Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 80
Текст из файла (страница 80)
9.3), объединение измерителей через комплексирую1ций фильтр не повышает помехоустойчивости самого радиотехнического. измерителя. Полосу пропускания системы, следящей за ПарлМЕтрОМ З (Г), ПрИХОдИтСя ВЫбИратЬ ПО-ПрЕжНЕМу ИЗ 457 (9,2.26) 5 = 0а+ ар+ п1/ ке Р+ л„ (9.2.27) 0 (ко+!) (9.2.28) (то'+ко-, 1) (к„+О) барр 05/(к + О) (9.2.29) Рис.
9.8. 468 условия минимума среднеквадратической ошибки. Такое комплексирование не дает выигрыша в надежности сопровождения радиотехнического сигнала. Правда, тот факт, что помехи претерпевают дополнительную фильтрацию в комплексирующем фильтре в определенной степени снижает требования к минимально допустимому отношению сигнал/ шум на входе радиотехнического измерителя. Рассмотрим работу комплекса при объединении в измерителе координаты з (/) и ее производной, когда в комплексирующем фильтре совместно обрабатываются сигналы зр — ((Ур(а+Пр) и з, = У,(0з+ П.'). Наиболее экономичной и удовлетворяющей условиям (9.2.9) и (9.2.10) является структура фильтра, показанная на рис.
9.8. Полезная составляющая сигнала (9.2,24) м (/з) м (//) где М (О) = Т0' + к0 + 1. При безынерционных измерителях ()%', (/та) ( = 1 и ( Ж'р Оа) ( = 1 для всех частот спектра измеряемого сигнала) измерения осуществляются без динамической ошибки. Ошибка, обусловленная помехами, описывается выражением (9.2.25) М (О) М (//) Сравнивая (9.2.25) с (9.2.9) и (9.2.10), убеждаемся, что полученная структура фильтра полностью удовлетворяет сформулированным выше условиям. Он компенсирует систематические и низкочастотные ошибки нерадиотехнического измерителя скорости и обеспечивает дополнительное сгла- живание ошибок радиотехнической системы. Не представ. ляет труда найти структуру фильтра, удовлетворяющего условиям (9.2.11) и (9.2.12), полученным в предположении, что Р (О) = 0', т. е.
позволяющего совместно обрабатывать сигнал и его вторую производную. При этом можно найти схемы фильтров, обеспечивающие память по постоянной составляющей ошибки П„ее линейно возрастающей составляющей и т. д. То же можно сказать и о динамической ошибке радиотехнической системы. Широкое применение для периодической коррекции автономного измерителя координаты положения (счислителя пути) по данным путевой или воздушной скорости получил фильтр рис. 9.8. Рассмотрим подробнее этот режим. Пусть автономнь(й измеритель определяет скорость объекта и = 0а с ошибкой, возрастающей во времени гю закону П„= ар + а,й радиотехнический измеритель имеет передаточную функцию вида Игр (О) =- к„/(0 + к,), т.
е. соответствует системе с астатизмом первого порядка, а нерадиотехнический — практически безынерционен. Тогда где з„ вЂ” измеренное значение з. Выражение для динамической ошибки комплекса будет . иметь вид Динамическая ошибка радиотехнического измерителя Сравнивая (9.2.28) с (9.2.29), убеждаемся, что прн сигнале вида з = з, + р/ установившиеся значения Лг„и Лз р совпадают и равны и/к„. Таким образом, радиокоррекцйя автономного измерителя координаты положения, в состав которого входит измеритель скорости и интегратор (счисли- 459 тель пути), может производиться с точностью, ограничиваемой динамической ошибкой радиотехнического измерителя. В то же время, схема рис. 9.8 обладает памятью по ошибке автономного измерителя.
В самом деле, сигнал У, описывается выражением у ~а ~~р М (!!) М (Т!) * (9.2.30) где по-прежнему М (О) = ТО' + к0 + !. При сделанном предположении о характере ошибки автономного измерителя установившееся значение сигнала коррекции )'„= ар + а,! содержит точные значения ошибок автономного измерителя и, следовательно, после размыкания ключа К (отключения коррекции) влияние постоянной ошибки будет исключено полностью, ее запомнит интегратор, а линейно изменяющаяся ошибка будет учтена за весь предыдущий период времени.
Таким образом, комплексные системы рассмотренного типа решают задачу повышения помехозащищенности только за счет того, что радиосистема может включаться на сравнительно короткие периоды проведения коррекций сигналов, полученных с помощью автономных систем. Иногда это может иметь очень большое значение. Так, в неавтономных радионавигационных системах, работающих с наземными маяками-ответчиками, часта основными являются взаимные помехи. Периодическое включение средств радио- коррекции автономных измерителей резко повышает пропускную способность маяка. Полезной такая комплексная система будет и в условиях пропадания радиосигнала, например за счет кратковременных перегрузок приемника, выключения источника радиосигнала и т.
д. Кардинально проблема повышения помехозащищенности решается в системах с коррекцией следящих радиотехнических систем сигналами автономных нерадиотехнических измерителей. 9.3. СИСТЕМЫ С КОРРЕКЦИЕЙ СЛЕДЯЩИХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ Широкое применение нашли комплексные измерители координат, у которых следящая радиотехническая систе. ма имеет два входа: один обычный, в виде чувствительного 1бб рис. 9.9.
элемента, второй для введения сигнала, полученного с помощью нерадиотехннческого измерителя (этот сигнал называют корректирующим). Упрощенная схема подобной системы приведена на рис. 9.9. Здесь, как и ранее, Р (О) отображает операторную связь координат, измеряемых радиотехнической и нерадиотехнической системами.
Для упрощения выкладок принято, что оба измерителя работают в одной системе координат. Оператор Р (О) может принимать значения 1, 0 илн ОР. Если Р (0) = 1, говорят о системе с позиционной коррекцпей, при Р (0) = 0 и Р (О) = 0' — о системах с коррекцией по скорости и по ускорению соответственно. Звено с передаточной функцией О (О) обеспечивает согласование масштабов сигналов обоих измерителей. Его передаточная функция определяется из условия а = 0 при П,' = П,' = О. Радиотехническая система представлена в виде двух звеньев с передаточными функциями )Р, и !Р,.
Измерительный (чувствительный) элемент входит в состав звена, передаточная функция которого обозна.ена через В', (0). Измеренное значение сигнала + !!г+ НР!Рр !Ра + ! + Иг (9.3.1) где Ф' = (Р1|а. Задача выбора оптимальных параметров измерителя решается всоответствии с критерием минимума дисперсии а', ошибки г. Последняя в общем случае состоит из двух со- . ставляющих: одна из них (динамическая ошибка) обуслов4б! лена инерционностью измерителя, а вторая вызвана действием радиопомех Пр и возмущений П;. Из теории оптимальных систем известно, что минимизация дисперсии а', связана с отысканием компромисса между величинами указанных составляющих.
Однако оптимальность системы нарушается, как только изменяются статистические характеристики з (1), П, '(/) или П,' (Г). Трудность отыскания оптимальной динамической структурной схемы н ее относительная ценность обусловили несколько иной подход к конструированию комплексных измерителей. Его структуру выбирают из условия отсутствия динамических ошибок (названного выше условием инвариантности), а выбор параметров производят из условия минимума ошибок, обусловленных Пр (г) и П,' (1). Условие иявариантнасти будет выполнено, если передаточные функции звеньев выбраны в соответствии с равенством НР 1///аР//а 1 (9.3.2) Передаточная функция нерадиотехническога измерителя Р, предполагается заданной.
Видом коррекции определяется и точка ввода корректирующего сигнала. Так, при позиционной коррекции (Р = 1) условие инвариантностн (9.3.2) можно представить в аиде Н = 1/)(7,((7а. (9.3.3) Реализовать инвариантную систему можно только в том случае, если нерадиотехнический измеритель безынерционен. Приняв %', = к, н (р'а = к, получим Н = 1/к,ка. Реально автономный измеритель всегда инерционен.
В простейшем случае его передаточную функцию можно представить в виде %'а (О) = к,/(Т,0 + 1). Условие ннвариантности требует, чтобы согласующее звено имело передаточную функцию Н (О) = (Т,0 + 1)/к,к,. Нереализуемость звена с такой передаточной функцией подтверждает, чта получить абсолютно инвариантную систему не представляется возможным.
Однако передаточная функция для полезной составляющей сигнала при инерционном измерителе корректирующего сигнала оказывается более благоприятной с точки зрения динамической ошибки, чем при отдельно работающем измерителе. В самом деле, полагая в (9.3.1) П,' = П.' = О, Н = 1/как„)р'а (О) = = 1/(Т„0 + 1), Ф', = к,/(Тр0 + 1) 0 н )У'а = к,, чта саЯ62 отвегствует астатической системе первого порядка, для выходного сигнала комплексной системы получим з(/)+а(г) =з,„, (г) = Т 0а+(ка Та+!) 0+к, ТаТр 0 +(Тр+Та) 0 +(1+к Та) О+к~ Динамическая ошибка описывается уравнением Проведем сравнительную оценку динамических свойств радиотехнической следящей системы, корректируемой позиционным сигналом инерционного измерителя, и того же измерителя без коррекции.
При отсутствии коррекции, динамическую ошибку можно определить из уравнения Т 0'+0 Тр 0а + 0+ ка (9.3, 6) Сравнивая выражения (9.3.5) и (9.3.6), легко убедиться, что комплексирование радиотехнического измерителя с инерционным автономным измерителем эквивалентно повышению на единицу порядка астатизма, т. е. корректируемая астатическая система работает без скоростных ошибок. Этот результат имеет простое физическое обаяснение. Обратившись снова к схеме рис. 9.9, нетрудно увидеть, что благодаря наличию второго канала для распространения сигнала з (/) на вход измерителя поступает фактически два сигнала.
Один из них идет по основному входу, а другой — через инерционное звено (автономный измеритель), Пусть з (Г) = зр + рг при 1) О, з(1) = О прн Г( О. (9.3.7) Через время Г >) Т„когда процесс в инерционном звене установится, сигнал на его выходе будет также представлять линейную функцию времени с запаздыванием т„так что за„(/) = з, + о (г — т,). Следовательно, следящая радио- Ябз Лз =з — з,= Л Та Тр 0 +(Тр+Та) 0 +(1+ка Та) О+ко з (Г). (9.3.5) ф ктически отслеживает не сигнал техническая система фак (9.3.7), а ошибку (9.3.8) бза (Г) = 5 (1) 5 аи (!) = отз Но астатнческая система воспроиэвод ( у ит (в становившемся режиме) постоянный сигнал (точнее, скачок) без ошибки.
Прн сигнале вида а~' (9.3.9) 5(Г) = 5,+ о!+в комплексная система будет иметь установившуюся ошиб- ку Дз = ат,72й,. Лз — о/к„; — для сигнала вида (9.3.9) 5 а! Ь5 = — + к, зтр к~ (9.3.10) Рассмотрим далее переходный режим гая, что Р (О) = 1, При этом условии Н = У,П;.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
