Непрерывные системы автоматики (Учебное пособие - Непрерывные системы автоматики), страница 6

Это происходит до тех пор, пока т не станет примерно равной т. Тогда на выходе одной из СС ВД появится импульс, который ключ К переведет из положения 1 в положение 2, и схема перейдет в режим сопровождения. При этом на выходе И останется напряжение, пропорциональное дальности до отражающего объекта х которое затем, в режиме сопровождения, изменяется в ту или другую сторону за счет изменения ве- личины Е(Ат).

х(1) = Щр) Ц,($, Л г) + х, . (3.21) Если бы на выходе И отсутспювало напряжение, пропарциональное дальности до объекта, то задержка селекторных жпульсов была бы пропорциональна только величине .'ЦАт), и схема была бы неработоспособной. Параметр объекта управления г, как было показано выше, линейно зависит от управляющего напряжения х(1), то есть ВМ можно считать безынерционным звеном с козффициентом передачи, равным крутизне его характеристики Б,„: г =Б х(1). (3.22) На основании соотношений (3.19) — (3.22), можно изобразить структурную схему системы АСД (рис. 3.18). Рис. 3.18 З.б. Функциональная н струитурнаи схемы системы УС Назначение: автоматическое измерение и слежение за угловыми координатами сопровожлаемых объектов в системах связи, радионавигации, радиолокации и радиоупраалення.

Системы углового сопровождения (УС) отличаанся большим разнообразием, которое-обусловлено многообразием типов угловых дискриминаторов, но все они могут быть разделены на две большие группы в зависимости от параметра радяосигнала, в который перекодируетая налравленне прихода радиоволн: амплитудные и фазовые системы УС. Рассмотрим вначале принцип работы 4азоаьи систем УС. Такие системы содержат дм ненаправленные антенны, разнесенные в пространстве на расстояние б, назьпаемое базой (рнс.

3.19). Если направление прихода радиоволн составляет угол 8 с напраииннем базы, то разность хода радиоволн Ьй, принимаемых первой и второй антеннами, будет равна: Ьй=дсозб, а разность фаз Л~р между радиосигналами, принимаемыми этими антеннами, составит: гв1 ~Мр = — соз 0 1 (Аф=% — Ф)* где Х вЂ” длина волны принимаемых колебаний. фронт отраженных от цели Ц радиоволн () ~(апр$нрб вг(1)=()зе11 ~'тн (сЦ! (УзСольгр Рис. 3.19. а~(1) н аз(1) - радиосигналы на выходах ПРМ, сравнение фаз которых осуп1ествлявтся на промежуточной частоте о1 . Измеряя Л<р, можно измерить направление на объект О.

Сравнение фаз радиосигналов, принимаемых антеннами А1 и А2, можно производить либо до, либо после их усиления, Каж- дый способ имеет свои преимущества и недостатки. На рис. 3.19 изображена функциональная схема фазовой системы УС, в которой сравнени. фзз радиосигналов производится после их усиления и преобразования в приемниках ПРМ1 и ПРМ2. Основное требование для того, чтобы система работала правильно, заключается в обеспечении идентичности фазовых характеристик канальных приемников. Разность фаз сигналов измеряется с помощью фазового детектора ФДет, напряжение на выходе которого пропорционально углу 0: У(0) = К ЩЗгсоз Ьф = К 1Жгсоз ( соз О), 2'д Х (3.23) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, 1)1 и 11г — амплитуды радиосигналов. подаваемых на вход Ф Дет, ко'горые поддерживаются постоянными и равными между собой.

Поскольку зона однозначного измерения фазового сдвига составляет 2к. при отношении дй, ~> 1, как следует из 3.23, появится неоднозначность в измерениях. С другой стороны, при увеличении отношения ой, повышается точность измерения угловых координат. Зто противоречие устраняется за счет совместного использования данных, полученных при измерении фаз при двух базах 61 и дв причем измерения в системе с меньшей базой используются для устранения неоднозначности измерений в системе с большей базой.

Используя сеп, сшнций с постоянно увеличивающейся базой и систему связи между ними, можно получить однозначные и высокоточные измерения, недостижимые в амплитудных системах. Принцип работы алиипивдиых систем УС основан на сравнении амплитуд сипилов, принимаемых на две остронаправленные антенны, находящиеся в одной точке пространства, максимумы диаграмм направленности (ДН) которых смещены относительно равно- сигнального, направления (РСН) на углы Мо (рис. 3.20). РСН вЂ” это направление.

на котором ампшпуды сигналов, принимаемых первой и второй антеннами, равны (рис. 3.20). На любом другом направлении это равенство не имеет места В абсолют- ной системе юординат (например север-юг) направление на отраивялпий обьект, находящийся в точке Ц, составляет с северным направлезшем угол 6. а РСН вЂ” угол 0 (рис. 3.21), то есть РСН вЂ” зто опенка направления на объект, полученная следяшпй системой, которая практически всегда имеет ошибку, равную Ю. Рис. 3.21 Как отмечено выше, задачей аиплитудных систем УС является сравнение амплитуд сигналов, принятых первой и второй антеннами.

Это сравнение можно произвести как до усиления сигналов, принятых антеннами. так и после. Выбор того или иного метода сравнения определяет структуру систем УС, каждая из которых имеет определенные преимушества и недостатки. Сравнение амплитуд сигналов до нх усиления можно осуществлять, только если отношение сигнал/шум в каждом из кана.лов достаточно велико. Бели же это требование не саблюдаегая, перед сравнением сигналы необходимо усилить н отфильтровать в приемном устройстве, чтобы повысить это отношение. При этом необходимо выполнить достаточно жесткие требования к идентичности амплитудных характеристик приемных устройств.

Рассмотрим работу амплитудной системы УС, в которой сравнение амплитуд сигналов осуществляется до их усиления (рис. 3.22). Обозначения рисунка: ПРМт — приемник суммарного сигнала; ПРМл — приемник разностного сигнала; АРУ вЂ” устройспю автоматической рагулировки усиления; Ф вЂ” фильтр: Ф Дет — фазовый детектор; УУДН вЂ” устройство управления диаграммой направленности. Указанное сравнение осущестаяяетсл с помощью суммарноразностного моста или так называемого «иолноводного кольца». Это кольцо имеет два входа и два выхода, расстояние между которыми таково, как указано на рнс.

3.24. На входы суммарноразностного моста 1 и 2 поступают комплексные сигналы 01 н О з 46 с выходов первой и второй парциальных антенн. Суммарный выход расположен между входами 1 и 2 на расстоянии М4 от каждого. Поэтому эти сигналы, пройдя одинаковое расстояние. складываютсл между собой: Йл= О1+ Ох Разностиый выход Ь расположен таким образом„что сигнал Оз проходит в кольце расстояние М4, а сигнал О1 — расстояние ЗМ4. Таким образом, разность расстояний.

пройденных этими сигналами, составляет М2 и они вычитаются друг из друга О а= О г — О1 (складываются в противофазе) 0а=026~ +01е' =(()з — ()1)е~ =пав~ и -и, +Цг =(()г+Цг) = 3, где ~р — разность фаз между Од и Ог, Суммарный сигнал усиливается и преобразуется далее в приемнике ПРМж а разностный сигнал — в приемнике ПРМа. Коэффициент усиления обоих приемников регулируется системой АРУ, работающей по выходному сигналу приомннка суммарного сигнала Пх .

При этом амплитуда Пз поддерживается примерно постоянной при изменении $3х. а амплитуда выходного напряжения приемника разностного сигнала нормируется к амплитуде Пх, то есть О' где ка — коэффициент усиления ПРМА без действия АРУ, в — частота сигналов на выходах приемников (промежуточная); <р — разность фаз мехоту Пх и Пд .

Напряжение на выходе ФДет Ц~„, как известно, зависит от амплитуд сигналов, подаваемых на его входы, и от разности фаз между ними: П „=К Пх*|5ь созе=К К П, оз р, (3.25) где Ке — коэффициент передачи ФДет; 47 Как видно из последнего выражения, напряжение на выходе ФДет зависит только от амплитуды разностного сигнала Пд и разности фаз <р между сигналами Бх и Пь . Данная радость фаз принимает только два значения: О или н, в зависимости от того, какое неравенство выполняется Бг > ~А или П~ > 11г. Как следует из (3.24), если Пз> Юь то 0д= Бз — П~> О и ф = О: если же Ц > Пв то Па< О и <р = и (рис.

323). Таким образом, фаза <р несет информацию о стороне отклонения объекта О от РСН, а величина этого напряжения — об угле АΠ— угле отклонения от РСН. Рис. 323 В результате характеристику амплитудного углового дис- криминатора (АУД), куда входят электрическая часть антенны, формирутошая парциальные ДН, суммарно-разностный мост, ПРМм ПРМх, АРУ и ФДет, можно получить, находя зависимость 0 (ой) как разность между зависимостями Оз(АО) и Ц(АО), опи- сываемыми парциальными ДН)и ДНв изображенными в прямо- угольной системе координат.

В этой системе остронаправленные ДН аппроксимируются фунязлгями Яп ХIХ (рис. 3.24). Х(ЛВ) =К я П (ЛО) е оз р, гдеК=Ке.*Кь Левая часть характеристики соответствует случаю. когда <р = тс Правая часть — ф = О (созк = -1; созО = 1). Кроме полезного сигнала Х(ЬО), на выходе АУД будет присутствовать и шум ЦЛО). Ц, = Е(Ю) + г,(ЬО, 1). Напряжение с выхода АУД поступает на УУДН, который вместе с механической часп ю антенны (еслн сканирование осуществляется механическим путем с помощью двигателя) представляет собой объект управления системы УС, Передаточная функция объекта управления %,,(р) в таком случае будет представлять собой инерционное звено с большой постоянной времени, и ставить отдельный фильтр нет необходимости.

Если же осуществляется электронное сканиронание ДН, то наличие фильтра — необходимо, но его опять можно отнести к объекту управленюь Для изображения структурной схемы запишем основные математические преобразования, осуществляемые над отслеживаемым параметром в данной системе; 1. ЛО=Π— О; 2.

и,(А6) =2(А6)+ЦА6,1): 3. 6 =В„(р) и„(А6) 6.. 6, — начальное полсвкенне РСН. Структурная схема системы УС приведена на рис. 3.25. (А6,1) ~6о 6 А6 Рис. 3.25 4. УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ 4.1. Основные понятии Понятие устойчивости связано со способноспю системы возвращаться в состояние равновесия после исчезновения возмущающих сил, выведших ее из этого состояния. Это понятие можно распространить на движение системы, понимая под движением любое изменение параметров системы во времени. Пусть, например, некоторый параметр системы 2, должна во врыяенн изменяться так, как показано парис.4.1 спжяпной линией.