Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 73

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 73)

Обычно лучше начинать с упрощенных моделей и усложнять их постепенно, уточняя реаультаты. Например, при анализе прохождения сигнала с помехами через приемный тракт радиолинии целесообразно вначале исследовать действие каждой помехи отдельно. В радиоливии надо раньше исследовать основной капал прохождения сигнала, полагая, что зсе вспомогательвые устройства (программные или звтоподстройки) работают идеально.

Если результаты окажутся удовлетворвтельными, можно перейти к вспомогательным устройствам и определить условия, при которых их работа близка к идеальной. На последнем этапе рассматриваются иаменсння з работе основного канала иа-за ошибок вспомогательных устройств.

При теоретическом анализе, как правило, приходится вводить упрощающие допущения„без которых его просто пе удастся довести до конца. Важно проследить, чтобы эти дону. щения не нарушались в ходе дальнейшего анализа и при применении полученных результатов. Очень полезны числовые оценки кек промежуточных, так и конечных величин. Вощюс о справедливости сделанных допущений является одним из самых трудных при теоретическом анализе. По сути, чтобы ответить ва него, надо бы снять эти допущения и сравнить результаты. Однако теоретически его сделать трудно.

Разрешить эту задачу позволяет переход к имитационному моделированию. При моделировании радиосистемы зсе преюб)азования сигвалов и помех, задаваемые функциональной схемой, выполняются вычислительной мюпииюй. Обычно для моделирования используются универсальные ЭВМ. Внешние аозцейстюш (с нэпы и помехи) имитируются с помощью спецнзльн ных программ. в частности стандартных генераторов случайных чисел, которые входят в матобеспечение ЭВМ. На имитацновн й вно модеоб ли проводится машинный эксперимент, результаты которо рабатыазются также ЭВМ. Если необходимо получить статисте тические характеристики, аксперимент повторяеюл миогюкрат ио при независимых случайных воздействиях.

С помощью моделирования удается выполнить анализ таких случаев, которые не репапотюя теоретически. Можно исследовать гораздо более полные концептуальные модели, учесть совиестное действие разных помех, проверить правильность упрощенных теоретических формул. Моделирование, однако, невгммолшо беэ теоретического анализа. Теоретически необходимо оценивать разумность результата моделирования, правилыюсть ваатых начальных значений параметров.

Теория помогает составить план машинного аксперимепта. оценить необходимый объем выбор. ки для получения статистических характеристик. Не вое характеристики можно получить имитационным моделированием. Так„очень малые вероятности ошибок оценить ие удастся, поскольку потребуется очень большая выборка, для которой может ве хватить имеющегося машинного времени.

Здесь также не обойтись беэ теоретического анализа. В ряде случаев полезными оказываются комбинированные расчетно.имитационные модели, в которых преобразования частично рассчитываются, а в другой части имитируются. Тзк, например, исследуя прохождение сигнала и помех в тракте радиоприемника, иожно сначала рассчитать, как этот процесс преобразуется в некотором входном элементе тракта, а ватам имитировать уже преобразованный процесс для изучения его прохощдения череа последующие элементы. Моделирование радиосисшм в составе ковтура следящего управления имеет свою специфику.

Дело в том, что процессы, происходящие внутри радиосистемы, более быстрые, чем управляющие воздействия. циркулирующие в контуре управления. Поатому при их моделировании приходится выбирать существенно разные интервалы временной дискретизации. Зто очень затрудняет создание единой модели, в которой отражается и структура контура управления, и фувкциональная схема радиосистемы. Обычно радиосистему аналиаируют отдельно, чтобы определить ее статистический эквивалевт. Эта характеристика ведает связь мещду сообщениями на входе радиосистемы и командой на ее выходе с учетом действия помех и искажений. Обычно она описывается некоторой нели- 383 я(е) дельнеееч !3 -220 Зеалееь иейиой функцией с добэвлеиием з,здитивиой зквивалевтиой помехи.

Статистический эквивалент аамеияет радиосистему при моделкрозаиии контура упразлеиия. Натурный эксперимент проводят с готовой радиогясжмой или с ааковчеивыми автовомвыми подсистемами. Ииогда для зксперимевта специально создают макешые образцы, которые ие имеют коиструктивио ззкоичеияого сформлеиия. В процессе проектирозаиия выполняются лабораторвые аксперимевты иа макетах и отдельных устройствах. Иногда зксперимевт сбъедивяется с моделщювавием (так называемое полуиатурвое моделироваиие).

При этом часть готовых устройств илв макетов сопрягается с ЭВМ, которая моделирует другие части системы и ввешпис воздействия. Как правило, зксперимевт с систмчой радиоупрзвлеиия обходится дороже теоретических исследований и моделироеавия. Поэтому обычно его проводят для оценки качества уже эзкоичеииой системы в процессе полевых и легаых испытаияй, оробвых пусков и при сдаче в эксплуатацию. Для реального прсектировавия радиосистемы используются рааличвые пути. Проекткровщику приходится применять и строгие формальные методы исследования.

и эвристические решения, переходить от анализа к сиптеау, от теоретических расчетов к моделировзиию и аксперимеиту. Последовательность агапов проектирования также часто нарушается. Ииогда за основу вовой радиосистемы берется какой-либо прототип. Проводится его анализ и параметрический сивтез. Для отдельиых подсистем сиитеэируются новые алгоритмы и яаходятся новые функциональные схемы, реалиэзция которых стаиовится возиожяой ка современном уровне.

Оценивается соответствие достигаемых показателей требованиям техвического задавив и потребный расход ресурсов. Если позволяют условия, параллельио рассматривается несколько исходных вариантов, которые затем сравииваются. Некоторое представлеиие о характере и последовательиости проектировании радиолииии по заданному прототипу можио получить при рассмстревии примера, приаедевиого далее. 9.2. Пример задания на проектирование командно-измерительной радиосистемы корректирующего управления космическим аппаратом Рассматриваемая в качестве примера радиосистема, входящая в состав космического комзидно-иэмерительиого комплекса, предоазвачева для передачи комаидио-программкой ииформации с иааемиого пуикта упразлеиия иа борт космического аппарата, передачи служебной телеметрической информации с борта иа Землю и измеревия дальиости до космического аппарата.

Радиосистема состоит иа двух радислииий, работшощих иа раэвесевиых везущих частотах. Первая пе(юдает с Земли иа борт цифровые комаиды и сигнал запроса дальиссти; вторая — с борш ва Землю цифровую телеметрию и ответиый сигнал дальвости. Обе радиозивии построеиы аиалогичио, каждая содержит канал передачи ииформации и капал символьиой сиихроиизации и дальиометрии. Для передачи иибюрмации примекжтся метод модуляпии КИМ вЂ” ФМ— ФМ. Дальвомериый канал использует псевдослучайный сигвал (ПСС). Сссбщевия в ипбеормзциоииом кавале разделяются по адресу и по времени. Дальномерный и ииформациоииый каиалы разделеиы по частоте подиесущей. Структурная схема иыемиого передающего тракта радиолииии Земля — борт, взятой в качестве проготипа, покыава иа рис.

9.1. Камаиды, сформирозавиые иа ЭВМ пувкта упрзвлевия, поступают иа кодирующее устройство, где преобразуются в комалдвые кодовые слова, состоящие из ивформвпиовиой и адресной частей. Получаемый видеосигиал иеее(1) содержит положятельиые и стрицательиые импульсы, передающие ссотзетствуюп1ие символы (иули и едивицы). этот сигвзл иодулирует по фазе с девиацией х/2 гармовическсе подвесущее Рве.

9.1. Стр1жтурвзз схема передающего тракта колебание и (Г) с частотой 4Р~,. которое вырабатывается задающим генератором. Чаохота задающего генератора может перестрзизатьгя по щюгрзмме, чтобы компенсировать доплеровское смещение. Получающийся командный сигнал КИМ— ФМ (и„„(1)) складывается в сумматоре с синхросигналом и (Г), и модулирующее напряжение и (1) поступает на Фазовый модулятор передатчика.

Синхросигнал и,„(Г), являннцийся одновременно запросным сигналом дальномера, бюрмируется з перемножителе (нли логическом сумматоре символов по модулю 2). На входы перемножнтеля поступают импульсы от генератора псевдослучайного сигнала и (Г) и периодическое колебание пРюзоУгольной ФоРмы изг(Г) (меандР), полУченнсе в РезУльтате деления на 2 частоты задающего генератора. Обз колебания синхронны, поскольку генератор ПСС управляется тем же меацзром.

Таким образом, синхросигнал и„(1) состоит из разно- полярных прямоугольных импульсов, которые образуют кодовые группы, повторяющиеся периодически с периодом Т совпадающим с длительностью инбюрмационвого символа (си. рис. 9.3, б). В начале кеждого периода, когда триггеры, входящие в генератор ПСС, устанавливаются в начальное положение, из дешифратора выделяется синхроимпульс и (Г), снимающий очередной символ с кодирующего устройства на Фазовый модулятор. Структурная схема бортового приемного тракта приведена на рис. 9.2. После усилении на промежуточной частоте фазоманипулированиый сигнал Я(8) постушмт ва фазовый детектор несущей, гармоническое опорное напряжение и (Г] для которого вьщеляется системой ФАП, настроенной на частоту несущего колебания (на промежуточную частоту). На выходе Фазового детектора восстанавливается модулирующий сигнал ид(Г), состоящий из суимы информационного сигнала КИМ— ФМ и синхрссигнала.

Информационный сигнал выделяется полозовым Фильтром канала информации, настроенным на поднесущую частоту 4У„, детектируется в фазовом детекторе поднесущей и в виде биполярного КИМ-сигнвла поступает па схему распознавания символов. Здесь каждый импульс длительностью Тм интегрируется. и накопленное к концу напряжение подается на решающее устройство, где определяется его полярность н в зависимости ст етого регистрируется символ 1 или О.

Характеристики

Список файлов книги