1.Система автоматичного спостереження за дальністю (АСД)



Система автоматичного спостереження за дальністю (АСД) призначена для спостереження за часовим положенням імпульсного сигналу. Такі системи приміняються в радіолокаційних приймачах, системах передачі інформації, для виділення імпульсного періодичного сигналу на фоні завад в імпульсних радіолініях зв’язку. АСД працює в двох режимах: пошуку та спостереження.

В режимі пошуку здійснюється пошук та захват цілей, а в режимі спостереження автодальномір уявляє собою замкнуту імпульсну систему, спрощена функціональна схема якої приведена на рисунку 1.1.







В склад приймача входять ряд типових елементів :



СМ - змішувач;

УПЧ - підсилювач проміжної частоти;

Г - гетеродин;

АД - амплітудний детектор;

ВУ - відеопідсилювач;

АС - часовий автоселектор (елементи схеми створюючі АС обведені

штриховою лінією);

ВД - часовий дискримінатор;

ФНЧ - фільтр нижніх частот;

УРЗ - пристрій регулювання затримки;

ГІ - генератор імпульсів.



Для зменшення дії завад приймальний пристрій відкривається (стробується) періодично лиш на короткі інтервали часу, що визначаються тривалістю стробуючих імпульсів, які формуються генератором імпульсів ( ГІ ).

Генератор імпульсів формує, окрім стробіруючого імпульсу, ще два спостерігаючі імпульси. Спостерігаючі імпульси часто роблять прямокутними. Вони слідують безпосередньо один за одним. В цьому випадку їх загальний фронт проходить через середину стробуючого імпульсу.Рис.1.2.



Цифрами 1 і 2 позначені перший і другий стежачі імпульси, цифрами 3 і 4 - імпульс сигналу і імпульс, стробіруючий УПЧ. Спостерігаючі імпульси подаються на часовий дискримінатор ( ЧД ), куди також поступають імпульси сигналу з виходу відеопідсилювача ( ВУ ). На виході часового дискримінатора формується напруга, яка залежить від неузгодженності між часовим положенням імпульсу та спостерігаючих імпульсів.

Вихідна напруга дискримінатора зглажується фільтром нижніх частот (ФНЧ) та поступає в ролі керуючого на пристрій регуліруючої затримки (УРЗ). В цьому пристрої опорний імпульс Uоп, що поступає від радіолокаційної системи, затримується на деякий часовий інтервал та запускає генератор імпульсів (ГИ), визначаючи тим самим положення стробуючих та спостерігаючих імпульсів. Керуюча напруга, що знімається з виходу фільтра нижніх частот, змінює величину затримки так, що часовий зсув між сигнальними та спостерігаючими імпульсами зменшується, тим самим за безпечується автоматичне спостереження цілі за дальністю.



Структурна схема автоселектора, приведена на рисунку 1.3.

Рис 1.3

Де : () – похибка налаштування , викликана неточністю налаштуванням контурів, зношенням елементів, впливом температури ;



() – зовнішній перешкоджаючий вплив, який приведений до виходу дискримінатора (перешкоди промислового виробництва), спеціально організовані перешкоди ;

() – внутрішні заважаючий вплив, приведений до виходу фільтра ФНЧ (внутрішні шуми, неточність елементів, кліматичні умови та ін.);

F() – вносимий коефіцієнт в часовій дискримінатор;

Kф(р) - передаточна функція ФНЧ;

- часовий зсув ;

с - положення сигнальних імпульсів ;

си - положення спостерігаючих імпульсів ;

КУРЗ(р) – передаточна функція УРЗ.



2. Дослідження стійкості лінійної безперервної системи

Вариант №19

2.1 Дослідження стійкості лінійної безперервної системи за допомогою критерію Гурвіца

За допомогою критерію Гурвіца дослідимо систему з такими параметрами:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

К1 = 2 с; К2 = 1,5; К3 = 3; Т1 = 0,1 мс; Т2 = 0,2 мс

1) Визначимо передаточну функцію розімкненого ланцюга.

(2.4)

а3 = Т1Т2; а2 = Т1+Т2; а1 = 1; К = К1К2К3

2) Визначимо передаточну функцію замкнутого ланцюга.

(2.5)

3) Запишемо характеристичний поліном замкнутої системи

(2.6)

4) Складемо матрицю Гурвіца

(2.7)



5) Знайдемо визначення матриці Гурвіца

(2.8)

(2.9)

(2.10)



Згідно з критерієм Гурвіца, так як а3>0 та всі >0, система є стійкою.

6) Знайдемо критичний коефіцієнт посилення

(2.11)



2.2 Дослідження стійкості лінійної безперервної системи за допомогою критерію Михайлова



За допомогою критерію Михайлова дослідимо систему з такими параметрами:

Equation.3 HYPER14HYPER15 (2.12)

(2.13)

(2.14)

К1 = 2; К2 = 3; К3 = 3; Т1 = 0,01 с; Т2 = 0,02 с; Т3 = 0,03 с; = 0,003с

1) Знайдемо передаточну функцію розімкнутого ланцюга

HYPER15(2.15)

а3 = Т1Т2Т3; а2 = Т1+Т2+ Т2Т3 +Т1Т3; а1 = Т2 +Т1 +Т3; а0 = 1

а3 = 0,000006; а2 = 0,0309; а1 = 0,006; а0 = 1



2) Знайдемо передаточну функцію замкнутого ланцюга

(2.16)

3) Запишемо характеристичний поліном замкнутої системи

(2.17)

4) Знайдемо критичні частоти

(2.18)



або





; D Equation.3 HYPER14HYPER15



5) Перевіримо послідовність знаків дійсної частини характеристичного полінома на критичних частотах

(2.19)



BED Equation.3 HYPER14HYPER15

Знаки дійсної частини на критичних частотах не чергуються.

6) Знайдемо частоти, на яких годограф перетинається з уявними величинами

(2.20)





7) Перевіримо чергування знаків уявної частини на даних частотах

(2.21)

;отже знак +

8) Критичний коефіцієнт





<0





2.3 Дослідження стійкості лінійної безперервної системи за допомогою критерію Найквіста

За допомогою критерію Найквіста дослідимо систему з такими параметрами:

(2.22)

(2.23)

(2.24)



К1=5; К2=2; К3=10; Т1=0,01с; Т2=0,02с; = 0,0001с;

1) Визначимо комплексний коефіцієнт передачі розімкнутої системи.

(2.25)

(2.26)

де а3=Т1Т2; а2=Т1+Т2; а1=1.

а3=0,0002; а2=0,03; а1=1.

tion.3 HYPER14HYPER15 (2.27)

2) Знайдемо критичну частоту з умови:

(2.28)







3) Визначимо значення реальної частини комплексного коефіцієнта передачі розімкнутої системи на критичній частоті

(2.29)



Так як = - 0.0018 > -1, то система є стійкою.

4) Знайдемо критичний коефіцієнт посилення, для цього підставимо значення критичної частоти у та прирівняємо до –1

(2.30)

Звідси Ккр дорівнює



5) Запас стійкості за амплітудою



2.4 Побудова ЛАЧХ та ЛФЧХ для системи



Побудуємо ЛАЧХ та ЛФЧХ для системи з параметрами:

(2.31)

(2.32)

(2.33)

К1 = 2; К2= 20; К3= 5; Т = 0,01с; = 0,001с .

Задана система складається з двох інтегруючих ланок, одної форсуючої ланки та інерційної ланки. Для отримання графіка ЛАЧХ та ЛФЧХ системи потрібно графічно скласти ЛАЧХ та ЛФЧХ усіх ланок.



Рисунок 2.1 Графік ЛАЧХ системи



Рисунок 2.2 Графік ЛФЧХ системи



Рисунок 2.3 ЛАЧХ и ЛФЧХ

Згідно з критерієм стійкості по ЛАЧХ і ЛФЧХ для стійкості системи потрібно і достатньо, щоб на частоті зрізу ЛФЧХ не досягала лінії –, а на критичній частоті ЛАЧХ було негативним.



2.5 Побудова годографу за допомогою ЕОМ для системи

Побудуємо годограф за допомогою ЕОМ для системи з параметрами:

(2.34)

(2.35)

(2.36)

; ; ; ; ;

Рис. 2.4 Годограф системи

Задана система є стійкою із запасом по посиленню та фазі тому що годограф не проходить через точку (-1;j0) відповідно:

HYPER15 дБ

530



3. Дослідження точності лінійної безперервної системи



3.1 Визначення результуючої похибки у випадку детермінованого

корисного сигналу та детермінованого заважаючого впливу

Визначимо результуючу похибку у випадку детермінованого корисного сигналу та детермінованого заважаючого впливу для слідуючих параметрів:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

Kg = 1; K = 10; T = 1мс; = 7 В/с; = 0,2 В;

1) Знайдемо передаточну функцію за похибкою для корисного сигналу :



2) Розрахуємо коефіцієнт помилок СК, К = 0,1:



3) Отримаємо вираз для похибки Х(t):



4) Визначимо передаточну функцію за похибку для заважаючого впливу (t)



5) Розрахуємо коефіцієнт для похибки r0 :



6) Знайдемо значення похибки, зумовленої заважаючим впливом (t)



7) Визначимо результуючу похибку



3.2 Визначення середнього квадрату похибки у випадку детермінованого корисного сигналу та перешкоди, які є випадковим процесом із заданим енергетичним спектром

Визначимо середній квадрат похибки у випадку детермінованого корисного сигналу та перешкоди, які є вип