Файл: Нестеров К.П. Системы автосопровождения [учебное пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
Соответственно передаточная характеристика приведенной не
прерывной части |
|
|
|
Кпп(р) |
+ Т\Р) |
(2.19) |
|
РЧ1+Т2р) |
|||
|
|
Структурная схема системы окончательно будет иметь вид, при веденный на рис. 2.18.
Импульсные передаточные характеристики могут быть опреде лены методом, изложенным в главе 1 настоящего пособия.
Рис. 2.18
§ 2.5. Анализ системы автосопровождения по дальности __
Задачей анализа системы является определение основных по казателей качества процесса регулирования.
Анализ импульсной следящей системы по ее передаточным ха рактеристикам может быть произведен методом, изложенным в ! главе настоящего пособия.
Ниже рассматривается приближенный метод анализа импульс ной следящей системы-
Исследуемая система является дискретной системой с кванто ванием по времени. Непрерывная часть системы содержит инер ционные элементы. Для анализа подобных систем удобно пользо ваться методом логарифмических частотных характеристик.
Ключ и восстанавливающее устройство заменяются некоторым эквивалентным линейным непрерывным звеном (рис. 2.19). Ампли-
Т т |
/ А |
/ |
1C(t) |
А /г |
7 |
~ |
1 ” ■ |
|
|
.jMouoa/7eH/77HO€ |
' |
|
||
1 |
j e e w _ ________i |
|
Рис. 2.19
тудно-частотная и фазочастотная характеристика эквивалентного звена определяются приближенным методом. Такое приближение
60
оказывается справедливым, когда круговая частота замыкания ключа ^ велика по сравнению с полосой пропускания системы.
Как известно из теории импульсных следящих систем, спектр импульсно-модулировапного сигнала на выходе ключа имеет вид
|
|
|
|
К=+ 00 |
|
А /* (И |
= |
-г |
s |
где |
' |
|
1II |
к- ~оо |
|
|
|
|
|
о |
-г---- круговая частота замыкания ключа. |
|||
У= |
||||
|
УII |
|
|
|
|
На выходе восстанавливающего устройства получим |
|||
|
- j " T n |
|
+СО |
|
|
О Д = |
|
^ |
(2.20) |
При получении выражения для частотных характеристик экви валентного звена в качестве приближения воспользуемся только первой гармоникой сигнала на выходе восстанавливающего устройства, т. е.
|
|
—j°>Тп |
|
Учитывая, что |
Q ( H = |
" У1 ДЛ » - |
|
е~1шТп =Cos шТп—/sin со7) |
|
||
можем записать |
|
||
1--е~J<°Tn |
|
|
|
|
1—cos toTn+ysin о)/п |
( 2.21) |
|
|
У® |
У® |
|
|
|
||
Тогда выражение для амплитудно-фазовой характеристики |
|||
эквивалентного звена будет иметь вид |
|
||
П П т \= |
= 1 —cos®T]+ysiH®7'n |
( 2. 22) |
|
U ) |
ДД/Ш)- |
jtoТп |
|
Модуль выражения (2.22) |
равен |
|
|
|
|
ш Ти |
|
|
|
sin----2- |
|
V (I -cos<u7'n)2-|-sin^ Тп |
(2.23) |
||
|
шТп |
шГп ’ |
|
а аргумент |
|
2 ' |
|
|
|
|
|
|
г Ч__ |
® Уп |
(2.24) |
|
? (“ ) = |
------- — ■ |
Графики
L g ( o>) — 20 lgG(w)
г \ |
“ Ti |
?(“ )= |
------о“ |
построены на рис. 2.20.
61
Таким образом, для анализа импульсной следящей системы необходимо к логарифмическим частотным характеристикам ие-
CJ
Я
Рис. 2.20
прерывной части добавить логарифмические частотные характери стики эквивалентного звена.
В качестве примера рассмотрим систему, имеющую следующие
параметры: |
|
ATt,=200 |
1 jcen; |
Т ^ О . 5 |
сек; |
Т2—8,5 |
сек\ |
Тп=0,1 |
сек. |
62
Построение частотных характеристик произведено на рис. 2.21На рис. 2.21 кривыми 1 показаны частотные характеристики
непрерывной части;
1 |
1 |
ШС, — -г > |
-- т • |
1 -*2 |
1 X |
63
Фазочастотпая характеристика эквивалентного звена. (кривая 2 на рис. 2.21) построена со смешенном по оси ординат.
Из рассмотрения графиков (рис. 2.21) видно, что система для заданных параметров является устойчивой и обладает запасом устойчивости по амплитуде 20 до и по фазе 45°.
Так как логарифмические амплитудно-частотные характеристи ки разомкнутой системы и непрерывной части в области низких и средних частот совпадают, то, очевидно, точность работы систе мы в основном определяется непрерывной частью ее, а динамиче ские и случайные ошибки .можно подсчитать по передаточной ха рактеристике непрерывной части.
Подсчитаем динамическую ошибку для случая, когда цель дви жется равномерно, прямолинейно и на постоянной высоте.
Тогда дальность до пели и ее производные, согласно рис. 2.22,
будут изменяться по закону |
|
|
|
|
D - \ |
H'2+p- + v 2t- |
м, |
||
dD_ |
v2t |
м!сек, |
(2.25) |
|
at |
ТТ |
|||
|
|
|||
|
\jt |
|
туре цеу?и |
d2D |
_ v4p2+/P) |
M i сек- |
|
dfl |
D3 |
||
|
|||
d''D |
3T tip’+H?) |
м/сек3. |
|
dP |
D |
|
Пусть ^=600 м\сек\ H= 15000 м\ />=10000 м.
64
Динамическая ошибка при регулярном входном сигнале опре деляется по формуле
AD(0=C0D (0+C , |
+ |
С, d'-D(l) |
С, d-'D(t) |
+ |
(2.26) |
2! df1 |
3! d f1 |
Коэффициенты ошибок могут быть определены по виду пере даточной функции разомкнутой системы (без учета эквивалентно го звена)
К(Р) =
к X РЛ'в2Рг-!-•••
Р 1+Й1Р+ а2Дг+ -
Для данного примера
/Сг,=200 \!сек;
вх—Г ]=0,5 сек;
в2= в , = . . . —вп— 0;
U j~T2=8,5 сек.
Тогда коэффициенты ошибок будут
С„-0;
^ 1== К~ = *200 = 0,0°1'’ сек’
(2.27)
(2.28)
/
С ,= 2 |
к * |
— 4 =0,08 |
2 . |
К\ |
5 З а к . 191-’ |
65 |
6 |
J9 а* ^ |
1 g а2 |
82 _g вДД) |
8|) |
0,12 |
сек?. |
С з- |
К2 |
Кv |
Kj, |
|
Находим величины
г,уС2=0,04 сек2,
~ С 3= —0,02 сек%.
График изменения динамической ошибки как функция вре мени показан на рис. 2.23.
66
ГЛАВА 3
СИСТЕМЫ АВТОСОПРОВОЖ ДЕНИЯ ПО УГЛОВЫ М
КООРДИНАТАМ М ОНОИМ ПУЛЬСНОЙ РЛС
Как известно, определение угловых координат в радиолокации базируется на использовании направленного излучения и приема антенн. По характеру использования направленных антенн разли чают однокапальпые и многоканальные методы пеленгации. Соот ветственно системы измерения угловых координат называют одноканальпыми и многоканальными-
В радиолокационных станциях, автоматически определяющих координаты цели, широкое применение нашел метод равпосигнальпой зоны с коническим развертыванием луча за счет углового смещения диаграммы направленности относительно .геометриче ской оси антенны рис. 3.1.
При нахождении цели на равносигиальном направлении ампли туды сигналов, отраженных от цели, будут одинаковыми, а сигнал ошибки будет равен нулю. Если цель отклонится от равпосигнального направления, то амплитуды сигналов, отраженных от цели, будут различными, что приведет к образованию сигнала ошибки, который после преобразования и усиления используется для уп равления положением антенны.
Такая система слежения дает полную информацию о направ лении и величине, смещения относительно равносигнального на правления за время одного оборота.
Появление на вооружении иностранных государств средств воздушного нападения со сверхзвуковыми скоростями приводит к необходимости увеличения дальности действия.
67
Однако увеличение дальности действия радиолокационных станций, использующих импульсный метод радиолокации, приво дит к уменьшению информации, особенно для целей, имеющих сверхзвуковые скорости. •
Основной причиной уменьшения информации при увеличении дальности действия РЛС является необходимость уменьшения час тоты посылки импульсов. Кроме того, радиолокационные станции со сканированием обладают принципиальным недостатком, кото рый заключается в следующем. При нахождении цели в равносигнальной зоне модуляция отраженного сигнала отсутствует. Но сигнал, отраженный от цели, флюктуирует по амплитуде. Это вос принимается как ложный сигнал, который является причиной воз никновения случайных ошибок сопровождения.
Среднеквадратичная ошибка РЛС с коническим сканированием в определении угловых координат может составлять от 1,5 до 6 малых делений угломера.
Время определения угловых координат РЛС с коническим ска нированием достигает нескольких периодов повторения импульсов. При больших скоростях целей это приводит к нежелательному за паздыванию данных об угловых координатах цели.
Указанные недостатки РЛС с коническим сканированием в зна чительной степени устраняются в моноимпульсных РЛС, которые в настоящее время находят широкое применение в военной тех нике-
Моноимпульсные РЛС работают на принципе одновременно го сравнения сигналов, принятых по двум и более приемным ка налам. Координаты цели определяются по каждому принятому сигналу. При таком методе почти отсутствуют ошибки, присущие методу со сканированием.
Как будет показано далее, моноимпульсное пеленгование дает возможность исключить влияние флюктуаций амплитуды отра женного сигнала от цели.
Возможны два основных принципа осуществления моноимпульсного пеленгования: амплитудный и фазовый.
Рассмотрим оба принципа для определения угловой коорди наты.
§3.1. Принцип действия и функциональные схемы следящих систем моноимпульсных РЛС
Система с амплитудной пеленгацией
Блок-схема системы изображена на рис. 3.2, где Г — гетеродин; СМи СМ2—смесители первого и второго каналов;
Л У,, ЛУ2—логарифмические усилители;
Ди Д2~ детекторы; АР—амплитудный различитель;
68
УМ —усилитель мощности; ИД —исполнительное устройство.
Рис. 3.2
Антенная .система состоит из двух облучателей,, смещенных на небольшие расстояния от фокальной точки по -обе стороны оси
вращения |
параболоида. |
|
|
|
|
|
Диаграмма направленности имеет вид двух пересекающихся ле |
||||||
пестков / и II, каждый из которых относится к определенному ка |
||||||
налу преобразования сигналов. |
Ыф мало |
(рис. |
3.3), |
то макси |
||
Если |
смещение |
облучателя |
||||
мум амплитудной |
диаграммы |
отклоняется |
от |
оси |
параболоида |
|
на угол |
|
|
|
|
|
|
где.
/^—фокусное расстояние параболоида.
69