Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982) (1095886), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Проведи дискретизацию уравнения (11.63) методом Эйлера и заменив шум х(1) дискретным белым шумом х„(й), получим разностное уравнение, описывающее формирование дискретных значений задающего воздействия (временной аадержяи): т, (й) = (1 — Т) Тф) т, (й — 1) + (Т) Тф) ..„(й П (11.64) в котором дисперсия шума хд(й) равна Б (0))Т. Из сравнения формул (11.56), (11.57) н (11.64) следует, что в рассматриваемом случае Л (й) = х (Й) = т, (й), ст — — 1, (11.65) чр = 1 — Т(тф, Г = Т) Тф, 1)„= би (0)) Т.
Обратимся теперь я схеме на рис. 11.37 и заменим нелинейную зависимость т7(тч) линейной с введением шума квантования е(й), т. е. примем 1е(тч) = =й~тч+а. Объедиаив дискретные белые шумы Е (й) и а(Й), дисперсии которых т равны соответственно Оз~ и о'ы в единый процесс о(й) с дисперсией оз1+озы запишем скаляраый наблюдаемый процесс, действующий в точке а системы: г (й) = йт тс (й) + " (й) ° (11.66) Из сопоставления выражений (11.58) и (11.66) прп учете (11.65) вытекает, что матрицы С, Кь входящие в общее уравнение (11.58) для наблюдаемого про- 269 цесса, в рассматриваемом случае конкретизируются следующим образом; С = йз, П! = слз + аза.
(11.67) Уравнение (11.59), описывающее структуру системы оптимальной дискретной фильтрации, с учетом (11,65), (11.66), (11.67) записывается так: Т) Г I Т 1 зсо (й) = (! — ) тсо (/т — ! ) + Кс (й) ~г (й) — йз ~ ! — — ) тсс (й — 1)~, Тф) ' Тф) (! 1.68) где тес(/с) — последовательность оптимальных оценок временной задержки тс(!). Структурная скал~а цифровой систсл~ы с синтезированным оптимальным фильтром, как следует из (11.68), имеет вид, показанный на рис. ! !.46.
Синтезированная систсма содержит звено с переменным коэффициентом пеоедачи Кс(/1). Его изменение во времени описывается уравнениями (1!.60) — (11.62) при подстановке в них выражений (!1.65), (11.67) для матриц Пь !2ь С, Ф. Риа //.4б В установившемся реткиме коэффициент К,(й) постоянен во времени и равен К,(й) =К,.
При этом охваченная на рпс. Й.46 штриховой линией часть системы образует оптимальный стационарный дискретный фильтр, Его операторный коэффициент передачи, как вытекает из уравнений (! 1.68) и схемы на рис. 11.46, равен К(с) =А,Ксфс/(1 — Фс). Теория синтеза оптимальных цифровых дискриминаторов, а также теория синтеза цифровых систем в целом, аналогичная теории оптимальной нелинейной фильтрации непрерывных процессов, в настоящее время находятся в стадии развития.
Задачи 1!.!. Найдите дискретную передаточную функцию К (а), линсарнзовав Фсв систему, изображенную на рис. !1.35. !1.2. В системе, изображенной на рис. 11.41, найдите дискретные передаточные фУнкции Ке а(з), Кьв(г), если К(с) =с/(1 — с), К„,(Р) =йа !!.3. Проаналнзируйте условия устойчивости системы, описанной в задаче ! 1.2. !1.4. Найдите в установившемся режиме значения ошибки слеткегшя х(й), вызванной в линеаризованной цнфровон системе (рис. 11.41) воздействием Л(г) =аг, если К„,(р) =/сз, К(с) =с/(! — с).
1!.5. Используя переход от опсратора непрерывного интегрирования к оператору дискретного интегрирования методом примоугольвиков, найдите передаточную фувкцию Кча(г) цифрового фильтра, аналоговый прототип которого имеет передаточную функцию К(з) =й,з(1-~-зТ,)/зз 270 ГЛАВА 12 ПОИСК СИГНАЛА. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ ПРИ НЕПОЛНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ХАРАКТЕРИСТИКАХ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ 12.1. Задачи и методы поиска сигнала В радиотехнических следящих системах обычно предусматривается режим поиска сигнала. Необходимость его проведения определяется тем, что в момент включения системы рассогласование х(() между задающим воздействием (подлежащим отслеживанию параметром сигнала 7,(7)) и управляемой величиной у(1) может выходить за пределы раскрыва характеристики дискриминатора.
Следящая система при этом разомкнута и перехода в режим слежения не происходит. Для того чтобы перейти к режиму слежения, осуществляется поиск. В процессе поиска проводится приближенная оценка значения параметра 7.(7) и изменение в соответствии с ней управляемой величины у(7). В результате рассогласование между истинным значением параметра сигнала и величиной у(г) уменьшается настолько, чтобы оно оказалось в пределах раскрыва характеристики дискриминатора и стал возможным переход к режиму слежения.
Заметим, что в системе фазовой автоподстройки частоты (рнс. 2.7) раскрыв характеристики фазового детектора охватывает все возможные значения рассогласования по фазе между входным сигналом и колебаниями подстраиваемого генератора. Однако, как отмечалось в гл. 7, переход к режиму слежения в этой системе происходит при условии, что первоначальная разность частот подстраиваемого и эталонного генераторов не превышает полосу захвата. Поэтому и в системе ФАП поиск может быть необходим для уменьшения первоначальной разности частот указанных генераторов. В следящих системах различного типа под действием естественных и организованных помех возможен срыв слежения, вызванный выходом ошибки слежения за пределы раскрыва характеристики дискриминатора.
Для восстановления режима слежения прибегают к повторному поиску сигнала. Многие радиотехнические устройства содержат в своем составе не одну, а несколько следящих систем — по числу отслеживаемых параметров сигнала. Так, составной частью систем слежения по углу может быть, в зависимости от типа принимаемого сигнала (непрерывный или импульсный), либо система частотной автоподстройкн, либо временной автоселектор.
В этом случае может потребоваться поиск по двум параметрам сигнала: углу прихода и частоте (временному положению). В случае применения для пеленгации сигналов сложной формы, позволяющих осуществить совместную селекцию по дальности и скорости, может быть 271 необходим поиск по трем координатам: дальности, скорости и углу. Если сигнал принимается на фоне шумов, то проводимая в процессе поиска оценка подлежащего отслеживаняю параметра сигнала усложняется. Для успешного получения такой оценки за короткое время может потребоваться большое отношение сигналшум. Оно может превосходить отношение сигнал-шум, необходимое для устойчивого слежения, и ограничивать тактико-техннческне показатели устройства, в состав которого входит данная следяшая система.
Поэтому совершенствованию устройств поиска сигнала при проектированнн обычно уделяют значительное внимание. Остановимся коротко на характеристике некоторых из сушествующпх методов поиска сигнала в радиотехнических следящих сггстемах. Прп организации поиска диапазон возможных значений параметра сигнала Х(7) разбивается на некоторое число частей (ячеек), Размер каждой из них определяется точностью, с которой должен быть оценен параметр Х(1) в процессе поиска. Эта точность зависит от максимального значения рассогласования, которое может быть отработано следящей снстемой при переходе от поиска к режиму слежения. Выделенные в диапазоне поиска ячейки подвергаются либо параллельному (одновременному), ли~бо последовательному (поочередному) анализу. В результате анализа принимается решение о том, находится ли параметр сигнала в диапазоне поиска, н если находится, то в какой ячейке.
Используемый для поиска параллельный анализатор является многоканальным устройством. Прн поиске сигнала по частоте каждый канал этого устройства (рис. 12.1) содержит узкополосный фильтр (Ф), детектор (Д), накопитель, выполненный в виде интегратора или фильтра нижних иью частот (ФНЧ), пороговое устройство (ПУ). Полоса пропускания узкополосного фильтра равна ширине ячейки диапазона идти поиска. Центральные частоты Рис, !2Л этих фильтров смещены по отно- шению друг к другу н равномерно заполняют диапазон поиска. Напряжения с выходов ФНЧ подаются на пороговые устройства.
Превышение порога в одном из каналов анализатора сигнализирует о том, что частота сигнала находится в данной ячейке диапазона поиска. Полученная информация используется в следящей системе для настройки частоты подстраиваемого генератора в соответствии с номером канала, в кохором обнаружен сигнал. Параллельные анализаторы позволяют провести поиск сигнала за короткое время. Поэтому они получают все более широкое распространение на практике. Некоторые характеристики досто- 272 верности решения, принимаемого таким анализатором при поиске сигнала по частоте, рассматриваются в 5 12.3.
В ряде случаев применение параллельных анализаторов ограничивается их сложностью, а также габаритамн, массой и стоимостью. В связи с этим находят применение более простые одноканальные системы последовательного осмотра всех ячеек диапазона поиска. Однако время поиска при той же достоверности принятия решения, что и в параллельном анализаторе, получается в них значительно большим, Одним нз путей сокращения времени поиска при поочередном осмотре ячеек диапазона поиска является применение многоэтапного обнаружения сигнала [57].
Принцип многоэтапного обнаружения сигнала состоит в следующем. В каждой ячейке диапазона поиска проводится несколько этапов обнаружения. Каждый этап характеризуется своим временем анализа и своим порогом принятия решения. Анализ начинается с первого этапа. Каждый последующий этап проводится только в том случае, если произошло превышение порога на предыдущем этапе. Если такого превышения не было, то принимается решение о том, что сигнал в данной ячейке отсутствует и начинается анализ следующей ячейки. Окончательное решение о наличии сигнала в анализируемой ячейке принимается, если произошло превышение порога на всех этапах обнаружения. Величины порогов и времен анализа на отдельных этапах могут выбираться оптимальными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
