LITERATURA A u t o m
Švarc - Automatizace - automatické řízení, skriptum FSI VUT Brno, 2002, 2005
a t i
Švarc, Lacko, Němec - Automatizace, skriptum FS VUT Brno, 1996
z a
Studijní opory na www stránkách
c e
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u
AUTOMATIZACE
t o m a t
Definice: Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností různých přístrojů a zařízení.
i z
Mechanizace
a c
Automatizace
e
Komplexní automatizace
1
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u
Kybernetika
t o
Zakladatel Norbert Wiener (1948)
m a t
Původní definice: Věda o řízení a sdělování v živých organismech a strojích.
i z a c
Definice: Věda, která zkoumá obecné vlastnosti a zákonitosti řízení v biologických, technických a společenských systémech.
e
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u
Systém
t o m a
Definice: Systém je soubor prvků mezi nimiž existují nějaké funkční vztahy a který má jako celek vztah ke svému okolí.
t i
Systém je charakterizován:
z a
strukturou
c
chováním
e
2
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u
Informace
t o m
Definice: Informace je do určitého místa zavedené sdělení o nějakých skutečnostech.
a t i
Vzájemná výměna informací může být:
z
prostá výměna
a
řízení
c e
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A
Řízení
u t o m a t i z a c e
Definice: Řízení je cílevědomá činnost, při níž se hodnotí a zpracovávají informace o řízeném procesu nebo objektu a na základě těchto informací se ovlivňují příslušná zařízení tak, aby se dosáhlo požadovaného cíle. Řízení: ovládání regulace
► adaptivní řízení ► optimální řízení ► učení ► umělá inteligence
3
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u t
Ovládání je řízení bez zpětné vazby
o m
vnější působení
a t i z a
vstup
Řídicí systém
ovládání řízení
Řízený systém
výstup
c e
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u t
Regulace je řízení se zpětnou vazbou
o m
vnější působení
a t i z
vstup
Řídicí systém
regulace řízení
Řízený systém
výstup
a c e
zpětná vazba informace o stavu řízeného systému
4
1. Ú V O D D O A U T O M A T I Z A C E A u
Automatické řízení
t o
Logické řízení
m a
Spojité řízení
t i z a c
Diskrétní řízení Fuzzy řízení
e
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t o m a t i z a c e
LOGICKÉ ŘÍZENÍ Definice: Logické řízení je cílevědomá činnost, při níž se logickým obvodem zpracovávají informace o řízeném procesu a podle nich se ovládají příslušná zařízení tak, aby se dosáhlo předepsaného cíle.
Logický obvod Definice: Logický obvod je fyzikální systém, který se skládá z logických prvků propojených mezi sebou logickými veličinami.
5
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t o m
Logický obvod: - kombinační - sekvenční
a t i z a c
Logické veličiny - nabývají konečného počtu hodnot - dvouhodnotové proměnné
e
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t
Logická funkce y = f ( x1 , x2 ,....., xn )
o m a t i z a c e
Definice: jednoznačné přiřazení hodnot 0 a 1 logické proměnné y ke kombinacím hodnot nezávislých logických proměnných x1, x2,…,xn Logická funkce jedné proměnné negace
Logické funkce dvou proměnných disjunkce konjunkce negace disjunkce negace konjunkce
6
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
název funkce
synonymní názvy
algebraický zápis
negace
NON
y=x
x
y = x1 + x2
disjunkce
logický součet OR
x1 x2
1
konjunkce
logický součin AND
x1 x2
&
negace disjunkce
negace log. součtu NOR
x1 x2
1
negace konjunkce
negace log. součinu NAND
x1 x2
&
u t o m a t i z a c e
y = x1 ∨ x2 y = x1. x2 y = x1 ∧ x2 y = x1 + x2 y = x1 ∨ x2 y = x1 . x 2 y = x1 ∧ x 2
schémat. značka
y
y
pravdiv. tabulka x
y
0 1
1 0
x1 x2
y
0 1 0 1
0 1 1 1
0 0 1 1
x1 x2
y
y
0 0 1 1 x1
0 1 0 1 x2
0 0 0 1 y
y
0 0 1 1
0 1 0 1
1 0 0 0
y
x1 x2
y
0 1 0 1
1 1 1 0
0 0 1 1
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
Booleova algebra
u t
- používá negaci, disjunkci, konjunkci
o
- minimalizace logických funkcí
m a
Pravidla Booleovy algebry:
t i
●
●
●
c
logický rozpor
x⋅x = 0
x + x =1
z a
zákon vyloučeného třetího zákon dvojité negace
x=x
e ●
zákony opakování
x+x= x
x⋅x = x
7
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
●
x1 + x2 = x2 + x1
u t o
komutativní zákony
●
x1 ⋅ x2 = x2 ⋅ x1
asociativní zákony
x1 + ( x2 + x3 ) = x1 + x2 + x3
m
x1 ⋅ ( x2 ⋅ x3 ) = x1 ⋅ x2 ⋅ x3
a t
●
x1 ⋅ ( x2 + x3 ) = x1 x2 + x1 x3
i
x1 + x2 ⋅ x3 = ( x1 + x2 ) ⋅ ( x1 + x3 )
z a c
distributivní zákony
●
absorpční zákony
x1 ⋅ ( x1 + x2 ) = x1
x1 + x1 ⋅ x2 = x1
e
x1 ⋅ (x1 + x2 ) = x1 ⋅ x2
x1 + x1 ⋅ x2 = x1 + x2
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
●
u
0+ x = x
t o
●
m
i z
●
1⋅ x = x
zákony agresivnosti 0 a 1
0⋅ x = 0
a t
zákony neutrálnosti 0 a 1
1+ x = 1
De Morganovy zákony
x1 + x2 = x1 ⋅ x2
x1 ⋅ x2 = x1 + x2
a c e
- aplikace De Morganových zákonů
a + b + c = a ⋅b⋅c
a ⋅b⋅c = a + b + c
8
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
Vyjádření Booleovských funkcí
u t o m a t i z a c e
Slovní zadání
x1 x2 x3
Pravdivostní tabulka - ze slovního zadání - počet řádků tabulky
2n - n počet vstupních proměnných
Algebraický výraz - z pravdivostní tabulky - logický součet logických součinů
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
y 0 0 1 0 0 1 1 1
y = x1 ⋅ x2 ⋅ x3 + x1 ⋅ x2 ⋅ x3 + x1 ⋅ x2 ⋅ x3 + x1 ⋅ x2 ⋅ x3
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t o m a
Karnaughova mapa - z pravdivostní tabulky nebo algebraického výrazu - počet políček mapy 2 n
x2
x1
x2 x4 x1 x3
t i z a c
x2 x x3 1
1
e
1
1
1
9
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t
Blokové schéma - z minimalizovaného tvaru - užitím schématických značek pro logické členy
o m
y = x1 ⋅ x3 + x2 ⋅ x3
a t i z a
&
x1 x2
1
c e
x1. x3
x3
x3
&
y
x2. x3
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
Minimalizace logických funkcí
u t
Pravidly Booleovy algebry
o m a t i z a c e
Karnaughovou mapou - sousední políčka s jedničkami spojit do smyček - smyčky mocniny dvou (2, 4, 8…) - začínáme od největších smyček - smyček co nejmíň - jedna jednička může být součástí libovolného počtu smyček - všechny jedničky nutno zakroužkovat
10
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A u t o
- při vytváření minimálního výrazu jedna smyčka tvoří jeden součtový člen, který obsahuje ty proměnné, jejichž hodnota ( 0 nebo 1 ) se v rámci dané smyčky nemění
m a
- varianty dvojic
t
x x4 2 x1 x3
i z
1 1
a c
1
1
1
e
1
1
1
2. L O G I C K É Ř Í Z E N Í A
x x4 2 x1 x3
- varianty čtveřic
u t o m a t i z a c
x4
x2 x3
1 1 1
x1 1 1 1 1
1
1
x4 1
1
1
1
x2 x x3 1
1
1 1 1
e
1
1 1 1
1 1 1
11
