ССЗ – система слежения за задержкой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНОЙ ФИЗИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра радиоэлектронных систем

Курсовая работа

ССЗ - система слежения за задержкой

Руководитель Гарифуллин В.Ф

Студент РФ15-34С, 051508601 Битман О.С.

Красноярск 2018

Аннотация

В данной курсовой работе рассмотрена типовая линейная непрерывная следящая система 2-го порядка астатизма (два интегратора).

Получены передаточные функции разомкнутой системы, замкнутой системы, найдена спектральная плотность эквивалентных флуктуаций, приведенных к входу дискриминатора.

Графическим путем произведена оптимизация следящей системы по параметру k. Определены оптимальное значение шумовой полосы и минимальная ошибка слежения.

Построены графики ЛАХ, ЛФЧХ, АЧХ разомкнутой, замкнутой систем. Определён запас устойчивости по амплитуде и фазе, частота среза и параметры переходного процесса.

Построены графики переходного процесса при разном воздействии: линейном и квадратичном; а также составлена функциональная схема следящей системы.

Для удобства работы все расчёты выполнены в программах: Microsoft Excelи Mathcad 15.

Задание №1

Определить передаточные функции разомкнутой системы и замкнутой системы , а также спектральную плотность Nэ эквивалентных флуктуаций, приведенных к входу дискриминатора.

Таблица 1 - Значения элементов схемы и определяемый параметр

Область применения автоматической системы - Следящий измеритель дальности некогерентной импульсной РЛС (простой сигнал)

Рисунок 1 - Структурная схема следящей системы: 2-го порядка астатизма

следящий система передаточный непрерывный

Передаточная функция динамического разомкнутой системы имеет вид:

Передаточная функция замкнутой системы имеет вид:

Спектральная плотность Nэ эквивалентных флуктуаций, приведенных к входу дискриминатора, определяется как:

Задание №2

Произвести оптимизацию следящей системы по параметру k используя критерий минимума среднего квадрата ошибки. Определить оптимальное значение шумовой полосы Fш системы и минимально достижимую ошибку слежения emin. Построить графики зависимостей результирующей средней квадратической ошибки слежения, а также ее составляющих (динамической и шумовой ошибок) от полосы Fш.

Чтобы произвести оптимизацию следящей системы по параметру k, коэффициент передачи замкнутой системы представим в виде:

Где полиномы:

Соответственно:

Нахождение шумовой полосы системы и дисперсия шумовой ошибки

сводится к нахождению интеграла:

Рисунок 2 - График зависимости ошибок слежения от шумовой полосы системы

Задание №3

Построить логарифмические амплитудно-частотную (ЛАХ) и фазо-частотную (ЛФХ) характеристики разомкнутой системы и определить по ним запас устойчивости по амплитуде и фазе при оптимальном значении k.

Рисунок 3 - АЧХ разомкнутой системы

Рисунок 4 - ЛЧХ разомкнутой системы

Рисунок 5 - ФЧХ разомкнутой системы

Рисунок 6 - ЛФХ разомкнутой системы

На частоте среза 3,0549 - фаза составляет -1,7001

Запас по амплитуде:

Задание №4

Определить АЧХ замкнутой системы , построить график функции при оптимальном значении параметра k. По АЧХ замкнутой системы определить частоту среза и параметры переходного процесса: быстродействие и перерегулирование.

Рисунок 7 - АЧХ замкнутой системы

Задание №5

Произвести моделирование следящей системы на ЭВМ при типовых воздействиях: а) ступенчатом; б) квадратичном. Построить графики переходного процесса e(t) при постоянном ступенчатом воздействии и определить качественные показатели системы в переходном режиме (быстродействие перерегулирование).

Передаточная функция цифровой модели следящей системы при использовании интегрирования по методу прямоугольников получается из передаточной функции непрерывной системы путем замены оператора непрерывного интегрирования:

Функция, описывающая переходной процесс для ошибки имеет вид:

Где

Проще всего посчитать составляющие ошибки в программе Excel:

Рисунок 9 - Ход вычисления составляющих ошибки

Рисунок 9 - переходной процесс для ошибки e(t) при ступенчатом воздействии

Быстродействие - 9,302 c

Рисунок 10-Ход вычисления составляющих ошибки

Рисунок 11 - переходной процесс для ошибки e(t) при квадратичном воздействии

Быстродействие - 9,302 c

Задание №6

Составить функциональную схему следящего измерителя дальности некогерентной импульсной РЛС (простой сигнал)

Рисунок 12 - Функциональная схема следящего измерителя дальности НИ РЛС

ВД - временной дискриминатор, предназначенный для формирования сигнала ошибки; УСО - усилитель сигнала ошибки; интегратор сигнала ошибки; УЛЗ - управляемая линия задержки.

Основой схем следящих систем измерителей времени запаздывания являются дискриминаторы. При измерении дальности в уравнение оптимальной оценки добавляется время запаздывания . При практической реализации уравнение вычисляется приближенно с использованием приращений:

Оценка параметра является в общем случае квазиоптимальной, поэтому выражение описывает алгоритм работы квазиоптимального дискриминатора, называемого Временным Дискриминатором (ВД).

Рисунок 13 - Формирование разностного сигнала с помощью полустробов автосопровождения

На выходе системы разности формируется разностный сигнал . Величина и знак характеризуют рассогласование между временем прихода сигнала и временем положением стробов.

Сигнал ошибки используется для выработки управляющего напряжения в следящем измерителе дальности.

Интегратор сигнала ошибки преобразует напряжение сигнала ошибки в управляющее воздействие, например:

Управляемая линия задержки формирует импульс запуска генератора стробов. Временнoе положение этого импульса относительно импульса синхронизации зависит от и определяет временное положение стробов.

В современных РЛС эта операция выполняется с использованием цифровой схемотехники. Операция умножения выполняется обычно ФД. На практике это решение реализуется последовательным приближением оценок к истинному значению Указанная операция осуществляется управлением гетеродинирующего сигнала посредством изменения его временного положения на основе учета значения амплитуды и полярности выходного сигнала ФД.

Речь идёт про 2 принцип радиолокации: Принцип постоянства скорости распространения ЭМ волн в однородной среде.

Второй принцип отражает принципиальную возможность измерения дальности до объекта по измерению времени запаздывания - сигнала, отраженного от цели (эхо - сигнал) относительно зондирующего сигнала РЛС:

Заключение

Выполнив курсовую работу, я разобрался что такое звенья и как они могут быть связаны друг с другом. Запомнил их характеристики - импульсную, переходную, Амплитудно-Частотную, фазо-частотную, а также вид Логарифмической Амплитудно-Частотной характеристики. Понял, как находить общий результирующую АЧХ или ФЧХ, зная параметры входящих в цепь звеньев и определять по ним запас устойчивости.

Узнал, что включает в себя ошибка слежения, и как строить динамическую и статическую её составляющие.

Познакомился с методом установления пошаговых значений, входящих в общую структуру той или иной функции при помощи программы Microsoft Excel.

Размещено на Allbest.ru