Структурная схема следящей радиосистемы

Для проведения расчетов и правильного подбора параметров основных устройств системы необходимо сформировать математическую модель следящей радиосистемы, называемую структурной схемой (рис. 1.16). Элементы этой схемы называются звеньями.

Рис. 1.16. Структурная схема непрерывной следящей радиосистемы.

Входным процессом структурной схемы является управляющее воздействие x (t) — непрерывная функция времени, поступающая на вход звена, обозначенного как «модель дискриминатора», в литературе часто называемого просто дискриминатором или статистическим эквивалентом дискриминатора.

Ввиду сложной структуры реального дискриминатора математическая модель его построена по принципу «черного ящика», когда в ее основу кладется близость ее выходного процесса к аналогичному процессу реального устройства без учета близости структур.

Статистический эквивалент дискриминатора содержит вычитающее звено, которое формирует ошибку ф) (нелинейный элементе характеристикой F (e)), и источник помехи/(0, суммирующейся с выходным процессом нелинейного элемента. Напряжение на выходе нелинейного элемента F (e) и помеха /(/) после суммирования формируют напряжение, которое должно быть достаточно близким к реальному процессу на выходе дискриминатора — устройства реальной системы. Для обеспечения этой близости (в статистическом смысле) должны выполняться условия.

где ^/(со.е) — спектральная плотность мощности процесса/(0;

K_f(т) — функция корреляции процесса f (t) = U_a(t, e)-F (E).

Таким образом, статистический эквивалент дискриминатора может быть представлен двумя семействами характеристик: • семейство дискриминационных характеристик, представляющее в графическом виде зависимость (1.1), параметром которой является отношение мощностей сигнала и помехи q² (рис. 1.17);

• семейство флуктуационных характеристик, представляющее в графическом виде зависимость спектральной плотности мощности помехи от ошибки слежения с тем же параметром (рис. 1.18).

Рис. 1.17. Типичный вид семейства дискриминационных характеристик.

Рис. 1.18. Типичный вид семейства флуктуационных характеристик.

Параметром каждого семейства является значение отношения мощностей сигнала и помехи на выходе линейной части

2 Л.

дискриминатора (линейной части приемника): q При

' ном.

высоких отношениях мощностей сигнала и помехи размах дискриминационной характеристики максимален, ее крутизна при нулевой ошибке слежения е = 0 также максимальна. С уменьшением отношения q² размах дискриминационной характеристики и крутизна ее в начале координат снижаются.

Спектральная плотность мощности помехи .5^ (0, г) на выходе дискриминатора, зависимость которой от ошибки слежения является флуктуационной характеристикой, при высоких значениях отношения q² сравнительно невелика, а с уменьшением q² растет. Как правило, при высоких значениях q² флуктуационная характеристика имеет значительную неравномерность и является четной функцией. При снижении отношения мощностей сигнала и помехи значения спектральной плотности помехи растут, а неравномерность ее зависимости от ошибки слежения снижается. В первом приближении в этом случае спектральную плотность помехи можно считать постоянной, а случайный процесс, описывающий помеху, — белым шумом.

Таким образом, следящую систему радиоавтоматики можно математически описывать как регулярную динамическую систему, а случайные составляющие ошибок регулирования — оценивать по значениям их дисперсии.

Как показано на рис. 1.17, в типичном сигнале дискриминационная характеристика при малых значениях ошибок ф) имеет линейный характер. Крутизна характеристики в начале координат называется коэффициентом передачи дискриминатора:

При небольших значениях ошибок слежения е (0, когда рабочая точка находится на линейном участке дискриминационной характеристики, дискриминатор является линеаризованным элементом для воздействия x (t), т. е. напряжение на выходе дискриминатора можно записать в виде

Вторым звеном структурной схемы следящей радиосистемы является фильтр, который в рассматриваемой дисциплине является линейной цепью с постоянными параметрами. В этом случае его математической моделью является передаточная функция Третьим звеном структурной схемы следящей радиосистемы является линейная модель объекта управления W_oy(s).

Итак, можно отметить следующие особенности следящей радиосистемы:

• 1. Входным задающим воздействием служит не радиосигнал, а один из его параметров.
• 2. Система линейна, поскольку нелинейную дискриминационную характеристику можно линеаризовать.
• 3. Переменные, описывающие систему, представляются в виде аддитивной смеси регулярной и случайной составляющих. Поэтому изучается детерминированная модель системы, а влияние помех оценивается по величине дисперсии ошибок.
• 4. Системы радиоавтоматики имеют второй или третий порядок.