Собственно булевы блоки

Алгебра Буля (алгебра логики) это математический аппарат, который применяется для описания т.н. дискретных систем управления, т.е. таких систем, в которых используются устройства сравнения и ключи (переключатели).

Блоки булевой алгебры имеют один или два входа и один выход и работают в соответствии с булевой алгеброй. Входные и выходные сигналы булевых блоков Vissim'а (рис.1) могут быть равны только 0 (false - Ложь) или 1 (true - Истина).

Рис. 5 Примеры работы булевых блоков Vissim'а

Для наглядности действия этих блоков описываются с помощью таблиц истинности:

Рис. 6 Логические (булевские) блоки Vissim'а и значения их выходных сигналов при различных комбинациях входных

Соберите схемы, подобные приведенным на рис.6, для всех четырех булевых блоков и промодулируйте их работу.

Компараторы

В практике дискретного (например, включить - выключить) управления объектами требуется анализировать состояние контролируемых величин и в зависимости от соотношения между некоторыми из них осуществлять переключение режимов работы объекта управления. Сравнением занимаются компараторы (сравнивающие устройства).

Компараторы - это устройства, сравнивающие поступающие на них сигналы, и, в зависимости от соотношения их величин и свойств конкретного компаратора, вырабатывающие логические ноль (0) или единицу (1) или короткий импульс, отмечающий момент выполнения некоторого условия. Vissim предлагает исследователю следующие виртуальные блоки-компараторы из библиотек Boolean и Nonlinear (см. рис. 1):

Рис. 7 Некоторые компараторы Vissim'а и пояснение логики их работы

Кроме того, компаратором является блок crossDetect из библиотеки Nonlinear, отмечающий коротким импульсом момент пересечения входным сигналом заданного уровня.

В исходном состоянии на выходе блока логический ноль (0). Если входной сигнал меньше заданного уровня и увеличивается, то в момент его равенства заданному уровню блок вырабатывает короткий импульс, равный на одном шаге интегрирования единице. Если входной сигнал, уменьшаясь, сравнивается с заданным уровнем, то на выходе блока вырабатывается на один шаг моделирования минус единица. Блок вырабатывает только один короткий импульс и тогда, когда на его вход поступает единичная ступенчатая функция, далее во времени, несмотря на то, что на входе продолжает действовать 1, на выходе блока crossDetect все равно ноль.

Переключатели

Переключатели (управляемые и работающие по условию коммутаторы) это блоки merge и case, подключающие в зависимости от управляющего сигнала к выходу те или иные свои входы, и блок Button, выходной сигнал которого может быть изменен с 0 на 1 и обратно исследователем щелчком мыши.

С помощью переключателей можно строить модели, структура схем которых изменяется в зависимости от величины подаваемых на переключатели управляющих воздействий, а также сложные нелинейные блоки.

Главный блок переключения: merge (в переводе буквально - слияние, объединение) Vissim'а выносится на рабочее пространство из библиотеки Blocks - Nonlinear. Он пропускает на свой выход сигнал с третьего, нижнего входа, пока на его первом входе сигнал меньше единицы по величине. В противном случае, когда сигнал на первом (верхнем) входе равен или больше единицы, блок пропускает на выход сигнал со второго сверху входа:

Рис. 8 Пояснение принципа действия блока merge. В момент времени, равный 1 сек выходной сигнал блока линейно растущего сигнала ramp, подаваемый на верхний, управляющий вход блока merge, достигает значения 1, и блок merge переключает выход с третьего входа на второй

С помощью блока merge в модели реализуются и структуры, аналогичные условным операторам (if else) в языках программирования высокого уровня.

Блок case (Blocks - Nonlinear) имеет несколько входов и подключает к выходу сигнал с того входа, номер которого равен уровню сигнала, подаваемого на верхний, управляющий вход case блока.

С помощью блока case в модели реализуются и структуры, аналогичные оператору-переключателю (switch) в языках программирования высокого уровня.

Button (Blocks - Signal Producer) - виртуальная кнопка, выходной сигнал которой меняется с нуля на единицу и обратно при щелчке по ней правой кнопкой. При этом блок меняет цвет с белого (0) на красный (1) и обратно. Это позволяет исследователю управлять сигналами и структурой модели в процессе моделирования.