Система автоматического слежения по направлению (стр. 1 из 3)
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Список условных обозначений
Задание на работу
Реферат
1 Выбор петлевого коэффициента передачи (добротности) системы
2 Коррекция системы
3 Расчет С.К.О ошибки слежения
4 Анализ срыва слежения
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Объектом курсового проектирования является система радиоавтоматики (следящая радиотехническая система), осуществляющая выделение какого-либо параметра радиотехнического сигнала с использованием принципа обратной связи.
Перечень исходных данных и требуемых значений показателей качества формулируются преподавателем – руководителем курсовой работы и может быть различным в зависимости от концепции руководителя.
В качестве исходных данных задается тип следящей радиотехнической системы, порядок ее астатизма, постоянная времени простого инерционного звена, полоса пропускания радиоприемного устройства, максимальное значение отношения мощностей сигнала и помехи на выходе линейной части радиоприемного устройства, форма радиосигнала, используемого в системе, и его параметры, тип обработки – аналоговая или цифровая. В качестве характеристик воздействия фигурируют максимальные значения скорости и ускорения параметра сигнала, за которым следит система.
Целью проектирования является расчет основных параметров системы, удовлетворяющих системе заданных показателей качества. К числу таких показателей относится точность слежения, определяемая значениями и параметрами ошибок слежения, степень устойчивости системы, вероятность срыва слежения за заданное время при заданном относительном уровне помехи и т.д.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
РА – радиоавтоматика,
С.К.О. – средне-квадратическое отклонение,
УПЧ – усилитель промежуточной частоты,
ЧД – частотный детектор,
ФНЧ – фильтр нижних частот,
ПГ – перестраиваемый генератор,
СМ - смеситель
ЛАХ – логарифмическая амплитудно-частотная
характеристика,
ФЧХ – фазо-частотная характеристика,
ДНА – диаграмма направленности антенны
ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ
Исходные данные:
Тип системы АСН с АМС
Порядок астатизма II
Постоянная времени Т 0,6 сек
Отношение сигнал-шум q2max 10
Максимальное воздействие:
Скорость 400 /сек
Ускорение 500 /сек2
Эквивалентная шумовая полоса 106 Гц
Граница апертуры (полуапертура) 10
Переходной режим 400 /сек
Форма сигнала импульсный
Примечание m=1/aАП tи=10-6 сек
Рассчитать:
1. Номинальное значение петлевого усиления (добротности) Кпо из условий:
1.1 Динамическая ошибка в стационарном режиме не превышает 5% полуапертуры;
1.2 Амплитуда ошибки в стационарном режиме при действии эквивалентной синусоиды с заданными максимальными значениями скорости и ускорения воздействия не превышает 5% полуапертуры;
1.3. Максимальное значение ошибки в переходном режиме при скачке скорости воздействия не превышает 50% полуапертуры.
2. Параметры сглаживающих цепей из условий:
2.1. Запас устойчивости по фазе не меньше 30° ;
2.2. С.К.О. ошибки слежения, вызванной действием помехи с заданным q2 max , не превышает 20% полуапертуры.
3. Минимальное значение отношения мощности сигнала к мощности помехи q2 min по критерию равенства вероятности срыва слежения Pср = 0,05 за время 1000 сек.
РЕФЕРАТ
Задачей системы автоматического слежения по направлению (АСН) является непрерывное совмещение опорного направления антенны измерителя с направлением прихода волны от источника сигнала к измерителю. Таким образом, АСН имеет два канала, осуществляющих слежение в азимутальной плоскости и по углу места.
Каждый канал содержит угловой дискриминатор, экстраполятор и синтезатор поворота, образующие замкнутую следящую систему. Угловой дискриминатор вырабатывает сигнал, пропорциональный рассогласованию между направлением на объект и опорным направлением. Экстраполятор преобразует сигнал рассогласования, обеспечивая требуемое управление синтезатором поворота, совмещающим опорное направление с направлением на объект.
Поворот опорной оси может осуществляется непосредственно поворотом антенной системы или ее элементов с помощью электродвигателя, являющегося в этом случае синтезатором поворота и одновременно последним интегратором в схеме экстрарполятора.
Принципиально устранение влияния флуктуаций амплитуды сигнала возможно при сравнении амплитуд или фаз сигналов, одновременного сравнения амплитуд и фаз сигналов на выходах каналов называется моноимпульсным.
При определении направления в одной плоскости моноимпульсная система должна иметь две пересекающиеся и формируемые одновременно ДНА. Каждой из них соответствует свой приемно-усилительный канал. Сравнение амплитуды или фазы сигналов на выходе каналов позволяет найти направление на источник сигнала. Возможно также использование для формирования напряжения рассогласования суммы и разности сигналов, образуемых на выходе антенной системы и обрабатываемых двумя приемными каналами: суммарным и разностным. В зависимости от используемого метода сравнения сигналов и выделения сигнала рассогласования моноимпульсные системы имеют три разновидности : фазовые, амплитудные и суммарно-разностные.
Суммарно-разностный вариант моноимпульсного измерителя является наиболее совершенным, так как теоретически позволяет исключить влияние изменений амплитуд и фазы принимаемых сигналов на стабильность равносигнального направления и пеленгационной характеристики и тем самым обеспечить наибольшую точность определения направления. При суммарно-разностной обработке сравниваются амплитуды сигналов. Для искючения влияния неравенства и нестабильности коэффициентов усиления каналов сравнение амплитуд производится до приемных каналов непосредственно после облучателей антенны с помощью высокочастотных мостовых схем, выполняемых на волноводах или коаксиальных линиях в зависимости от рабочего диапазона системы.
Принцип действия суммарно-разностного измерителя поясняет структурная схема на рис 1. Излучатели А1 и А2, симметрично смещенные относительно фокуса зеркала подсоединены к точкам а1 и а2 суммарно-разностного моста. Расстояния а1с и а2с одинаковы и равны lи/4, поэтому при излучении импульса энергии ВЧ колебаний от передатчика распределяется поровну между излучателями А1 и А2, они работают синфазно, формируя суммарную ДН Gс(a) (рис.2)
В режиме приема сигналы, принятые излучателями А1 и А2 приходят в точку с моста с сохранением относительного фазового сдвига и суммируются. При этом зависимость суммарного напряжения Uс от угла рассогласования a аналогична суммарной ДНА при излучении.
В точке р моста образуется разностное напряжение Uр , так как сигналы приходят сюда со сдвигом 180° (расстояние а1а2 = lи/4). Суммарный и разностный сигналы поступают на входы суммарного и разностного каналов. Зависимость Uр(a) отображает разностную диаграмму Gр(a), представленную на рис 2. в полярной и прямоугольной системе координат. Если объект отклоняется от РСН в сторону А1, то фаза разностного сигнала противоположна фазе суммарного, а если в сторону А2, то фазы сигналов Uс и Uр совпадают. При расположении объекта на равносигнальной оси Uр=0. Таким образом, разностная диаграмма аналогична дискриминационной характеристике и характеризует значение и знак рассогласования.
Для выявления размера и знака рассогласования в разностном канале применяется фазовый детектор, в котором в качестве опорного используется сигнал на выходе УПЧ суммарного канала. После амплитудного детектирования суммарный сигнал позволяет также обнаружить объект и измерить его дальность.
Для исключения влияния изменения амплитуды сигнала на крутизну пеленгационной характеристики системы применяется быстродействующая АРУ, которая изменяет усиление каналов обратно пропорционально входному напряжению суммарного канала . При этом напряжение на выходе суммарного канала остается постоянным, а выходное напряжение разностного канала изменяется обратно пропорционально напряжению на входе суммарного канала Uс. Поскольку выходное напряжение ФД пропорционально среднему значению произведения UсвUрв напряжений на выходе суммарного и разностного каналов, при эффективной работе БАРУ напряжение рассогласования на выходе ФД оказывается пропорциональным отношению разностного и суммарного напряжений на входе каналов.
Таким образом, пеленгационная характеристика суммарно-разностного измерителя определяется отношение разности сигналов к их сумме, вследствие чего неидентичность амплитудных характеристик влияет только на крутизну характеристики, но не на положение равносигнальной оси. Это существенно уменьшает влияние флуктуаций амплитуды сигналов. Фазовые нестабильности также мало влияют на точность, поскольку в системе производится сравнение амплитуды сигналов.
1 ВЫБОР ПЕТЛЕВОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ (ДОБРОТНОСТИ) СИСТЕМЫ
Петлевой коэффициент выбирается из трех условий, два из которых относятся к стационарному режиму. По первому условию необходимо обеспечить величину динамической ошибки при воздействиях, обеспечивающих постоянное значение ошибки в стационарном режиме: включение линейно меняющегося воздействия.
Необходимое значение коэффициента передачи находится с помощью формулы:
,где a2=
– параметр воздействия, ускорение;