Programabilna Autonomna Vozila III deo

Automat sa konačnim brojem stanja

Uvod

Nakon svih praktično realizovanih elektronskih komponenti poslednji korak nas vodi ka realizaciji “inteligencije”- upravljačkog softvera - koja se realizuje automatom sa konačnim brojem stanja. Robotska inteligencija je upravo to, automat, mašina koja na osnovu pobuda prelazi iz stanja u stanje sa ciljem izvršenja zadatka - tema trećeg dela o programabilnim autonomnim vozilima.

Slika1. (a) KA sa beskonačno mnogo prelaza između stanja. (b) KA sa konačno mnogo prelaza između stanja, State C je izlaz.

Automat sa konačnim brojem stanja

Automat sa konačnim brojem stanja (u nastavku teksta KA) jeste matematički model za definisanje ponašanja sistema. Definisan je uređenom trojkom KA = (S, P, Z) pri čemu je: S – konačan skup svih mogućih stanja sistema, P – konačan skup svih mogućih pobuda sistema, Z skup svih mogućih zadataka sistema. Svaki zadatak sistema definisan je uređenom četvorkom Z = (Sz, Sz0, Pz, fz), pri čemu je: Sz – skup stanja potrebnih za realizaciju zadatka, pri čemu svako stanje pripada skupu S, Sz0 – početno stanje, takođe pripada skupu S, Pz skup pobuda zadatka, pri čemu svaka pobuda pripada konačnom skupu P i fz – funkcija prelaza zadatka. Princip rada je jednostavan, KA za zadati zadatak Z na osnovu funkcije prelaza fz, u zavisnosti od trenutnog stanja i ulazne pobude odlučuje o novom stanju sistema. Kao takav, KA možemo iskoristiti za realizaciju upravljačkog softvera odnosno “inteligencije” programabilnog autonomnog vozila (u nastavku teksta PAV). Mirovanje, kretanje unapred, unazad, rotiranje točkova i sva ostala moguća stanja PAV-a čine skup S. Mehanički senzori, infracrveni senzori (u nastavku teksta IC), senzori DC motora itd. (InfoElektronika broj 111 – praktična realizacija senzora) čine konačan skup pobuda P. Primer: PAV se nalazi u stanju kretanja unapred, IC senzor (pobuda) detektuje objekat ispred sebe, funkcija prelaza fz na osnovu trenutnog stanja i tipa pobude određuje novo stanje, recimo, zaustavi vozilo. Kao što je već napomenuto u prvom delu o PAV (InfoElektronika broj 110), zadaci čine polaznu tačku. Na osnovu istih, gore prikazani matematički model koristimo za opis ponašanja sistema i praktičnu realizaciju upravljačkog softvera. Sa stanovišta broja prelaza između stanja, razlikujemo dva tipa KA: sa konačno mnogo i beskonačno mnogo prelaza.

Slika2. KA sa konačnim brojem stanja. Opisuje kretanje programabilnog autonomnog vozila koje prati crnu traku na beloj podlozi. End/Stop je krajnje stanje, te je samim tim ovo KA sa konačno mnogo prelaza između stanja.

Konačni automat sa beskonačno mnogo prelaza između stanja
Na slici 1.a. prikazan je grafikon KA sa bekonačno mnogo prelaza između stanja. Stanja su prikazana kružnicom, dok su prelazi između stanja prikazani strelicom. Stanja A i B čine konačan skup mogućih stanja sistema S. P1 i P2 čine konačan skup mogućih pobuda sistema P. Početno stanje sistema S0 je stanje A. U slučaju pobude P1, KA prelazi u stanje B. U slučaju pobude P2, KA prelazi u stanje A. Kako u oba slučaja imamo prelaz u neko od stanja sistema, automat smatramo beskonačnim. Pošto sistem čine dva moguća stanja: A i B, jedina moguća beskonačna sekvenca prelaza između stanja je sledeća: A,B,A,B,A,B,A,B,A,B ...

Slika3. Programabilno autonomno vozilo. System Development Platform: MikroElektronika - Easy 8051 v6 for Atmel AT89S8253 MCU.

Slika4. Infra crveni senzor (percepcija), služi za praćenje crne putanje na beloj podlozi.


Autor: Vladimir Savić
Tekst je objavljen u InfoElektronika magazinu broj 112.
Napomena: tekst će biti preveden na engleski jezik by Nera Marković.

Prva dva dela su na engleskom jeziku:

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Electrolytic capacitors and design rules

Image
This article is in tended t o ex plain the bases about electrolytic capacitor , where t he y are used, basic construction, RLC circuit and much more. This is a fir st article about capacit ors and this article is based on zilsel-invent previous article about low pass filters at the following link : Low pass filter and voltage stabilization Electrolytic capacitors and design rules T he f igure #2 presents already used electrolytic capacitors. As we can see electrolytic capacitor is polarized device which means that it is important to pay attention during capacitor assembling to the PCB (printed circuit board). Depending on the capacitor manufactures, in some cases negative lead is marked with a negative sign , and in some cases positive lead (capacitor pin) is marked with a plus sign . Beside polarization mark, there are also labels about capacitance (for example 470 microfarads ) and maximum allowed voltage (for example 10V). The maximum allowed voltage is important parameter r...
Read more

Fake VC830L digital multimeter

Image
This article is intended to explain some bad things about cheap digital multimeters since these devices are available in large quantities in Serbia. The key point of this article is security since cheap digital multimeters are not tested/produced according to standards. VC830L is one digital multimeter available in electronics distribution stores in Serbia, but we will avoid company names, since this article is more about “ pay attention before you buy ” cheap digital multimeter. The VC830L is about 10 euros, you cannot expect too much, but if you are not able to buy professional digital multimeter which costs over 100 euros, you will certainly buy the cheap one. Front mask: VC830L digital multimeter. The part interested for us is security so let see what we actually have regarding VC830L digital multimeter. It has three input connectors, starting from the left side: we have connector for 10 amps, common connector (COM) and the right one intended for voltage, r...
Read more

How to design LM324 Astable Multivibrator

Image
This blog post is intended to describe how astable multivibrator works based on LM324 operational amplifier, RC timer and positive voltage divider circuits. This is one way to implement astable multivibrator since additional options are available like: specialized signal generators or 555 timer integrated circuit configured to work as an astable multivibrator . There are two states related to astable multivibrator based on RC timer or an analog timer (there is also a digital timer integrated into the microcontroller for example, but in general, digital timers are based on astable multivibrators implemented with quartz or resonator external oscillators, since digital timers count PWM /clock oscilations . Anyway, there are different types of astable multivibrators in order to provide clock cycles): charging and discharging. Charging   To describe charging state we will start from beginning with the completely discharged capacitor C (it has zero volts betwe...
Read more