Радиосистемы

Схема обобщенной модели замкнутой динамической

В динамических системах радиоавтоматики

Анализ регулярных и случайных воздействий

Выше были рассмотрены конкретные примеры некоторых типичных систем радиоавтоматики. Это системы ЧАП, ФАП, АСД, АСН. Для каждой из этих систем были составлены схемные модели, по которым можно исследовать поведение непосредственно самих параметров, подлежащих отслеживанию или управлению.

Воздействиями в этих моделях являются непосредственно сами параметры как функции времени. В системах ЧАП - это частота, в ФАП - фаза, в АСД - время задержки, в АСН - угловые координаты. Как было видно в разд. 3, схемные модели всех этих систем похожи друг на друга и во всех этих система протекание исследуемых процессов изменений во времени управляемых параметров имеет идентичный характер.

Поэтому имеет смысл рассмотреть и исследовать некоторую обобщенную модель, справедливую для всех этих систем, по которой можно было бы изучить то, что является общим для всех систем, а именно – протекание в них процессов изменения параметров как процессов управления или слежения.

Структурная схема обобщенной модели изображена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема обобщенной модели динамической радиосистемы

В этой схеме — входное возмущение, которое в дальнейшем будем полагать регулярным (детерминированным) процессом. Входными возмущениями в замкнутых системах радиотелеметрии и связи являются различные передаваемые сообщения. В радиолокационных системах и системах радиоуправления — это сигналы, содержащие информацию об угловых координатах, дальности, угловых и радиальных скоростях. С ними связаны информационные параметры сигнала — амплитуда, частота, фаза, время задержки, длительность и др. При построении обобщенной модели мы выделяем интересующие нас параметры (амплитуду, частоту, фазу, время задержки) и их непосредственно как функции времени называем входными информационными воздействиями, поступающими на вход разработанной модели:

— выходной процесс, представляющий собой отслеженный и отфильтрованный от шумов процесс , имеющий ту же физическую природу (частоту, фазу, время задержки и др.);

— ошибка управления (слежения);

— неконтролируемый сдвиг ошибки, обусловленный, например, в схемах частотной автоподстройки (ЧАП) несовпадением центральных частот частотных характеристик УПЧ и дискриминатора, в системах сопровождения цели по угловым координатам — смещением нуля пеленгационной характеристики и т.п.;

— дискриминационная характеристика дискриминатора, являющаяся математическим ожиданием его выходного напряжения. Как правило, эта характеристика нелинейная. На рис. 4.2 показаны типичные дискриминационные характеристики частотного, фазового и временного дискриминаторов, применяющихся в системах частотной автоподстройки (ЧАП), фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и в автоматических системах сопровождения цели по дальности (АСД);

Рис. 4.2. Дискриминационные характеристики дискриминаторов:

а – в системах ЧАП; б – в системах ФАПЧ; в – в системах АСД для прямоугольных импульсов

— случайное воздействие, обусловленное внешней помехой. Эта помеха условно введена после дискриминатора, так как последний осуществляет ее нелинейное преобразование, зависящее от ошибки ;

— фильтр, определяющий фильтрующее действие системы и выбираемый в процессе проектирования для обеспечения необходимых качественных показателей системы (величин динамической и флуктуационной ошибок, полосы схватывания и удержания, памяти, устойчивости и др.). Фильтр выбирают с учетом ;

— фильтр, учитывающий естественную инерционность, присущую замкнутой системе. Например, в системах ФАПЧ характеризует тот факт, что фаза есть результат интегрирования частоты, а в системах радиоуправления — инерционность исполнительных механизмов;

— некоторый внутренний случайный процесс (нестабильность работы генератора в системах ЧАП и ФАПЧ, нестабильность работы устройств временных задержек в АСД и т.п.).

В результате упрощений модели приходим к схеме, изображенной на рис. 4.3.

В ряде систем, в частности в системах АСН, управление осуществляется не по одному, а по нескольким параметрам . Векторно-матричная модель такой многоразмерной системы показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Векторно-матричная модель многоразмерной системы

Матричные соотношения в схеме характеризуют взаимную связь каналов оценок параметров . В линеаризованом виде вектор-функция является матрицей размером . Если эта матрица, а также матрица передаточных характеристик фильтра диагональны, то в этом случае векторно-матричная схемная модель распадается на независимых скалярных схем, подобных тем, которые были рассмотрены для систем ЧАП, ФАП, АСД.

Дата добавления: 2014-12-26