71829

Разработка логических функций для управления подвижной площадки с тремя электродвигателями-колесами

Курсовая

Экономическая теория и математическое моделирование

Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными.

Русский

2014-11-12

181 KB

2 чел.

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»        Факультет энергетики и систем управления                                                         Кафедра высшей математики и физико-математического моделирования

Курсовая работа

по дисциплине дискретная математика на тему:

«Разработка логических функций для управления подвижной площадки с тремя электродвигателями-колесами»

Выполнил: студент гр. АТР-131                                                                                Попов Андрей

Принял: доц. Купцов В. С.

Воронеж 2013 г.

Содержание

Условие задачи………………………………………………………………………..….3

Теоретическое введение………………………………………………………………....4

Практическая  часть……………………………………………………………………...9

Заключение……………………………………………………………………………….12

Список литературы………………………………………………………………………13


Условие задачи

Вывести логические функции для управления подвижной площадки с тремя ведущими электродвигателями-колёсами, если имеются следующие кнопки управления: «Вперёд», «Назад», «Вращение по часовой стрелке».

Теоретическое введение

Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными.

 Простое логическое выражение состоит из одного высказывания и не содержит логические операции. В простом логическом выражении возможно только два результата — либо «истина», либо «ложь».

 Сложное логическое выражение содержит высказывания, объединенные логическими операциями. По аналогии с понятием функции в алгебре сложное логическое выражение содержит аргументы, которыми являются высказывания.

 В качестве основных логических операций в сложных логических выражениях используются следующие:

 отрицание;

 конъюнкция;

 дизъюнкция;

а также константы — логический ноль 0 и логическая единица 1.

 Отрицание (НЕ) — логическая операция над суждениями, результатом которой является суждение противоположное» исходному. Результатом операции НЕ является следующее:

• если исходное выражение истинно, то результат его отрицания будет ложным;

• если исходное выражение ложно, то результат его отрицания будет истинным.

 Для операции отрицания НЕ приняты следующие условные обозначения:

Не А, Ā, not A, ¬А.

 Результат операции отрицания НЕ определяется следующей таблицей истинности:

A

не А

0

1

1

0

 Результат операции отрицания истинен, когда исходное высказывание ложно, и наоборот.

 Дизъюнкция (ИЛИ) — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу «или» в смысле «или то, или это, или оба сразу».

 Результатом операции ИЛИ является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинно будет хотя бы одно из исходных выражений.

 Применяемые обозначения: А или В,    А V В,    A or B.

 Результат операции ИЛИ определяется следующей таблицей истинности:

A

B

А или B

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

 Результат операции ИЛИ истинен, когда истинно А, либо истинно В, либо истинно и А и В одновременно, и ложен тогда, когда аргументы А и В — ложны.

 Конъюнкция (И) — логическая операция, по своему применению максимально приближенная к союзу «и». Результатом операции И является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинны оба исходных выражения.

 Применяемые обозначения: А и В, А Λ В, A  & B, A and B.

 Результат  операции  И  определяется  следующей таблицей истинности:

A

B

А и B

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

 Результат операции И истинен тогда и только тогда, когда истинны одновременно высказывания А и В, и ложен во всех остальных случаях.

 Импликация (ЕСЛИ-ТО) —  логическая связка, по своему применению приближенная к союзам «еслито…». Эта операция связывает два простых логических выражения, из которых первое является условием, а второе — следствием из этого условия.

 Применяемые обозначения:

если А, то В; А влечет В; if A then В; А→ В.

 Таблица истинности:

A

B

А → B

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

 Результат операции следования (импликации) ложен только тогда, когда предпосылка А истинна, а заключение В (следствие) ложно.

Булева алгебра

Булевой алгеброй называется непустое множество A с двумя бинарными операциями  (аналог конъюнкции),  (аналог дизъюнкции), унарной операцией  (аналог отрицания) и двумя выделенными элементами: 0 (или Ложь) и 1 (или Истина).

Следующие соотношения могут быть проверены прямым сравнением значений функций в левой и правой части соотношения на всевозможных наборах аргументов.

  1.  x y = y x
  2.  Ú y = y Ú x
  3.  Å y = y Å x
  4.  x  (y z) = (x y)  z
  5.  Ú (Ú z) = (Ú yÚ z
  6.  Å (Å z) = (Å yÅ z
  7.  Ú (y z) = (Ú y) (Ú z)
  8.  x  (Ú z) = (x yÚ (x z)
  9.  ¬¬x = x
  10.  ¬(x y) = ¬x Ú ¬y
  11.  ¬(Ú y) = ¬x ¬y
  12.  x x = x
  13.  x ¬x = 0
  14.  x  0 = 0
  15.  x  1 = x
  16.  Ú x = x
  17.  Ú ¬x = 1
  18.  Ú 0 = x
  19.  Ú 1 = 1
  20.  Å y = (x ¬yÚ (¬x y)
  21.  É y = ¬x Ú y
  22.  º y = (x yÚ (¬x ¬y)

Булева функция

Булева функция  от n аргументов — в дискретной математике — отображение Bn → B, где B = {0,1} — булево множество.

Булева функция задаётся конечным набором значений, что позволяет представить её в виде таблицы истинности, например:

x1

x2

xn-1

xn

f(x1,x2,…,xn)

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

Конъюнкти́вная норма́льная фо́рма (КНФ) в булевой логике — нормальная форма, в которой булева формула имеет вид конъюнкции дизъюнкций литералов.

Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ) — это такая КНФ, которая удовлетворяет трём условиям:

  •  в ней нет одинаковых элементарных дизъюнкций
  •  в каждой дизъюнкции нет одинаковых пропозициональных переменных
  •  каждая элементарная дизъюнкция содержит каждую пропозициональную букву из входящих в данную КНФ пропозициональных букв.

Дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) в булевой логике — нормальная форма, в которой булева формула имеет вид дизъюнкции конъюнкций литералов 

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) — это такая ДНФ, которая удовлетворяет трём условиям:

  •  в ней нет одинаковых элементарных конъюнкций
  •  в каждой конъюнкции нет одинаковых пропозициональных букв
  •  каждая элементарная конъюнкция содержит каждую пропозициональную букву из входящих в данную ДНФ пропозициональных букв, причём в одинаковом порядке.

Для любой функции алгебры логики существует своя СДНФ, причём единственная.


Практическая часть

Пусть кнопки управления будут иксами, а движение колёс – игреками:

x1 – кнопка «Вперёд»;

x2 – кнопка «Назад»;

x3 – кнопка «Вращение по часовой стрелке»;

y1 – левое колесо вращается вперёд;

y2 – левое колесо вращается назад;

y3 – правое колесо вращается вперёд;

y4 – правое колесо вращается назад;

y5 – переднее колесо вращается вперёд;

y6 – переднее колесо вращается назад.

При нажатии кнопки «Вперёд» (x1), левое колесо вращается вперёд (y1), правое колесо вращается вперёд (y3), переднее колесо вращается вперёд (y5) – платформа едет вперёд.

При нажатии кнопки «Назад» (x2), левое колесо вращается назад (y2), правое колесо вращается назад (y4), переднее колесо вращается назад (y6) – платформа едет назад.

При нажатии кнопки «Вращение по часовой стрелке» (x3), левое колесо вращается вперёд (y1), правое колесо вращается назад (y4), переднее колесо вращается вперёд (y5) – платформа вращается по часовой стрелки.

Составим таблицу истинности:

x1

x2

x3

y1

y2

y3

y4

y5

y6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

Используя таблицу истинности, составим СДНФ и приведём их к ПФ с минимальным количеством операций:

y1 = x1 ᴧ ¬x2 ᴧ ¬x3 v ¬x1 ᴧ ¬x2 ᴧ x3 = ¬x2 ᴧ (x1 ᴧ ¬x3 v ¬x1 ᴧ x3) = ¬x2 ᴧ (x1 ∆ x3);

y2 = ¬x1 ᴧ x2 ᴧ ¬x3;

y3 = x1 ᴧ ¬x2 ᴧ ¬x3;

y4 = ¬x1 ᴧ x2 ᴧ ¬x3 v ¬x1 ᴧ ¬x2 ᴧ x3 = ¬x1 ᴧ (x2 ᴧ ¬x3 v ¬x2 ᴧ x3) = ¬x1 ᴧ (x2 ∆ x3);

y5 = x1 ᴧ ¬x2 ᴧ ¬x3 v ¬x1 ᴧ ¬x2 ᴧ x3 = ¬x2 ᴧ (x1 ᴧ ¬x3 v ¬x1 ᴧ x3) = ¬x2 ᴧ (x1 ∆ x3);

y6 = ¬x1  x2  ¬x3.

А теперь построим таблицу истинности для каждой формулы:

y3(x1,x2,x3)

x1

x2

x3

¬x2

¬x3

x1 ᴧ ¬x2

y1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

y4(x1,x2,x3)

x1

x2

x3

¬x1

x2 ∆ x3

y2

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

y1,5(x1,x2,x3)

x1

x2

x3

¬x2

x1 ∆ x3

y3,5

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

y2,6(x1,x2,x3)

x1

x2

x3

¬x1

¬x3

¬x1 ᴧ x2

y4,6

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

Заметим, что игреки получились такие же, как и в первой таблице истинности.

Заключение

В ходе Курсовой Работы я освоил метод формирования логических функций для управления подвижной. Я использовал таблицу истинности для построения СДНФ. Затем, минимизировал их, используя свойства логических функций.

y3 = x1  ¬x2  ¬x3;

y4 = ¬x1  (x2x3);

y1,5 = ¬x2  (x1x3);

y2,6 = ¬x1  x2  ¬x3.

y1 = y5 , y2 = y6 .

Литература

  •  Владимиров Д. А. Булевы алгебры. — М.: «Наука», 1969.
  •  Иванов Б. Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы. Расширенный курс. — М.: «Известия», 2011.
  •  Кузнецов О. П., Адельсон-Вельский Г. М. Дискретная математика для инженера. — М.: Энергоатомиздат, 1988.
  •  Гуров С.И. Булевы алгебры, упорядоченные множества, решетки: Определения, свойства, примеры. — М.: Либроком, 2013.
  •  Ю.И. Галушкина, А.Н. Марьямов: Конспект лекций по дискретной математике - 2-е изд., испр. - М.: Айрис-пресс, 2008.

PAGE   \* MERGEFORMAT12


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49658. Діяльність Факультету соціології і права з позиції концепції життєвих циклів 222.58 KB
  Концепція життєвих циклів організації теоретичний аспект Основні положення концепції життєвих циклів організації її етапи та характерні ознаки. Моделі ЖЦ організації та їх порівняльний аналіз Аналіз діяльності ФСП НТУУ КПІ з позицій концепції ЖЦ організації
49659. Аналіз діяльності ФСП НТУУ КПІ з позиції концепції управління за цілями 275.5 KB
  Концепція управління за цілями (MBO – management by objectives) є однією з найбільш широко розповсюджених у реальному застосуванні способів встановлення цілей та оцінки діяльності керівників. В рамках теорії управління за цілями, діяльність по формуванню і встановленню системи цілей і роботи з ними розглядається як головна задача менеджера
49660. РОЗРОБКА АВТОМАТИЧНОГО ПРИСТРОЮ 1.24 MB
  Для розрахунку автоколивального мультивібратора нам необхідні такі значення (для серії К155), які можна знайти в методичних вказівках по компютерній електроніці (Компютерна електроніка - методичні вказівки, контрольні завдання та завдання на курсову роботу для студентів заочного факультету спеціальності7.091501 - Компютерні системи та мережі)...
49661. Определение общей площади территории городского поселения 280 KB
  Человек не расчлененный магистральными улицами и дорогами обеспеченный основными видами учреждений с и предприятий повседневного культурно-бытового обслуживания населения с радиусом не более 500 м; границами микрорайона являются магистральные или жилые улицы проезды пешеходные пути; жилой район – структурный элемент селитебной территории площадью от 80 до 250 га в пределах которого размещаются учреждения и предприятия с радиусом обслуживания не более 1500 м а так же часть объектов городского значения; границами жилого района являются...
49662. Основы метрологии 3.47 MB
  В подвижных соединениях применяют только посадки с зазором в неподвижных – все три типа посадок. В ЕСДП рекомендуются к применению посадки образованные либо в системе отверстия либо в системе вала. Аналогично образуются посадки в системе вала. Любая посадка определяется следующими числовыми характеристиками: наибольшими и наименьшими предельными величинами зазоров Smx Smin или натягов Nmx Nmin средним зазором Sm или натягом Nm допуском посадки TS или TN доверительным допуском посадки TSP или TNP с доверительной вероятностью...
49664. Підвищення ефективності організації транспортного процесу при перевезенні партіонних вантажів 1.1 MB
  Мета курсового проекту – закріплення знань, отриманих в процесі вивчення дисципліни «Основи теорії транспортних процесів і систем», набуття навиків самостійної роботи та вирішення питань, повязаних із організацією транспортного процесу при вантажних автомобільних перевезеннях.
49665. Нарахування відрядної заробітної платні на підприємстві 1.06 MB
  У проекті показана робота підприємства по нарахуванню відрядної заробітної платні співробітникам цього підприємства. Нарахування заробітної платні виконується з урахуванням окладу співробітника, кількості днів перебування його у відряджені та податків.