Радиоавтоматика - Коновалов Г.Ф. Москва, 1990 (1000004), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Однако среди реализуемых устройств система РА с характеристикой (9.28) обеспечивает наименьшее значение среднеквадратической ошибки выделения сигнала из его смеси с помехой. Согласно (9.28), передаточная функция оптимальной проектируемой системы (Уо(Р) = )1" о0'~) /~ (9.32) Тогда передаточная функция последовательного корректирующего устройства, включаемого в цепь сигнала ошибки, Юх(а) = Кх Юп(а) =19 .
(9.34) 1-1-а Т к Р е ш е и и е. Инерционностью усилителя и дискриминатора системы пренебрегаем Тогда передаточная функция исходной части си. стемы автоподстройки частоты Кри агро (р)= о 1+ рт„ где т, — постоянная времени гетеродина; Кр,— — КкК,К,. Спектральная плотность смеси сигнала с помехой 1 +)а то 1 гата Вг (а) Ях (а) + Яп (а) В г 1 + )га Тх 1 — гат (9. 35) (9,36) То= Т о «у ! д де В = Дг + д и! Таким образом, — !+!ат ф (/а) =- УВ 1+гаТх В соответствии с выражением (9.28) 1 ~ сс, сто 1+ гЧх фйа)~!+! т, ! (ат, у 1 аг Кх Ф(!а) 1+!атх УВ ' По методу неопределенных коэффициентов цг = Тх!(Тх+ То) (9.
39) В соответствии с (9.38) и (9.39) оптимальная частотная харак. теристика проектируемой системы автоподстройки частоты йго (!а) = . г к (9. 40) 1+ лито (9.38) Л~х где Ко= аз —, В 150 ной части, составленная из функционально необходимых устройств системы. Если для коррекции используется стабилизирующая обратная связь, то передаточную функцию цепи обратной связи можно вычислить по формуле (7.24) с учетом (9.33) . Пример 9.2. Найти передаточную функцию последовательного корректирующего устройства в оптимальной системе автоподстройки частоты, структурнан схема которой показана на рис.
! 6, длн случая, когда спектральные плотности сигнала и помехи определяются выражениями Т, — П вЂ” К,)' Т«Ко О Х 2Т«(Та+ Т«) 2То Принимая во внимание введенное обозначение р, Тл« и' = мн Х + ~ .— ~, (9.42) Вычислим дисперсию ошибки по фор. муле (9.27): Л'« ет!и 2Т )г 1+р Рнс. 9.7. Зависимость оптимальных параметров системы от отношения сигнал/шум Полученное значение меньше дисперсии ошибки, рассчитанной но оптимальной частотной характеристике.
Это обьясняется тем, чзо формула (9.27) найдена без учета физической реализуемости системы. Передаточная функция разомкнутой подстройки частоты оптимальной системы авто. Крп 1+ Т где Кра=Кз/(1 — Ко): Т=Тс/(1 — Кс) Передаточнаи функция последовательности корректирующего устройства в соответствии с выражением (9.33) 1+ рТ„ йги (Р) = йк 1+рт Для наглядности выразим параметры оптимальной частотной характеристики через коэффициент, равный отношению уровней спентральной плотности сигнала н помехи.
В результате получим К,=1 — !Ф !+р, Ть=ТФ !+р, (9.4!) где р=Л'»/Л'«. На рис. 9.7 показаны зависимости коэффициента усиления К, и постоянной вреыени Т, от коэффициента р, нз которых видна, что с увеличением р постоянная времени оптимальвай системы уменьша. ется (ее предельное значение равно нулю), а коэффициент усиления растет (его предельное значение равно единице). Таким образом, при отсутствии помехи оптимальная система является безынерциовным авеном (дисперсия ошибки равна нулю). Дисперсию суммарной ошибки в оптимальной системс автоподстройкп частоты определим по формуле (6.20): где йг=кгИКяя — козффиниеит передача корректирующего устройства. Корректирующее устройство в оптимальной системе автоподстройки частоты включают между усилителем н дискриминаторои, оно может быть реализовано гтС-пенью с отставанием по фазе.
В заключение отметим, что при нестационарных воздействиях оптимальная система оказывается нестационарной, определение оптимальной переходной функции которой является сложной задачей. Поэтому при проектировании нестациоиарных оптимальных систем метод Винера не применяется, Решение нестационарных задач проектирования систем РА базируется на оптимальнгях фильтрах Калмана (см. гл. 11). ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 9 метров систем РА из условия минимума средней квадратической о|пибкиу 4. Поясните постановку задачи оптимальной фнльтрапия Винера и условие физиче'- ской реализуемости опги. мального решения, Е Поясните постановку задачи синтеза оптимальных систем РА.
2. Поясните физический смысл оптимальной полосы пропускаиия системы РА. 3. Каким образом вычисляются значения оптимальных пара. ГЛАВА!О ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ й 10Л. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ Возрастание требований к качеству работы систем РА, увегцшенне объема перерабатываемой информации, усложнение объектов управления привело к тому, что средствами аналоговой техники и непрерывной автоматики нельзя решить многие практические задачи.
В результате в современных радиотехнических устройствах и системах радиоуправления стали широко использовать цифровые системы РА, в состав которых входят ЦВМ или специализированные цифровые устройства. Быстрое внедрение в технику цифровых систем объясняется тем, что они по сравнению с аналоговыми имеют значительно большие вычислительные возможности.
В цифровых системах, выполненных на базе микроэлектроники (инте- гральиых схемах, микропроцессорах и минн-ЗВМ), при небольших массах и габаритах можно использовать более сложные алгоритмы обработки сигналов, При этом точность реализации алгоритмов определяется только периодом дискретизации, числом разрядов цифровых кодов и можег быть сделана весьма высокой. Важным преимушеством цифровых систем является высокая стабильность их работы, в таких системах РА отсутствует дрейф нуля дискриминаторов и других цифровых устройств систем. Кроме того, в цифровых системах просто осуществляется перестройка их структуры и регулировка параметров.
В радиотехнических устройствах и системах радиоуправления цифровые системы применяются для стабилизации частоты, измерения дальности, управления антеннами РЛС, для формирования команд управления различными объектами. Для обработки сигналов в РЛС широкое применение нашли цифровые фильтры, реализуемые на устройствах цифровой техники; еумматорах, регистрах и г.п. Подобные фильтры используются и в качестве корректирующих устройств в различных системах РА.
Цифровые фильтры позволяют избавиться от применения ЦВМ, что упрощает и снижает стоимость систем РА. На рис. (0.1 показана типовая структурная схема цифровой системы РА, которая состоит из преобразова- цуи к-н н-к Рис 1О.!. Типовая структурная схема цифровой системы РА телей информации непрерывных сигналов в код (НК), цифровой вычислительной машины (ЦВМ), обратного преобразователя (КН), осуществляющего преобразование кода в непрерывный сигнал, и непрерывного объекта управления (ОУ). 153 В процессе преобразования непрерывных сигналов о х(1) н р(1) в цифровые х(1) и у(1) происходит дискретизация этих сигналов, т.е. осуществляется выборка непрерывных сигналов, соответствующих дискретным момен.
там времени (обычно выборка производится через равные промежутки времени Т), Дискретность ввода сигналов обеспечивается импутьсным элементом (ИЭ). В процессе преобразования сигналов в цифровую форму происходит также их квантование по уровню. В результате из всех возможных дискретных сигналов выбираются только разрешенные уровни, кратные шагу квантования, равного значению младшего разряда ЦВМ. Если преобразователь НК имеет сг разрядов, то число уровней квантования, отличных от нуля, составляет 2" — 1. От преобразователей НК сигналы поступают на ЦВМ, в которой реализован алгоритм управления системы.
Для преобразования этого сигнала в непрерывный введен преобразователь КН, на вь1ходе которого получают сигнал ит(1), под действием которого регулируется режим работы объекта управления системы РА. Квантование сигналов по уровню — это нелинейная операция, поэтому цифровые системы относятся к классу нелинейных. Сигнал, кваитованный по уровню, можно представить в виде (рис. 10.2) хг (О = х (1) + Лх (1), (10.1) где х(1) — неквантованный сигнал; Ь (1) — шум квантования. Число разрядов преобразователей информации обычно выбирается равным 8 — 15, при этом число уровней квантования сигналов велико, что позволяет во многих случаях пренебречь нелпнейностью характеристик. При необходимости влияние шума квантования на качество работы системы РА можно учесть путем введения дополнительного сигнала Л„(1). Цифровые системы из-за дискретизации в них сигналов по времени относятся к дискретным, Дискретизация 154 сигналов — линейная операция, поэтому, пренебрегая шумом квантования, цифровую систему можно рассматривать как линейную дискретную систему, методы анализа и синтеза которых рассматриваются в данной главе.
Входные и выходные сигналы цифровой части системы являются числовыми последовательностями, однако при анализе можно отвлечься от физических принципов работы цифровых устройств и считать основной характеристикой ЦВМ алгоритм, в соответствии с которым входные сигналы перерабатыва1отся в выходные, пе принимая во внимание форму представления сигналов.
Тогда ЦВМ в системе РА можно представить как последовательное соединение цифрового фильтра, осуществляющего преобразование сигналов, и звена запаздывания с передаточной функцией е "" (рнс. 10.3). Звено запаздывания учи. иге/ «Щ Рис. Ю.З, Структуриав схема цВМ тывает время прохождения сигнала через цифровой фильтр. Время запаздывания зависит от решаемого алгоритма и быстродействия ЦВМ, в общем случае оно не равно периоду выдачи данных с ЦВМ. Очевидно, что эти величины связаны соотношением 0<т<Т. Знак равенства имеет место в том случае, когда ЦВМ обслуживает один канал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
