Несколько методов структурного синтеза
Применительно к гидравлическим и пневматическим многотактным ДСУ используют несколько методов структурного синтеза, базирующихся на общей теории релейных устройств и отличающихся друг от друга способами представления условий работы, анализа на реализуемость, определения потребного числа триггеров, получения уравнений выходных сигналов и их минимизации.

Примерами могут служить методы: синтеза по таблицам состояний с последующей минимизацией структуры табличным способом или при помощи матриц Карно графоаналитический; построения ДСУ с применением логических схем алгоритмов (ЛСА); синтеза с использованием языка циклических процессов ; метод, разработанный во с применением языка режимов, условий и ситуаций (ЯРУС) и др. Рассмотрим некоторые из этих методов. Синтез многотактных ДСУ по таблицам состояний.

Пусть требуется построить схему автоматического управления двумя пневмоцилиндрами, работающими по циклу в схеме использовать главные распределители с двусторонним управлением, предусмотреть возможность остановки пневмоцилиндров в исходном положении (штоки втянуты); для контроля выполнения команд использовать путевые конечные выключатели. При структурном синтезе тип главных распределителей имеет важное значение, так как он определяет число выходных сигналов управления и характер этих сигналов.

Распределители с двусторонним управлением механически "запоминают" переключенное положение, благодаря чему для их переключения можно использовать как потенциальные (длительные), так и импульсные (кратковременные) сигналы, что способствует упрощению структуры логического устройства. По заданному циклу с учетом принятой индексации выключателей составляем таблицу состояний, в которой отмечаем обязательные, запрещенные и условные состояния для всех выходных сигналов, рассматривая комбинации входных сигналов в порядке их следования по циклу.

В таблице учитываем не только устойчивые состояния входных сигналов от выключателей в крайних положениях подвижных частей исполнительных устройств, но и промежуточные их комбинации, имеющие место при движении поршней пневмоцилиндров. Прочерками отмечаем условные (безразличные) состояния выходов. Замена некоторых обязательных состояний условными упрощает уравнения выходных сигналов. Не учтены такие комбинации, которые при данной последовательности срабатываний пневмоцилиндров не встречаются либо вообще невозможны.

Например, невозможно одновременно получить действительные значения сигналов. Неучтенные состояния входов условны для всех выходных сигналов. Полученную таблицу состояний анализируют на реализуемость. Признак реализуемости - отсутствие совпадающих тактов. Совпадающими называют такты, в которых при одинаковых комбинациях входных сигналов должны образоваться разные выходные. В рассматриваемом примере совпадающими являются 2-й и 4-й такты, а также промежуточные такты. Таким образом, пока цикл нереализуем.

Для его реализации необходима развязка совпадающих тактов. Она достигается вводом триггеров. Включая триггер перед одним из совпадающих тактов и выключая его перед вторым, дополняют одинаковые комбинации сигналов от выключателей добавочным входным сигналом от триггера, который имеет разные значения в бывших совпадающих тактах. При наличии нескольких пар совпадающих тактов необходимо стремиться вводом каждого триггера развязать возможно большее их число.

Если ввод одного триггера задачу не решает, добавляют еще один и т. д., пока не останется совпадающих тактов. Включение и выключение триггеров возможно только в тактах, которые сами не совпадают. В нашем примере ввод одного триггера позволяет развязать как основные, так и промежуточные такты. Включить триггер нужно в первом такте, а выключить - в третьем. По результатам анализа строят реализуемую таблицу состояний, в которой добавляется один входной сигнал (с выхода триггера), два выходных сигнала управления триггером и два дополнительных такта, в которых переключается триггер. Матрицы строим для пяти, включая сигнал с выхода триггера.

В матрице для каждого выхода отмечаем обязательное и запрещенные состояния, взятые таблицы состояний. Признак правильного решения - наличие в системе всех входных переменных. По полученным уравнениям строим структурную и принципиальную схемы. В последней для обеспечения автоматической остановки системы в исходном положении на линии подачи первой команды в цикле установлен пусковой клапан ПК. Пусть требуется построить аналогичную схему на распределителях с односторонним управлением.

Строим исходную таблицу состояний. Поскольку главные распределители не имеют "памяти", подаваемые выходные сигналы нужно поддерживать все то время, пока распределители, управляемые этими сигналами, должны быть переключены. Как и в предыдущем случае, в таблице есть совпадающие такты, которые развязывают, вводя один триггер. По реализуемой таблице состояний заполняют матрицы Карно . Метод Хафмена. Второй способ определения минимально необходимого числа триггеров для обеспечения реализуемости многотактной системы используется при структурном синтезе по методу Хафмена. Здесь по исходной таблице состояний составляют первичную таблицу переходов.

В ней каждому устойчивому состоянию входных сигналов в рабочем цикле отводят отдельную строку и по числу строк выбирают достаточное и необходимое количество триггеров так, чтобы каждой строке соответствовала своя комбинация сигналов с выходов триггеров. Поскольку выходной сигнал триггера может принимать только два значения, то для двух строк в первичной таблице переходов нужен один триггер, для трех-четырех - два, для пяти...восьми - три и т. д. Такой подход обеспечивает избыточность триггеров на первом этапе. Затем по определенным правилам сжимают первичную таблицу переходов, объединяя строки.

При этом их число, а следовательно, и число потребных комбинаций выходных сигналов триггеров доводят до минимума. Сжатую таблицу переходов (матрицу переходов) используют для получения уравнений выходных сигналов системы. Рассмотрим метод Хафмена на примере синтеза ДСУ, работающей по циклу и использующей распределители с односторонним управлением. Таблица состояний для этого случая уже была составлена. Используем ее для построения первичной таблицы переходов.

В ней каждой комбинации входных сигналов отведена своя колонка, кроме того, отведены колонки для каждого выходного сигнала, а количество строк соответствует числу тактов таблицы состояний (с учетом промежуточных состояний входных сигналов при движениях исполнительных приводов). В таблице отмечают устойчивые и неустойчивые состояния каждой из встречающихся при отработке цикла комбинаций входных сигналов в порядке их следования. При этом под устойчивым понимают состояние входов, которому соответствует стабильное внутреннее состояние логической части ДСУ, т. е. состояние, при котором выходные сигналы приведены в соответствие с входными.


Спонсор публикации: