. Тактограммой машины-автомата называется схема согласованности перемещений исполнительных органов в зависимости от их положений.
На тактограмме весь цикл движения разделен на отдельные такты движения. Тактом движения называется промежуток времени, в течение которого не меняется состояние (наличие или отсутствие движения) ни одного из исполнительных органов. На тактограмме не указывается время такта (или угол поворота равномерно вращающегося вала). Это время для одного и того же такта может быть различным в зависимости от условий выполнения технического процесса.
Синтез системы управления проводится в такой последовательности:
-
построить тактограмму с указанием наличия или отсутствия сигналов от конечных выключателей в начале каждого такта движения; -
проверить реализуемость тактограммы и определить необходимое число элементов памяти; -
составить таблицу включений и отметить тактирующие сигналы; -
составить формулы включения и произвести их упрощение.
Существует несколько методов синтеза многотактных СУ.
Автомат-перекладчик имеет три ИУ – пневмоцилиндра (ИУ-1; ИУ-2, ИУ-3), цикл которого состоит из 6-ти тактов и предназначается для различных загрузочных, сборочных технологических операций. Исходным заданием для проектирования СУ автомата является принятое начальное положение ИУ (штоки втянуты) и конкретное расположение концевиков относительно ИУ.
(
согласно данному логическому выражению строится циклограмма последовательной работы ИУ автомата, которая не связана с временными характеристиками такта, а связана с временными характеристиками реакции СУ – Δt.Каждому элементарному приводу на циклограмме соответствует горизонтальная строка, в которой проводятся линии снизу вверх или наоборот по числу положений привода, фиксируемых конечными выключателями.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Тактограмма движения
Цикл работы содержит шесть тактов, в каждом из которых совершается одностороннее движение одного механизма. Тактограмма движения задается шифром – шестизначным числом (по числу тактов движения), составленным из номеров механизмов. Номер каждого механизма входит дважды: первое указание номера означает, что в соответствующем такте происходит прямой ход механизма, вторичное указание номера отвечает обратному ходу.
Вариант №4
| Наименование | Сигналы | Такты движения | Вес сигнала | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||
| Механизмы | M1 |  X1 | 1 | 0 |  0 |  0 | 0 |  0 | 20=1 |
| M2 | X2 | 1 | 1 |   1 | 0 | 1 | 1 | 21=2 | |
| M3 | X3 | 1 | 1 | 0 |  0 | 0 | 1 | 22=4 | |
| Память | Z | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 23=8 | |
| Все без памяти | 7 | 6 | 2 | 0 | 2 | 6 | | ||
| Все с памятью | 7 | 6 | 2 | 8 | 10 | 14 | | ||
«Таблица 1.1 —тактограмма автомата»
Такт - промежуток времени, в течении которого не меняется состояние ни одного из исполнительных органов механизма.
В строке сигнала X1: В такте 1 происходит возрастание сигнала, так как в логическом уравнении первый член это X1. Поэтому в следующем такте значение сигнала поменяется с 1 на 0. В такте 6происходит снижение сигнала, так как 6 член логического уравнения это
Поэтому в следующем такте значение сигнала поменяется с 0 на 1.В строке сигнала X2: в такте 3 происходит возрастание сигнала, потому что в логическом уравнении третий член это X2. Поэтому в следующем такте поменяется значение сигнала с 1 на 0. В такте 4 происходит снижение сигнала, потому что в логическом уравнении четвертый член это
.Поэтому в следующем такте поменяется значение сигнала с 0 на 1.В строке сигнала X3: в такте 2 происходит возрастание сигнала, так как в логическом уравнении второй член это X3. Поэтому в следующем такте значение сигнала поменяется с 1 на 0. В такте 5 происходит снижение сигнала, так как пятый член логического уравнения это
.Поэтому в следующем такте значение сигнала поменяется с 0 на 1.ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦЫ ВКЛЮЧЕНИЙ
Построим таблицу включений (таблица 1.2) по полученной тактограмме.
| Наименования | Сигналы | Состояния | ||||||||||
| 1а | 1б | 2 | 3 | 4а | 4б | 5 | 6 | | ||||
| Входы | M1 | X1 | 1* | 1 | 0* | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | |
| M2 | X2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0* | 0 | 1* | 1 | | ||
| M3 | X3 | 1 | 1 | 1 | 0* | 0 | 0 | 0 | 1* | | ||
| Память | Z | 1 | 0* | 0 | 0 | 0 | 1* | 1 | 1 | | ||
| Выходы | Память | вкл | F(z) | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | - | - | - | |
| выкл | F  | 1 | - | - | - | 0 | 0 | 0 | 0 | | ||
| М1 | вперед | F(1) | 0 | 1 | - | - | - | - | - | 0 | | |
| назад | F(  | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | | ||
| М2 | вперед | F(2) | 0 | 0 | 0 | 1 | - | 0 | 0 | 0 | | |
| назад | F(  | - | - | - | 0 | 0 | 1 | - | - | | ||
| М3 | вперед | F(3) | 0 | 0 | 1 | - | - | - | 0 | 0 | | |
| назад | F(  | - | - | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | - | | ||
«Таблица 1.2 —таблица включений автомата»
В строчках X1,X2,X3 скопируем значения сигналов из тактограммы (потому что значение сигнала механизма меняется только в а-тактах). В ячейках, где меняется значение поставим * (звездочку).
Память включится в 1 и выключится в 4 тактах, следовательно, в ячейках 1б-4а поставим единицы, в остальных ячейках – 0 (потому что значение сигнала памяти меняется во второй половине такта, только в б-тактах). В ячейках, где меняется значение поставим * (звездочку).
Память выключится в 1 такте и в 4 такте выключится: в строке включения памяти в ячейке 1а будет единица, а в ячейках 1б-3 будут черточки, а в остальных ячейках нули.
В строке включения памяти в ячейках 1а-3 стоят 0, в 4а- единица, потому что в этих ячейках память включилась и начала работать. В остальных ячейках прочерк.
М1 включается в 1 такте, начинает работает в 2 такте, работает до 5 такта и выключается. М2 включается в 3 такте, начинает работает в 4a такте, работает до 4б такта и выключается. М3 включается 6 такте, начинает работать в 1а такте, работает до 1б такта и выключается.
ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦЫ ФОРМУЛ ВКЛЮЧЕНИЙ
| Наименование | Входы | Состояния | Формулы исключения | |||
| Рабочие | Запрещенные | Исходные | Упрощенные | |||
| П | вкл | X1 X2 X3 | 0 0* 0 | 100 111 110 |  | F(z)=  |
| выкл | X1 X2 X3 | 1* 1 1 | 000 011 001 |  |  | |
| М1 | Вперед | X2 X3 Z | 1 1 0* | 1 1 1 |  |  |
| назад | X2 X3 Z | 1 1* 1 | 11001 10000 00011 |  | | |
| М2 | Вперед | X1 X3 Z | 0 0* 0 | 11000 11101 10011 |  | |
| назад | X1 X3 Z | 0 0 1* | 0 0 0 |  |  | |
| М3 | Вперед | X1 X2 Z | 0* 1 0 | 110 111 101 |  |  |
| назад | X1 X2 Z | 0 1* 1 | 0000 1001 0011 |  |  | |
«Таблица 1.3 —таблица формул включений автомата»
Построим таблицу формул включений (таблица 1.3). Запишем рабочие и запрещенные состояния. Тогда исходная формула будет равна произведению входов (если сигнал показывает 1, то пишем
, иначе
)Упростить формулу исключения можно до значения со звездочкой, если значения рабочего состояния не совпадают с запрещенным. Иначе формула остается прежней.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы был автоматизирован распределительный вал двигателя автомобиля по заданному закону последовательной работы исполнительных устройств автомата. Были получены навыки реализации многотактных конечных автоматов, построение тактограмм, таблиц включений, а также навыки упрощения формул.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
-
Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин: учебник для вузов / И.И. Артоболевский. – изд. 4-е перераб. и доп. – М.:Наука, 1988.- 639 с. -
Лачуга Ю.Ф. Теория механизмов и машин. Кинематика, динамика и расчёт / Лачуга Ю.Ф., Воскресенский А.Н., Чернов М.Ю. -М.: КолосС, 2005.-304с. -
Ефанов, А.М. Теория механизмов и машин: учебное пособие / А.М. Ефанов, В.П. Ковалевский. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2006. – 267 с. -
Ефанов, А.М.. Курс теории механизмов и машин: учебное пособие для студентов вечерней и заочной форм обучения / А.М. Ефанов. – изд. 2-е исправленное и доп. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2006. – 166 с. -
Попов, С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин: учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов / C.А. Попов; Под общ. ред. К.В. Фролова. – М.: Высшая школа, 1986. – 294 с.