Радиоавтоматика
 Скачать 2.39 Mb.
|
|
Решение Систему сформируем по схеме (рис. 8.12), в которой передаточные функ- ции определяются выражениями: 1 2 1 п фд 1 1 0 2 3 2 3 2 1 1 ; 1 1 1 , k pT W p pT pT pT c p c W p b p b p b p где кз фд п 1 k k k k ; 2 А у 1 k k k с ; А у 0 k k с ; 2 м у 3 T T T b ; м 2 м у 2 T T T T b ; A 0 у 2 м у 1 k k k T T T b Воздействие, возникающее из-за колебаний летательного аппарата, изме- ряется гироскопическим датчиком угловой скорости, сигнал с которого является входным сигналом цепи компенсации. Замкнутый контур рассматриваемой системы имеет первый порядок аста- тизма, поэтому для получения в комплексной системе астатизма второго порядка необходимо, как это следует из формул (8.69), чтобы коэффициент D 0 в разложе- нии (8.67) был равен нулю. Для этого нужно, чтобы передаточная функция цепи компенсации была реализована в соответствии с (8.74). Параметры цепи вычис- ляются из условия 0 α 0 , 1 0 0 1 0 1 0 τ α 0 τ b c D b . Из последнего выражения нахо- дим, что 1 1 0 0 α τ / b c . Пусть 1 τ 0.01 сек так, чтобы полоса пропускания системы относительно воздействия, возникающего из-за колебаний летательного аппа- рата, была больше полосы пропускания замкнутого контура. При расчётных зна- чениях параметров системы автоматического сопровождения передаточная функция цепи компенсации будет К 0.11 1 0.01 p W p 172 Данная передаточная функция может быть реализована RС-цепью и уси- лителем с коэффициентом усиления, равным 11. Дальнейшее уменьшение коэф- фициента T 1 с целью большего расширения полосы пропускания нецелесооб- разно, что приводит к увеличению коэффициента усиления цепи компенсации. На рисунке 8.13 показаны АЧХ замкнутого контура з | ( ) | ω W j и комплекс- ной системы зк | ( ) | ω W j , из которых видно, что введение цепи компенсации рас- ширило полосу пропускания относительно воздействия, обусловленного колеба- ниями летательного аппарата, до 37 с –1 10 20 , С W(j) W зк (j) W з (j) Рис. 8.13 –АЧХ комплексной системы РА · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Контрольные вопросы по главе 8 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1. Сформулируйте основную задачу проектирования системы радиоавто- матики. 2. В чем заключается суть метода динамического синтеза системы РА? 3. Сформулируйте требования, предъявляемые к корректирующим устройствам систем РА. 4. Перечислите способы включения корректирующих устройств. 5. Дайте определение понятиям «жёсткая» и «гибкая» обратная связь кор- ректирующих устройств. 6. Дайте определения систем РА с неполной информацией о воздей- ствиях. 7. Что такое робастные системы и каковы особенности их работы? 173 Заключение Роль и значение теории автоматического управления устройствами и си- стемами сложно переоценить, а вопросы исследования таких показателей каче- ства и свойств, как точность работы, оценка запаса устойчивости в устройствах и системах, стоят на первом месте. Безусловно, вопросы, связанные с пробле- мами проектирования и синтеза систем радиоавтоматики по комплексу показа- телей качества, всегда будут играть главное и определяющее значение в созда- нии практически всех систем радиоэлектронных систем. Данное учебное пособие, предназначенное для самостоятельной подго- товки студентов всех форм обучения, составленное с учетом требований образо- вательного стандарта, позволит ознакомиться с принципами работы систем ра- диоавтоматики, а также с основами проектирования и анализа показателей каче- ства систем любой сложности. Все необходимые сведения могут быть полезны и при рассмотрении основ построения, анализа и оценки показателей качества цифровых систем контроля и управления сложными радиоэлектронными объек- тами. 174 Литература 1. Винер Н. Кибернетика / Н. Винер ; пер. с англ. И. В. Соловьева ; под ред. Г. Н. Поварова. – М. : Сов. радио, 1958. – 217 с. 2. Макаров И. М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчёта и справочный материал) : учеб. пособие для вузов / И. М. Макаров, Б. М. Менский. – М. : Машиностроение, 1977. – 464 с. 3. Коновалов Г. Ф. Радиоавтоматика : учебник для вузов по спец. «Радио- техника» / Г. Ф. Коновалов. – М. : Высш. шк., 1990. – 335 с. 4. Пушкарёв В. П. Радиоавтоматика : учеб. пособие / В. П. Пушкарёв, Д. Ю. Пелявин. – Томск : ТМЦ ДО, 2004. – 153 с. 5. Пушкарёв В. П. Устройства приёма и обработки сигналов : учеб. посо- бие / В. П. Пушкарёв. – Томск : ТМЦ ДО, 2004. – 200 с. 6. Пушкарёв В. П. Устройства приёма и обработки сигналов : учеб. метод. пособие по курсовому проектированию / В. П. Пушкарёв. – Томск : ТМЦ ДО, 2007. – 178 с. 7. Жаркой А. Г. Радиоавтоматика : руководство к лабораторным работам для студентов специальности 2301 / А. Г. Жаркой, В. И. Туев. Томск : Ротапринт ТИАСУРа, 1988. – Ч. 2. – 27 с. 8. Коновалов Г. Ф. Системы автоматического управления с электромаг- нитными порошковыми муфтами / Г. Ф. Коновалов, О. В. Коноваленко. – М. : Машиностроение, 1976. – 156 с. 175 Основные сокращения и условные обозначения А – антенна АД – амплитудный детектор АМ – амплитудная модуляция АПЧ – автоматическая подстройка частоты АРУ – автоматическая регулировка усиления АЧХ – амплитудно-частотная характеристика АЭ – активный элемент ВАХ – вольт-амперная характеристика ВАРУ – временная АРУ ВД – временной дискриминатор ВЛМ – волноводный мост ВМ – временной модулятор ВФХ – вольт-фарадная характеристика Г – гетеродин ГИ – генератор импульсов ДАРУ – детектор системы АРУ ЗИ – зондирующий импульс ИД – импульсный детектор КУ – корректирующее устройство ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика ЛВ – линия визирования МОС – местная обратная связь Н – нагрузка НЗ – нелинейное звено НЦ – направление на цель ОИ – отражённые импульсы ОУ – объект управления 176 П – приёмник ПГ – перестраиваемый генератор ПФ – передаточная функция Р – редуктор РА – радиоавтоматика РГ – регулировочная характеристика РЛС – радиолокационная станция РСН – равносигнальное направление РУ – регулируемый усилитель СМ – смеситель СУ – система управления ТРЗ – типовое радиотехническое звено У – усилитель УАРУ – усилитель системы АРУ УМ – угловая модуляция УПТ – усилитель постоянного тока УПЧ – усилитель промежуточной частоты УРЧ – усилитель радиочастоты УСМ – усилитель мощности УУ – устройство управления УЭ – управляемый элемент Ф – резонансный фильтр ФАП – фазовая автоподстройка ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты ФВ – фазовращатель ФД – фазовый детектор ФМ – фазовая модуляция ФНЧ – фильтр нижних частот ФУ – функциональное устройство ФЧХ – фазочастотная характеристика 177 ЧМ – частотная модуляция ЧД – частотный дискриминатор Э – экстраполятор ЭГ – эталонный генератор ЭД – электрический двигатель Я – обмотка якоря электрического двигателя д u – напряжение на детекторе k – коэффициент передачи типового радиотехнического звена упт k – коэффициент усиления усилителя постоянного тока α – крутизна регулировочной характеристики з u – напряжение задержки ω – круговая частота сигнала ω – отклонение круговой частоты от центрального положения F – циклическая частота K – коэффициент передачи отдельного узла системы РА ( ) n t – флуктуационная составляющая напряжения δ – коэффициент нестабильности параметра τ – длительность импульса t – время W – передаточная функция ( ) E t – амплитуда сигнала и принятого в момент времени t e – сигнал рассогласования (ошибки) ( ) W p – передаточная функция по временной области p – оператор Лапласа T – постоянная времени типового радиотехнического звена φ( ) p – преобразование Лапласа для угла отклонения якоря ( ) U p – преобразование Лапласа для отклонения напряжения (ω) – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика 178 ( ω) W j – передаточная характеристика в частотной области ( ) X p – входное воздействие по Лапласу ( ) x t – оригинал входного воздействия ( ) y t – оригинал выходной (регулируемой) величины по Лапласу ( ) Y p – выходная (регулируемая) величина по Лапласу z – задающее воздействие ( ) h t – переходная характеристика системы или ее части 179 Глоссарий Автоматизированное управление процесс воздействия на объект с уча- стием человека (оператора). Автоматическая подстройка частоты – устройство, предназначенное для стабилизации частоты по сигналу высокостабильного эталонного генера- тора. Автоматическое регулирование – поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществ- ляемое при помощи измерения, состояния объекта или действующих на него воз- мущений и воздействия на регулирующий орган объекта. Автоматическое управление – совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в со- ответствии с целью управления. Автоматическое управление – процесс воздействия на объект управления без вмешательства человека. Астатическая система – свойство системы, при которых ошибка управ- ления в установившемся режиме равна нулю. Воздействие – внешние влияние на объект управления. Временной дискриминатор – устройство измерения временных рассогла- сований между отражёнными от цели и зондирующими импульсами и преобра- зования рассогласования в пропорциональное значение напряжения. Длительность переходного процесса – интервал времени с момента подачи сигнала до момента времени, когда выходной сигнал будет отличаться от его установившего значения не более чем на 5%. Замкнутая система управления – система, качество работы которой опре- деляется выходной (регулируемой) величиной. 180 Запас устойчивости – параметр системы в диапазоне изменения значений от номинального до критического. Колебательность переходного процесса – отношение соседних перерегу- лирований (максимумов переходной характеристики), характеризует время до установившегося процесса системы РА. Комбинированная система управления – система, качество работы которой определяется выходной (регулируемой) величиной и задающим воздействием. Критерий устойчивости Гурвица – алгебраический метод расчета условий устойчивости системы на основе матричного анализа. Объект управления (регулирования) – часть системы управления, на кото- рую направлено воздействие с целью получения заданных показателей качества. Передаточная функция – передаточные свойства системы или ее части в частотной области. Перерегулирование – отношение разности между максимальным значе- нием выходного сигнала в переходном процессе и установившимся значением к установившемуся значению. Переходная функция – передаточные свойства системы или ее части во вре- менной области. Полоса пропускания – диапазон частот, в котором изменение амплитудно- частотной характеристики системы или ее части не превышает 3 дБ. Радиолокационная станция – радиотехническое устройство, предназна- ченное для определения местоположения исследуемого объекта. Радионавигационная система – система, предназначенная для определе- ния местоположения объекта в пространстве. Разомкнутая система управления система, качество работы которой определяется задающим или возмущающим воздействиями, а выходная (регули- руемая) величина не изменяется. Регулировочная характеристика – зависимость управляемого параметра исполнительного устройства от управляющего воздействия. 181 Резонансная частота – частота, соответствующая максимуму АЧХ си- стемы или ее части. Робастная система – система РА, имеющая одно из двух возможных со- стояний «включено» или «выключено». Система автоматического сопровождения цели РЛС – радиотехническая система, обеспечивающая непрерывный контроль местоположения наблюдае- мого объекта. Система измерения дальности РЛС – система, предназначенная для изме- рения дальности до выбранной цели. Статическая система РА – свойство системы, при котором ошибка управ- ления в установившемся режиме не равна нулю. Структурная схема – графическое изображение элемента или системы, позволяющее составить математическое описание поведения, при этом отдель- ные звенья представляются в виде простейшей математической операции для каждого звена системы. Типовое радиотехническое звено – математическая модель, описывающая простейшие передаточные свойства части системы РА. Угловой дискриминатор (пеленгатор) – устройство, предназначенное для измерения рассогласования между продольной осью антенны РЛС и направле- нием на движущуюся цель и преобразования этого рассогласования в электриче- ское напряжение. Управляющее воздействие – воздействие, вырабатываемое управляющим устройством или задаваемое человеком. Устойчивость системы свойство системы автоматического управления, без которого она неработоспособна. Устойчивость системы РА качественное свойство системы автоматиче- ского управления, без которого она неработоспособна. Устройство управления – часть системы, на которое направлено управля- ющее воздействие. 182 Фазовый детектор – устройство, предназначенное для преобразования разности фаз двух синусоидальных колебаний одинаковой частоты в напряже- ние. Формирующий фильтр – устройство, позволяющее генерировать случай- ный сигнал с заданной спектральной плотностью из сигнала белого шума. Функциональная схема – графическое изображение элемента или системы, описывающее состав системы и поясняющее принцип взаимодействия между со- бой отдельных составляющих системы. Частотные критерии устойчивости – метод расчета условий устойчиво- сти системы на основе частотной зависимости комплексного коэффициента пе- редачи системы РА. Частотный дискриминатор – устройство, предназначенное для преобра- зования частоты в выходное напряжение. |