Общие сведения об управляющих автоматах

Управляющий автомат можно рассматривать как прибор, реализующий алгоритм функционирования, который определяет последовательность выполнения отдельных операций или процедур управления некоторым объектом. Интересно, что модели управляющих автоматов дают возможность анализировать не только функциональные, но и отдельные структурные свойства сложных взаимодействующих систем. Такие модели удачно объединяют возможности изучения обоих этих свойств.

Во время работы управляющий автомат, в соответствии с алгоритмом функционирования, подает последовательность управляющих сигналов на объект управления. Последовательность сигналов автомата зависит от состояния как самого автомата, так и от внешнего воздействия, например от другого автомата или человека. Таким образом, взаимосвязь автомата и объекта является основой системы «управляющий автомат – управляемый объект».

Так в ТК-системах, где реализованы взаимодействия (агент-менеджер), управляющим автоматом может выступать источник сообщения (менеджер), а объектом – получатель этого сообщения (агент). Алгоритм агент/менеджер реализован в современных ТК-сетях в виде протокола SNMP. Управляющим автоматом является станция, которая посылает сигналы, приемная станция в этом случае является объектом управления. Такой автомат реализуется, например, в методе пространственно-временного кодирования в процедуре MIMO с целью преодоления многолучевости. Приемная станция по результатам анализа условий приема сигналов управляет параметрами излучения передающей станции, то есть передающую станцию следует рассматривать как управляемый объект, а приемную, как управляющий автомат (менеджер).

Управляющий автомат может быть представлен в виде математической модели прибора с конечной памятью, который преобразует дискретную информацию. Автомат можно охарактеризовать как прибор со входным и выходным каналами; он находится в каждый из моментов времени в состоянии, называемом тактовым моментом.

Тенденции развития современных ТК-систем таковы, что сама эта система все больше обретает свойства автомата, распределенного в пространстве и времени, функционирующего с единым алфавитом (цифровыми сигналами) и имеющего конечное множество своих состояний.

Формализация модели управляющего автомата осуществляется следующим образом. В каждый тактовый момент по входному каналу к автомату поступают сигналы – буквы входного алфавита , в те же моменты по выходному каналу автомат выдает сигналы – буквы выходного алфавита , причем выходной сигнал определяется состоянием из алфавита состояний и входным воздействием (буквой) ; внутреннее состояние в следующий тактовый момент также определяется состоянием и входным воздействием , которое имело место в предыдущий момент времени. Закон преобразования входной информации, составленной из алфавита , которая поступает побуквенно, задается – выходной и – переходной функциями:

. (4.9)

Преобразование слов в алфавите А является главным свойством автомата, который можно задавать набором характеристик этого управляющего автомата.

Под словами и буквами алфавита и следует понимать конкретные сигналы, или достаточно произвольные воздействия, которые образуют множество алфавитов и состояний . В частности, в качестве букв могут рассматриваться также предикаты, представляющие собой формализованный логично-математический объект, определяемый на -местном множестве. Формализированный язык, который используется для построения логики предикатов, составляет алфавит, содержащий четыре группы символов: предикатные переменные, предметные переменные, логические символы (конъюнкция, дизъюнкция, импликация, эквивалентность, отрицание, квантор существования, квантор согласования), вспомогательные символы (скобки, запятые).

Функционирование автомата в тактовые моменты времени может быть описано системой рекуррентных соотношений:

(4.10)

На рис.4.7 представлена простая структурная схема автомата, построенного в соответствии с алгоритмом (4.10)

Рис.4.7. Функциональная схема абстрактного автомата