Підвищення точності і швидкодії систем фазового автопідстроювання в пристроях зв’язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ'ЯЗКУ УКРАЇНИ

Українська державна академія зв`язку ім. О.С. Попова

На правах рукопису

УДК 621.396.662.072.6.078

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Підвищення точності і швидкодії систем фазового автопідстроювання в пристроях зв`язку”

05.12.13 - пристрої радіотехніки та засобів телекомунікацій

Охрущак Віталій Петрович

Одеса -1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Київському інституті зв`язку Української державної академії зв`язку ім.О.С.Попова.

Науковий керівник: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор СТЕКЛОВ Василь Купріянович, ректор Київського інституту зв`язку

Офіційні опоненти: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор ЗАЙЦЕВ Григорій Фролович (Київський військовий інститут управління та зв`язку)

Кандидат технічних наук, доцент КОЗАЧЕНКО Михайло Терентьйович (Українська державна академія зв`язку ім. О.С.Попова).

Провідна організація -ВАТ Науково-виробниче пiдприємство “Сатурн” Міністерства промислової політики України (м.Київ). Захист відбудеться “ 17 ” червня 1999р. о 15-00 год.

На засіданні Спеціалізованої ради К. 41.816.02 при Українській державній академії зв`язку ім.О.С.Попова за адресою: 270021, Одеса-21, вул. Кузнєчна,1.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці академії.

Автореферат розіслано “ 11 ” травня 1999 року.

Вчений секретар спеціалізованої Ради ФОМІНА Г.Т.

фазовий автопідстроювання сигнал швидкодія

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми та стан питання. Системи фазового автопідстроювання (ФАП) використовуються в різних пристроях зв`язку: для демодуляції частотно та фазомодульованих сигналів; при компенсації фазових зсувів в підсилювачах; в пристроях тактової синхронізації апаратури передачі інформації; в синтезаторах частоти в різних приймально-вимірювальних комплексах. Застосування систем ФАП дозволяє підвищити завадостійкість систем зв`язку.

Основними показниками якості систем ФАП є точність та швидкодія. Точність систем ФАП оцінюється в усталених (синхронних) режимах при повільній зміні задавальних діянь, а швидкодія - при стрибкоподібних.

До точності та швидкодії систем ФАП пред`являються високі вимоги. Тому тема дисертації, присвячена розробці та дослідженню систем ФАП високої точності та швидкодії в класі комбінованих систем та систем з масштабуючими корегуючими пристроями, є актуальною.

Розробці систем ФАП та їх дослідженню присвячено багато робіт вітчизняних та закордонних вчених. Серед них відомі роботи Капранова М.В., Капланова М.С., Шахгільдяна В.В., Коновалова Г.Ф., Стеклова В.К., Зайцева Г.Ф., Ліндсея В., Вітербі Е.Д., Жодзішського М.І., Скляренко С.М., Мацепури О.Л., Мартинова Ю.М., Стіфлера Дж. та інш.

В відомих роботах вирішуются задачі покращення показників якості систем ФАП в класах систем з управлінням по відхиленню, комбінованих та двозв`язаних. Одержані певні результати, які дозволяють покращити показники якості систем ФАП. В системах ФАП з управлінням по відхиленню підвищення показників якості зв`язано з умовами компромісного настроювання, тому що, наприклад, підвищення точності в усталених режимах веде до збільшення тривалості перехідного процесу і до зменьшення запасу стійкості. Більш суттєві результати досягнуті в класі комбінованих систем і систем ФАП з діференціальними зв`язками, коли використання розімкнених компенсаційних каналів дозволяє підвищіти точність в усталених та перехідних режимах без зменшення стійкості замкненого контура управління системи ФАП . З точки зору аналіза та сінтеза систем ФАП розглядались різні аспекти їх роботи, однак система ФАП має свої особливості, зв`язані з об`єктом управління (фазообертачем) і вимірюванням задавального діяння та керованої величини (фазові дискримінатори).

До теперішнього часу не досліджені системи ФАП з масштабуючими корегуючими пристроями (ФАП з МКП) при випадкових збуреннях, не- достатньо розглянуті комбіновані оптимальні за швидкодією системи ФАП, недостатньо досліджені можливості підвищення швидкодії комбінованих систем ФАП з урахуванням обмежень та завад.

Мета роботи та задачі дослідження. Як виходить від викладеного вище, багато які задачі, здатні для вирішення проблеми покращення основних показників якості системи ФАП, не вирішені. Так не досліджені системи ФАП з МКП при врахуванні умов фізичної реалізації МКП при детермінованих та випадкових діяннях, не вирішена задача підвищення швидкодії систем ФАП в класі комбінованих систем з урахуванням обмежень і завад.

Таким чином метою дисертаційної роботи є розробка та дослідження систем ФАП високої точності та швидкодії при детермінованих і випадкових діяннях. При цьому вирішуються такі задачі: розробка методики синтеза параметрів оператора масштабуючого корегуючого пристроя із умови мінімізації середньоквадратичної похибки (СКП) при випадковому вхідному сигналі з накладеною завадою і при врахуванні умов фізичної реалізації МКП; порівнювальний аналіз системи ФАП з МКП та без нього при випадкових діяннях; визначення умов застосування принципа максимума Л.С.Понтрягіна при побудові оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП і одержання формули розкладення експоненційної функції в степеневий ряд при визначенні моментів переключення сигналів управління; розробка інженерного метода синтеза оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП та алгоритма машинного проектування пристроя управління; розробка структури оптимальних за швидкодією систем ФАП при врахуванні нелінійностей замкненого контура та завад; розробка структури самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП.

Методика виконання досліджень. Дисертаційні задачі розв`язувались із застосуванням загальних методів теорії автоматичного управління, теорії електрозв`язку, теорії інваріантності, методів оптимального управління, метода рішення різницевих рівняннь при програмній реалізації окремих корегуючих пристроїв системи ФАП, операторного метода вирішення неоднорідних діференціальних рівнянь та метода дискретного перетворення Лапласа, метода моделювання на ЕОМ.

Наукова новизна роботи полягає в розробці:

Методики синтеза параметрів оператора масштабуючого корегуючого пристроя із умови мінімізації середньоквадратичної похибки (СКП) при випадковому вхідному сигналі з накладеною завадою з урахуванням умови фізичної реалізації МКП;

порівнювального аналізу системи ФАП з МКП та без нього. Показано, що в системi ФАП з МКП є додаткова можливість мінімізації СКП за рахунок вибору оптимальних параметрів чисельника та знаменника оператора МКП;

інженерного метода синтеза оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП та алгоритму машинного проектування пристроя управління;

структури самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП.

Вирогідність наукових результатів, висновків та рекомендацій, викладених в дисертаційній роботі, обґрунтована результатами експериментальних досліджень, та моделюванням на ЕОМ.

Особистий внесок автора. В дисертаційній роботі особисто автором проведені слідуючі дослідження:

проведені дослідження систем ФАП з масштабуючими корегуючими пристроями і запропонована методика синтеза МКП із умови зменьшення СКП при врахуванні умови фізичної реалізації МКП та розроблені структурні схеми алгоритмів програмної реалізації МКП;

проведені дослідження оптимальних зи швидкодією комбінованих систем ФАП при різних вхідних діяннях, завадах, а також дослідження таких систем з урахуванням обмежень на координати системи ФАП;

проведені дослідження самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП та запропонована методика визначення моментів переключення сигнала управління.

В співавторстві із співробітниками кафедри передачі дискретних повідомлень Київського інституту зв`язку проведені дослідження систем фазової синхронізації високої точності та швидкодії, які використовуються в синхронних системах передачі інформації.

Апробація роботи. Основні теоретичні та практичні результати доповідались на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу та наукових співробітників Української державної академії зв`язку ім.О.С.Попова- К.: 1996-1998р.р., на науково-методичних конференціях професорсько-викладацького складу КІЗ УДАЗ (1996-1998р.р.), на науковому семінарі кафедри передачі дискретних повідомлень, Київ: КІЗ УДАЗ 1998р.

Реалізація результатів дисертаційної роботи. Тема дисертаційної роботи безпосередньо зв`язана з виконанням Національної програми розвитку зв`язку України відносно до розробок локальних систем фазового автопідстроювання в Київському інституті зв`язку УДАЗ ім.О.С.Попова.

Результати дисертаційної роботи знайшли застосування в розробках Київського інституту зв`язку.

Теоретичні і практичні результати дисертаційної роботи використовуються в учбовому процесі Київського інституту зв`язку УДАЗ ім.О.С.Попова.

Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 15 наукових праць, з них два навчальні посібника.

СТРУКТУРА ТА ОБ`ЄМ ДИСЕРТАЦІЇ

Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох глав, заключення, переліка використаної літератури та додатків. Загальний об`єм роботи складає 174 стор., в тому числі 27 стор. рисунків та таблиць, 9 стор. переліка літератури та 46 стор. додатків.

Основні тези, які виносяться на захист:

Методика синтеза параметрів МКП із умови підвищення точності системи ФАП в усталених режимах при випадкових діяннях і завадах при врахуванні умови фізичної реалізації МКП.

Розробка структурних схем оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП з урахуванням нелінійностей та збурень.

Методика визначення моментів переключення сигнала управління оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП і побудова пристроя управління.

Розробка структури самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП.

Інженерний метод синтеза алгоритмів оптимального управління для систем ФАП з комбінованим управлінням при різних коренях характеристичного рівняння замкненого контура.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета та задачі дослідження, перераховані основні наукові результати дисертації, викладена їх коротка характеристика.

Перша глава присвячена вирішенню задачі підвищення точності систем ФАП в усталених (синхронних) режимах в класі систем з масштабуючими корегуючими пристроями з урахуванням умови фізичної реалiзацiї МКП.

Функціональна схема системи ФАП з МКП зображена на рис.1,а. Система містить фазовий дискримінатор ФД для вимірювання задавального діяння (t), елемент порівняння ЕП, фільтр нижніх частот Ф, підсилювач П, інтегратор І, фазообертач ФО, та додатковий фазовий дискримінатор ФД1 для вимірювання регульованої величини (t)(різниці фаз напруг на вході і виході фазообертача). Система ФАП призначена для узгодження фаз змінних напруг і застосовується, наприклад, в пристроях тактової синхронізації апаратури передачі інформації з часовим поділом каналів.

На входи 1 та 2 надходять задавальна

та керована

напруги однакової частоти, зсунуті по фазі на кут

.

Цей кут вимірюється за допомогою ФД. Між ФД і ЕП включено МКП. Структурна схема системи ФАП з МКП, яка відповідає функціональній рис.1,а, зображена на рис.1.б.

Рівняння елементів системи рис.1.б визначаються так

(1)

де - оператор системи ФАП в розімкненому стані; - оператори фільтра, підсилювача, інтегратора і фазообертача відповідно; - оператор МКП; - задавальне діяння (різниця фаз двох напруг), регульована величина та похибка системи відповідно; .

З рівнянь (1) маємо рівняння системи ФАП з МКП відносно похибки

. (2)

В загальному випадку оператор МКП має вигляд

. (3)

Дисперсія фазової похибки системи ФАП з МКП має вигляд



і усі корені А(j) розміщені у верхній напівплощині комплексної площини, що відповідає стійкій системі ФАП.

Параметри чисельника оператора МКП визначаються з системи рівнянь

Параметри знаменника оператора МКП визначаються з умови, щоб найбільший корінь по абсолютному значенню характеристичного рівняння МКП був більший, чим найбільший корінь по абсолютному значенню характеристичного рівняння замкненого контура системи ФАП без МКП.

В главі показано, що в системі ФАП з МКП є додаткові можливості мінімізації СКП порівняно з системою ФАП без МКП.

В другій главі розроблений інженерний метод синтеза алгоритмів оптимального управління для систем ФАП і алгоритм машинного проектування пристроя управління оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП при будь-яких коренях характеристичного рiвняння замкненого контура.

Запропонований метод розрахунку моментів переключення t_j сигнала управління, заснований на одержані спрощених виразів для t_j. Значення t_j отримані шляхом заміни основного елемента системи трансцедентних рівнянь розкладенням Фур`є -Чебишева. При вирішенні задачі розрахунку моментів переключення сигнала управління оптимальної за швидкодією системи ФАП враховуться загальні умови

(4)

де - інтервал управління сигнала управління; - тривалість перехідного процесу оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП; - тривалість перехідного процесу замкненого контура системи ФАП без пристроя керування.

Перша умова виразу (4) визначає неперервність плину часу. Друга вказує на те, що тривалість перехідного процесу оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП визначається часом оптимального управління. Третя умова констатує суть оптимального управління: тривалість перехідного процесу завжди меньше тривалості перехідного процесу замкненого контура.

Для замкненого контура системи ФАП маємо

де - частота зрізу ЛЧХ розімкненої системи ФАП.

Для оптимальної за швидкодією системи ФАП маємо

де k - коефіцієнт пропорційності.

Розроблений метод на відміну від відомих методів має прийнятну точність обчислення приблизних моментів переключення сигналів управління для перехідних процесів замкнених контурів систем ФАП, які описуються диференційними рівняннями вище другого порядку. На основі цього методу розрахунку моментів переключення розроблений алгоритм визначення масива початкових наближень рішення початкової системи трансцендентних рівнянь.

Третя глава присвячена розробці структур систем ФАП, які дозволяють виключити вплив нелінійності типу обмеження на моменти переключення сигналу управління. Показано, що нелінійність типу обмеження, яка міститься в замкненому контурі системи ФАП, погіршує швидкодію оптимальної комбінованоі системи ФАП і впливає на величину моментів переключення сигналу управління. Одержані залежності величин моментів переключення сигналу управління від рівня обмеження нелінійності (рис.2.а,б).

Для системи ФАП другого порядку моменти переключення сигналу управління визначаються (рис.2.,в)

де - допустиме значення швидкості змiни регульованої величини; Т - стала часу; S - шлях руху з постійною швидкістю.



Четверта глава присвячена розробці структур систем ФАП при врахуванні завад. В основному реальні системи ФАП функціонують в умовах зовнішніх завад. Це по перше, зміна кліматичних умов (температура, тиск, вологість), нестабільність навантаження джерел живлення та ін. Щоб оптимальне управління було реальним, необхідно врахувати вплив зовнішніх діянь на моменти переключення сигналу управління. Таким чином, виникає задача розробки та реалізації самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП. Труднощі вирішення поставленої задачі містяться з однієї сторони в тому, що відома система трансцедентних рівнянь, з якої визначаються моменти переключення сигналу управління, не містить в явному вигляді параметри задавального діяння та збурення. З другої сторони і в тому, що вимірювання сумарного діяння і корегування моментів переключення сигналу управління небхідно проводити періодично з кроком t. Для систем ФАП завада представлена в вигляді полінома завад

Для системи ФАП другого порядку система трансцедентних рівнянь для визначення моментів переключення виглядає так

,

де - реальні значення регульованої величини, та її першої похідної. В главі запропонована структура оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП, яка дозволяє безперервно корегувати моменти переключення сигналу управління в залежності від задавального діяння та збурень.

В додатках міститьси вивід спрощеної системи рівнянь для визначення моментів переключення оптимального алгоритму роботи системи ФАП, дослідження реальної системи ФАП та акти впровадження результатів дисертаційної роботи.

ВИСНОВКИ

Сукупність наукових положень, сформульованих та обгрунтованих в дисертаційній роботі, складає рішення задачі підвищення точності та швидкодії двозв`язаних, комбінованих та систем ФАП по відхиленню і з масштабуючими корегуючими пристроями, призначених для компенсації фазового зсуву в підсилювачах та апаратурі зв`язку для реалізації систем тактової синхронізації.

Основними результатами дисертаційної роботи є розробка i аналіз нових структур систем ФАП та розробка методики їх синтеза.

В дисертації одержані такі теоретичні та науково-практичні результати:

Виконано аналіз систем ФАП з масштабуванням при наявності адитивної завади, накладеної на корисний сигнал, показано, що при синтезі оператора МКП із умови мінімізації дисперсії фазової похибки точність може бути підвищена не тільки за рахунок вибору параметрів чисельника оператора МКП. Додаткове зменшення дисперсії досягається також раціональним вибором параметрів знаменника оператора МКП.

Запропонована методика синтеза параметрів оператора МКП із умови мінімізації СКП при врахуванні умови його фізичної реалізації та структурні схеми алгоритмів програмної реалізації МКП на ЕОМ.

Виведена формула розкладення експоненціальної функції в степеневий ряд Фур`є-Чебишева, яка дає рівномірне наближення до даної функції в інтервалі(0,1).

Одержана наближена система нелінійних рівнянь для розрахунку моментів переключення сигнала управління для оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП.

Розроблений інженерний метод синтезу алгоритмів оптимального управління для систем ФАП з комбінованим управлінням, характеристичні рівняння яких містять різні корені. Розроблений алгоритм машинного проектування пристроя управління оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП. Вирішена задача дослідження впливу обмежень на показники якості оптимальної за швидкодією системи ФАП і показано, що обмеження зменьшують швидкодію системи ФАП і впливають на величину моментів переключення сигналу управління. Показано, що величини моментів переключення зменьшуються при зменьшенні рівня обмеження, а значення інтервала стабілізації збільшується. Чим нижче рівень обмеження, тим більше тривалість перехідного процесу в оптимальній за швидкодією системі ФАП.

Розроблені структури оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП, які дозволяють вилучити вплив нелінійності типа обмежень на моменти переключення сигнала управління та спростити вирішення задачі синтеза і реалізацію алгоритмів оптимального управління для замкнених контурів систем ФАП, які містять нелінійності типа обмежень фазових координат.

Вирішена задача синтеза оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП при задавальному діянні, яке є сумою двох функцій: ступінчастої та лінійної.

Вирішена задача синтеза оптимальної за швидкодією комбінованих систем ФАП при наявності збурень, діючих на замкнений контур управління, і запропонована структура оптимальної за швидкодією самонастроюваної комбінованої системи ФАП.

Результати дисертаційної роботи знайшли застосування в розробках Київського інститута зв`язку УДАЗ ім.О.С.Попова та Українського науково-дослiдного інститута зв`язку.

Результати дисертаційної роботи впроваджені в учбовий процес Київського інститута зв`язку.

По матеріалам дисертації опубліковані слідуючі основні наукові праці

Охрущак В.П., Стеклов В.К., Тарасенко И.А. Оценка чувствительности оптимальной по быстродействию системы ФАП - Одесса: Труды УНИИРТ,№2, 1999.-с.57-61.

Охрущак В.П., Руденко А.А. , Полищук В.Г. Синтез оператора связи статической двухсвязной системы ФАП на основе К(D) изображений. - Одесса: Труды УНИИРТ,№4,1998.-с.23-25.

Охрущак В.П., Руденко А.А. , Полищук В.Г. Синтез оператора связи двухсвязной системы ФАП из условия повышения точности в установившихся режимах. - Одесса: Труды УНИИРТ,№4,1998.-с.18-22.

Охрущак В.П., Руденко А.А. Улучшение показателей качества переходного процесса в системах фазовой автоподстройки. - Харьков, сб.“Автоматизированные системы управления ”,№109, 1999.-с.157-167.

Охрущак В.П. Структурный синтез быстродействующих нелинейных систем ФАП с комбинированным управлением - Одесса: сб. “Информация и связь”,1998.-с.71-74.

Охрущак В.П. Особенности синтеза оптимальных по быстродействию нелинейных систем ФАП - Одесса: сб. “Информатика и связь”,1998.-с.74-78.

Охрущак В.П., Полищук В.Г. Коррекция моментов переключения сигнала управления оптимальной по быстродействию системы ФАП. - Харьков, сб.“Автоматизированные системы управления и приборы автоматики”, №109,1999.-с.171-181.

Худолий Д.А., Охрущак В.П., Стеклов В.К., Тарасенко И.А. Оптимальные по быстродействию системы ФАП. - Киев: ж.“Зв`язок”№4,1998.-с.41-45.

Беркман Л.Н., Охрущак В.П., Тарасенко И.А., Руденко А.А. Системы фазовой синхронизации.- К.: КИС УГАС им.А.С.Попова, учебное пособие, 1997.-74с.

Беркман Л.Н., Охрущак В.П., Руденко А.А. Повышение точности и быстродействия систем фазовой автоподстройки.-К.: КИС УГАС им. А.С.Попова, учебное пособие, 1996.-66с.

Полищук В.Г., Тарасенко И.А., Охрущак .П. Представление комбинированной системы ФАП методом пространства состояний.- Одесса: Труды УНИИРТ,№4,1998.-с.98-101.

Охрущак В.П. Синтез оптимального управления для системы ФАП с комплексными корнями характеристического уравнения. - Киев: ж. “Зв`язок”,№2 ,1999.-с.41.

Охрущак В.П. Минимизация среднеквадратической ошибки системы ФАП с МКУ.- Одесса: сб. “Информатика и связь”, №1, 1999.-с. 43-47.

Охрущак В.П. Программная реализация масштабирующего корректирующего устройства системы ФАП. - Одесса: сб. “Информатика и связь”, №1, 1999.-с. 48-50.

Охрущак В.П. Разработка алгоритма машинного проектирования устройства управления. - Одесса: Труды УНИИРТ,№1, 1999.-с.119-121.

АНОТАЦІЇ

Дисертація присвячена розробці та дослідженню нових структур систем фазового автопідстроювання (ФАП) високої точності і швидкодії. Розроблена методика синтеза параметрів оператора масштабуючого корегуючого пристроя (МКП) із умови мінімізації середньоквадратичної похибки з урахуванням умови фізичної реалізації МКП. Запропонований інженерний метод синтеза оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП та алгоритм машинного проектування пристроя управління. Розроблені структури оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП, в яких виключено вплив нелінійності на моменти переключення сигнала управління та спрощене вирішення задачі сінтеза і реалізації алгоритмів оптимального управління. Запропонована структура самонастроюваної оптимальної за швидкодією комбінованої системи ФАП.

Досліджені системи ФАП використані в науково-дослідних розробках та учбовому процесі.

Диссертация посвящена разработке и исследованию новых структур фазовой автоподстройки (ФАП) высокой точности и быстродействия. Выполненный анализ систем ФАП с масштабированием при наличии аддитивной помехи, наложенной на полезный сигнал, некореллированный с помехой, показывает, что при синтезе оператора масштабирующего корректирующего устройства (МКУ) из условия минимизации дисперсии фазовой ошибки точность может быть повышена не только за счет выбора параметров числителя оператора МКУ. Дополнительное уменьшение дисперсии достигается также рациональным выбором параметров знаменателя оператора МКУ. Предложена методика синтеза параметров оператора МКУ из условия минимизации дисперсии фазовой ошибки с учетом условия его физической реализуемости и структурные схемы алгоритмов программной реализации МКУ на ЭВМ. Получена приближенная система уравнений для расчета моментов переключения сигнала управления для оптимальных по быстродействию комбинированных систем ФАП практически любого порядка. Разработан инженерный методинтеза алгоритмов оптимального управления для систем ФАП с комбинированным управлением, характеристические уравнения которых могут содержать действительные, простые, кратные и комплексные корни. Пользуясь этим методом, можно производить анализ и синтез оптимальных по быстродействию систем ФАП с комбинированным управлением практически любого порядка, независимо от вида корней характеристического уравнения замкнутого контура. При этом дается анализ области возможных значений времени оптимального переходного процесса; анализ шага изменения длительности переходного процесса в возможной области определения; расчет начального приближения моментов переключения сигнала управления по приближенной системе уравнений для каждого значения длительности переходного процесса из его области определения.

Задача синтеза по алгоритму состоит в отыскании такой структуры системы ФАП и алгоритма работы устройства управления, которые обеспечивают оптимальный по быстродействию переходный процесс при условии, что устройство управления реализуется достаточно простыми техническими средствами.

Разработан алгоритм машинного проектирования устройства управления оптимальных по быстродействию комбинированных систем ФАП. Задача построения высококачественных быстродействующих систем ФАП в классе систем с комбинированным управлением тесно связана с задачей исследования влияния ограничений фазовых координат, присущих замкнутому контуру системы, на моменты переключения сигнала управления, а следовательно, и на длительность переходного процесса.

Исследовано влияние ограничений на показатели качества оптимальной по быстродействию комбинированной системы ФАП и показано, что ограничения уменьшают быстродействие и влияют на величину моментов переключения сигналов управления. Показано, что величины моментов переключения уменьшаются при уменьшении уровня насыщения, а значение интервала стабилизации увеличивается. Чем ниже уровень насыщения, тем больше время переходного процесса в оптимальной по быстродействию комбинированной системе ФАП. Предложены структурные схемы оптимальных по быстродействию комбинированных систем ФАП, позволяющих исключить влияние нелинейности на моменты переключения сигнала управления и упростить решение задачи синтеза и реализации алгоритмов оптимального управления для замкнутых контуров систем ФАП, содержащих нелинейности типа ограничения фазовых координат, и выполнен синтез оптимальной по быстродействию комбинированной системы ФАП при задающем воздействии, являющейся суммой двух функций: ступенчатой и линейной. Решена задача синтеза оптимальной по быстродействию комбинированной системы ФАП при наличии возмущений, действующих на замкнутый контур системы ФАП, и предложена структура оптимальной по быстродействию самонастраивающейся комбинированной системы ФАП.

Отличительной особенностью построения такой структуры является то, что устройство управления расположено вне замкнутого контура системы ФАП и не влияет на его устойчивость. При этом непрерывно корректируются моменты переключения сигнала управления в зависимости от входного и возмущающего воздействий. Экспериментальная проверка модели предлагаемой оптимальной по быстродействию самонастраивающейся комбинированной системы ФАП осуществлена на аналого-цифровом комплексе.

Результаты диссертационной работы нашли применение в разработках Киевского института связи УГАС им. А.С. Попова, Украинского научно-исследовательского института связи и внедрены в учебный процесс.

The dissertation is devoted to elaboration and research of new structures of phase tune systems (PTS) high accuracy and speed. Is Worked up an operator method of parameters synthesis of scaling correcting device (SCD) from minimization condition of root-mean-square error with condition calculation of physical realization SCD. An engineering synthesis method of combined systems optimum on speed PTS and algorithm of machine designing of monitoring device are offered. Are Worked up the structures of combined phase tune systems optimum on speed , in which dominance dismisses of nonlinearity on management signal switching moments and simplified decision of synthesis task and algorithms realization of optimum management. The structure of self-tunning combined PT-system optimum on speed are offered.

The explored PT-systems used in research elaborations and educational process.

Размещено на Allbest.ru

...