Анализ и синтез комбинационных и последовательных дискретных и аналоговых агентов

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

 

Владов Ю.Р.

 

 

Анализ и синтез комбинационных и последовательных дискретных и аналоговых агентов

 

Лабораторный практикум

 

Оренбург 2010

 

Содержание

 

1 Лабораторная работа № 1

Комбинационные дискретные агенты с одним исполнительным элементом..….4

1.1 Цель работы

1.2 Общие теоретические сведения

1.2.1 Принципиальная электрическая схема типовой СДУ

1.2.2 Схема алгоритма типовой СДУ

1.2.3 Таблица режимов работы типовой СДУ

1.2.4 Схема модели типовой СДУ в интегрированной среде VisSim

1.3 Задания для самостоятельного выполнения

2 Лабораторная работа № 2

Комбинационные дискретные агенты с двумя исполнительными элементами..11

2.1 Цель работы

2.2 Общие теоретические сведения

2.2.1 Принципиальная электрическая схема реверсивной СДУ

2.2.2 Таблица режимов работы реверсивной СДУ

2.2.3 Схема модели реверсивной СДУ в интегрированной среде VisSim

2.2.4 Схема алгоритма реверсивной СДУ

2.3 Задания для самостоятельного выполнения

3 Лабораторная работа № 3

Комбинационные дискретные агенты с многими исполнительными элементами…………………………………………………………………………16

3.1 Цель работы

3.2 Общие теоретические сведения

3.2.1 Принципиальная электрическая схема СДУ ПТЛ

3.2.2 Схема алгоритма СДУ ПТЛ

3.2.3 Таблица режимов работы СДУ ПТЛ

3.3 Задания для самостоятельного выполнения

4 Лабораторная работа № 4

Автоматизированный синтез комбинационных дискретных агентов………….22

4.1 Цель работы

4.2 Общие теоретические сведения

4.2.1 Таблица истинности КДА

4.2.2 Принципиальная электрическая схема КДА

4.2.3 Схема модели КДА в интегрированной среде VisSim

4.3 Задания для самостоятельного выполнения

5 Лабораторная работа № 5

Графовые модели и последовательные дискретные агенты ……………………27

5.1 Цель работы

5.2 Общие теоретические сведения

5.2.1 Графовая модель ПДА

5.2.2 Схема модели ПДА в интегрированной среде VisSim

5.3 Задания для самостоятельного выполнения

 

6 Лабораторная работа № 6

Автоматизированный синтез последовательных дискретных агентов с малым объемом памяти ……………………..……………………………………………..31

6.1 Цель работы

6.2 Общие теоретические сведения

6.2.1 Принципиальная электрическая схема системы управления насосом

6.2.2 Схемы алгоритмов работы системы управления насосом

6.3 Задания для самостоятельного выполнения

7 Лабораторная работа № 7

Моделирование надежности автоматизированных систем с параллельно последовательными и мостиковыми структурами…………………..…….…….37

7.1 Цель работы

7.2 Общие теоретические сведения

7.3 Задания для самостоятельного выполнения

8 Лабораторная работа № 8

Комбинационные аналоговые агенты: анализ и моделирование статического режима ……………………………………………………………….……….…….42

8.1 Цель работы

8.2 Общие теоретические сведения

8.3 Задания для самостоятельного выполнения

9 Лабораторная работа № 9

Автоматизированное решение интеллектуальных задач…...…….……….…….47

9.1 Цель работы

9.2 Общие теоретические сведения

9.3 Задания для самостоятельного выполнения

Список рекомендуемой литературы………………………………………………50

Предметный указатель……………………………………………………………..51

Лабораторная работа № 1

Комбинационные дискретные агенты с одним исполнительным элементом

Цель работы

 

Изучить структуру и блоки VisSim, научиться составлять модели и моделировать простейшие комбинационные агенты на основе систем дистанционного управления (СДУ) с одним исполнительным элементом.

 

Задачи:

1) Изучить принцип действия и режимы работы СДУ с одним исполнительным элементом;

 

2) Разработать различные формы моделей для моделирования СДУ с одним исполнительным элементом;

 

3) На основе программной модели выяснить выполнение всех функций в различных режимах работы исследуемой СДУ.

 

Задание для дополнительной работы

 

· На базе типовой СДУ разработать принципиальную электрическую схему СДУ с двумя электродвигателями и двумя постами управления. Причем, контакты кнопок «Стоп» различных постов управления соединяются между собой последовательно, а контакты кнопок «Пуск» - параллельно;

· По принципиальной электрической схеме составить систему логических уравнений заданной СДУ;

· В среде моделирования VisSim создать модель СДУ с двумя электродвигателями и двумя постами управления.

 

Лабораторная работа № 2

 

Цель работы

 

1. Изучить реверсивную СДУ с различными блокировочными зависимостями;

2. Научиться моделировать реверсивные СДУ.

 

Задача:

Спроектировать реверсивную СДУ с комбинированной блокировкой и двумя постами управления.

 

Задание для дополнительной работы

 

· На базе двух типовых СДУ, подключенных параллельно, разработать принципиальную электрическую схему СДУ автоматического включения резервного электродвигателя при аварийном отключении основного. Причем, для обеспечения автоматического включения резервного электродвигателя контакты кнопок «Пуск» необходимо зашунтировать размыкающими контактами противоположных магнитных пускателей и последовательно добавить еще один размыкающий контакт противоположного магнитного пускателя в цепь управления резервного электродвигателя;

· По принципиальной электрической схеме составить систему логических уравнений заданной СДУ;

· В среде моделирования VisSim создать модель СДУ автоматического включения резервного электродвигателя при аварийном отключении основного.

Лабораторная работа № 3

Цель работы

 

1. Изучить ПТЛ;

2. Научиться моделировать СДУ с многими магнитными пускателями на примере ПТЛ.

 

Задачи:

1) Спроектировать СДУ ПТЛ на 3 рабочие машины с одним реверсивным двигателем;

2) Спроектировать СДУ ПТЛ с четырьмя электродвигателями.

 

Задание для дополнительной работы

 

· На базе изученной СДУ ПТЛ, разработать принципиальную электрическую схему СДУ ПТЛ с четырьмя электродвигателями, один из которых реверсивный, а один – имеет резервный электродвигатель;

· По принципиальной электрической схеме составить систему логических уравнений заданной СДУ;

· В интегрированной среде моделирования VisSim создать модель заданной СДУ.

 

 

Лабораторная работа № 4

Цель работы

Научиться проводить синтез дискретных комбинационных автоматов, а так же составлять модели этих управляющих устройств.

Задание для дополнительной работы

 

Провести синтез микроголосующего автомата КДА по миноритарной системе (голосование «по меньшинству»), например, менее 2-х из 4-х человек, согласно пунктам 2-5 задания для самостоятельного выполнения.

 

 

Лабораторная работа № 5

Агенты

 

Цель работы

 

Изучить формы описания последовательных дискретных агентов, методы их синтеза и моделирования.

 

Задачи:

1) изучить алгоритм синтеза ПДА по таблице включений;

2) произвести синтез ПДА с тремя исполнительными элементами: Х1, Х2, Х3, необходимо, чтобы после воздействия на командный элемент А, исполнительные элементы поочередно включались, а затем в обратном порядке отключались. Цикл ПДА должен непрерывно повторяться, пока включен командный элемент;

3) произвести синтез ПДА с тремя исполнительными элементами: Х1, Х2, Х3, необходимо, чтобы после воздействия на командный элемент А, исполнительные элементы поочередно включались в обратном порядке, а затем в том же порядке отключались. Цикл ПДА должен непрерывно повторяться, пока включен командный элемент.

 

Задание для дополнительной работы

 

· Произвести синтез ПДА с исполнительными элементами Х1, Х2, Х3. Необходимо, чтобы после воздействия на командный элемент А, исполнительные элементы поочередно включались в обратном порядке, а затем в том же порядке отключались. Цикл ПДА должен непрерывно повторяться, пока включен командный элемент;

· Составить модель в интегрированной среде VisSim;

· Написать программу, имитирующую работу заданного ПДА.

 

Лабораторная работа № 6

Цель работы

 

Изучить особенности работы последовательных дискретных автоматов (ПДА). Приобрести навыки проведения синтеза ПДА с малым объемом памяти.

 

Задачи:

1) Изучить метод синтеза ПДА путем использования обратной связи по выходу;

 

2) Научиться моделировать ПДА в среде VisSim;

 

3) Разработать ПДА при следующих условиях: насос Н должен автоматически включаться при достижении жидкостью нижнего датчика Дн, оставаться включенным при достижении жидкостью среднего уровня (соответствующий датчик Дср) и выключаться при достижении жидкости верхнего уровня, контролируемого датчиком Дв. Насос должен оставаться выключенным до тех пор, пока уровень жидкости не достигнет нижнего датчика Дн.

 

Задание для дополнительной работы

 

 

Лабораторная работа № 7

Цель работы

 

Изучить методику автоматизированного логико-вероятностного расчета (ЛВР) надежности для различных параллельно-последовательных структур (ППС) и мостиковых структур. Определить результирующие показатели надежности по заданной структурной схеме. Научиться моделировать надежности систем с различными структурами в VisSim.

 

Рассчитать ВБР и другие характеристики надежности для систем, содержащих следующее количество элементов надежности:

а) для ППС – 20;

б) для мостиковых структур – 25;

Расчет мостиковых структур

Назовем структуру, состоящую из пяти элементов надежности, один из которых включен в ее диагональ, элементарной мостиковой структурой. Рисунок 7.1. Диагональ не позволяет считать, что остальные элементы соединены последовательно или параллельно. Поэтому использовать рассмотренный алгоритм нельзя. Рассмотрим два метода ЛВР надежности элементарных мостиковых структур.

Рисунок 7.1 – Структурная схема надежности элементарной мостиковой структуры

 

Задание для дополнительной работы

Выполнить расчет надежности технической системы с комбинированной структурой, согласно пунктам 1-7 задания для самостоятельного выполнения.

 

Ссылки на файлы:

1. Расчеты в Excel.

2. Модель надежности системы в интегрированной среде VisSim.

3. Программа для расчета надежности системы на ЯП Delphi.

 

 

Лабораторная работа № 8

Цель работы

Научиться проводить анализ в автоматизированном режиме аналогового агента, представленного структурной схемой, включающей в себя 20 статических звеньев, а так же научиться моделировать их в интегрированных средах.

 

Задачи:

1) Составить структурную схему САУ содержащую двадцать элементов.

2) Реализовать данную САУ в интегрированной среде VisSim.

3) Произвести расчет статического режима разработанной САУ.

Задание для дополнительной работы

Выполнить пункты 1-4 задания для самостоятельного выполнения для САУ, содержащую 25 элементов, соединенных всеми возможными типами соединений.

 

Лабораторная работа № 9

Цель работы

 

Научится в условиях отсутствия информации решать интеллектуальные задачи с использованием специализированных средств в виде принципов и таблицы устранения технических противоречий.

Список рекомендуемой литературы

 

1 Владов Ю. Р. Анализ и синтез дискретных систем управления технологическими потоками. Алгоритмы и программы. Лабораторный практикум. – Оренбург: ОрПИ, 1998 г. 90 с.

2 ГОСТ 2.708 – 71 Общие правила оформления схем.

3 ГОСТ 2.755-87 ЕСКД Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения.

4 ГОСТ 19.701 – 90 ЕСКД Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.

5 Стандарт предприятия: Общие требования и правила оформления выпускных квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов. – М.: ОГУ, 2000. – 62 с.

 

 

Предметный указатель

А

 

Автоматический выключатель

Б

Биметаллические пластины

В

Вероятность безотказной работы (ВБР)

Вероятность отказа (ВО)

Вес ПДА

Г

Графовая модель ПДА

Д

Дизъюнкция

З

Запрещенное состояние КДА

И

Инверсия

Интегрированная среда моделирования

Интеллектуальная задача

Интенсивность отказов λ(t)

К

Катушка магнитного пускателя

Кнопка управления

Комбинационный дискретный автомат (КДА)

Комбинированная блокировка

Контакт магнитного пускателя

Конъюнкция

Коэффициент усиления

Л

Логические уравнения

М

Механическая блокировка

Минимизация

Н

Нулевой провод

О

Обратная связь

Объем памяти ПДА

Обязательное состояние КДА

П

Параллельно-последовательные структуры (ППС)

Последовательный дискретный агент (ПДА)

Поточно-транспортная линия (ПТЛ)

Предохранитель

Принципиальная электрическая схема

Промежуточный элемент ПДА

Р

Рабочая машина

Реверсирование

С

СДУ

Сигнальная лампа

Силовые контакты

Состояние ПДА

Статическое звено

Схема алгоритма

Схема модели

Т

Таблица режимов работы

Токовая перегрузка

У

Условное состояние КДА

Ф

Фаза

Ч

Частота отказов a(t)

Э

Эвристический алгоритм

Эвристическое описание задачи

Электрическая блокировка

Электрическая цепь

Электродвигатель

Электромагнитный аппарат

Элементы схемы

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Аэрокосмический институт

Кафедра систем автоматизации производства

 

Владов Ю.Р.

 

 

Анализ и синтез комбинационных и последовательных дискретных и аналоговых агентов

 

Лабораторный практикум

 

Оренбург 2010

 

Содержание

 

1 Лабораторная работа № 1

Комбинационные дискретные агенты с одним исполнительным элементом..….4

1.1 Цель работы

1.2 Общие теоретические сведения

1.2.1 Принципиальная электрическая схема типовой СДУ

1.2.2 Схема алгоритма типовой СДУ

1.2.3 Таблица режимов работы типовой СДУ

1.2.4 Схема модели типовой СДУ в интегрированной среде VisSim

1.3 Задания для самостоятельного выполнения

2 Лабораторная работа № 2

Комбинационные дискретные агенты с двумя исполнительными элементами..11

2.1 Цель работы

2.2 Общие теоретические сведения

2.2.1 Принципиальная электрическая схема реверсивной СДУ

2.2.2 Таблица режимов работы реверсивной СДУ

2.2.3 Схема модели реверсивной СДУ в интегрированной среде VisSim

2.2.4 Схема алгоритма реверсивной СДУ

2.3 Задания для самостоятельного выполнения

3 Лабораторная работа № 3

Комбинационные дискретные агенты с многими исполнительными элементами…………………………………………………………………………16

3.1 Цель работы

3.2 Общие теоретические сведения

3.2.1 Принципиальная электрическая схема СДУ ПТЛ

3.2.2 Схема алгоритма СДУ ПТЛ

3.2.3 Таблица режимов работы СДУ ПТЛ

3.3 Задания для самостоятельного выполнения

4 Лабораторная работа № 4

Автоматизированный синтез комбинационных дискретных агентов………….22

4.1 Цель работы

4.2 Общие теоретические сведения

4.2.1 Таблица истинности КДА

4.2.2 Принципиальная электрическая схема КДА

4.2.3 Схема модели КДА в интегрированной среде VisSim

4.3 Задания для самостоятельного выполнения

5 Лабораторная работа № 5

Графовые модели и последовательные дискретные агенты ……………………27

5.1 Цель работы

5.2 Общие теоретические сведения

5.2.1 Графовая модель ПДА

5.2.2 Схема модели ПДА в интегрированной среде VisSim

5.3 Задания для самостоятельного выполнения

 

6 Лабораторная работа № 6

Автоматизированный синтез последовательных дискретных агентов с малым объемом памяти ……………………..……………………………………………..31

6.1 Цель работы

6.2 Общие теоретические сведения

6.2.1 Принципиальная электрическая схема системы управления насосом

6.2.2 Схемы алгоритмов работы системы управления насосом

6.3 Задания для самостоятельного выполнения

7 Лабораторная работа № 7

Моделирование надежности автоматизированных систем с параллельно последовательными и мостиковыми структурами…………………..…….…….37

7.1 Цель работы

7.2 Общие теоретические сведения

7.3 Задания для самостоятельного выполнения

8 Лабораторная работа № 8

Комбинационные аналоговые агенты: анализ и моделирование статического режима ……………………………………………………………….……….…….42

8.1 Цель работы

8.2 Общие теоретические сведения

8.3 Задания для самостоятельного выполнения

9 Лабораторная работа № 9

Автоматизированное решение интеллектуальных задач…...…….……….…….47

9.1 Цель работы

9.2 Общие теоретические сведения

9.3 Задания для самостоятельного выполнения

Список рекомендуемой литературы………………………………………………50

Предметный указатель……………………………………………………………..51

Лабораторная работа № 1