Файл: Нестеров К.П. Системы автосопровождения [учебное пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
хр'онный детектор формирует ступенчатую огибающую «пачки» (рис. 1.10), которая затем подается на временной дискриминатор.
JllJUJi
г
© |
J II |
A(I |
|
||
|
|
t |
|
— г |
t |
|
л. |
л |
0 |
лП |
П__ 1_ |
|
Рис. 1.10
Временной дискриминатор в данной системе является измеритель ным устройством и служит для измерения разности Ат: между вре менными положениями пачки т, и измерительных импульсов т2 и преобразования этой разности в напряжение Ued. Усиленный по мощности сигнал управления Uвд воздействует на исполнительное устройство. В качестве исполнительного устройства могут приме няться маломощные двухфазные асинхронные двигатели или электронные интеграторы. Выходной сиграл исполнительного устройства поступает на схему задержки, которая вырабатывает импульс, задержанный относительно пускового импульса на вели чину, пропорциональную выходному напряжению исполнительно го устройства U„. Обычно в качестве генератора задержки исполь зуются фантастроны, на аноды которых подается напряжение Vи, пропорциональное измеренному азимуту. Фантастрон запускается пусковым импульсом, временное положение которого совпадает с началом обзора пространства. Импульс генератора задержки ис пользуется для запуска и формирования стробов сопровождения соответствующими генераторами стробов. Стробы сопровождения являются измерительными импульсами, временное положение ко торых является выходной величиной х2 и характеризует собой ве личину измеренного азимута J3„3M.
10
При совпадении середины стробов сопровождения с серединой пачки сигнал ошибки на выходе временного дискриминатора ра вен нулю. Изменение временного положения «пачки» приведет к появлению напряжения ошибки и, следовательно, к изменению вы ходного напряжения исполнительного устройства, которое, воздей ствуя . на генератор задержки, будет изменять задержку стробов сопровождения так, чтобы совместить середину стробов сопровож дения с серединой пачки и тем самым ликвидировать напряжение ошибки.
Так как временной дискриминатор является основным элемен том системы, то рассмотрим несколько подробнее его функцио нальную схему (рис. 1.11).
Рис. 1.11
Схема включает в себя два линейных усилительных селекториьГх каскада, отпираемых на время действия стробирующих импулцсов, два интегратора, запоминающие и вычитающие устрой ства. Работа дискриминатора поясняется эпюрами напряжений, приведенными на рис. 112.
Для простоты рассуждений ступенчатая огибающая на выходе синхронного детектора заменена колоколообразным импульсом. На выходе селектирующих каскадов формируются импульсь^ об разованные участками входного сигнала, совпадающими во време ни со стробирующими импульсами. Результат интегрирования фик сируется запоминающим устройством и поступает на схему вычи тания, которая вырабатывает напряжение, пропорциональное раз ности площадей выделенных участков сигнала:
Ued= U l U.y^K{sl |
s2), |
где К — общий коэффициент усиления |
последовательно соединен |
ных селектора, интегратора и вычитающего устройства, при усло вии, что оба канала дискриминатора идентичны.
Напряжение на выходе дискриминатора сохраняется неизмен ным до прихода следующей пары стробирующих импульсов. Пе ред приходом следующей пары старое напряжение со схемы запо минания снимается и аналогичная операция повторяется.
Как видно из рис. 1.12, величина и знак напряжения зависят ■ет величины и знака временного сдвига между входным (сигиалом
11
и стробирующими' импульсами. При совпадении оси симметрии входного сигнала с серединой промежутка между стробирующими импульсами напряжение Uед при отсутствии помех равно нулю.
Рис. 1.12
Таким образом, временной дискриминатор данного типа осуще ствляет временное дискриминирование вида
и8д= к \ и ^ - ч ) с у - ч )си,
ТI
где
£/(^—х})— входной сигнал; C(t—х2)— измерительная функция; Т— период повторения;
причем умножение входной реализации сигнала и шума U(t—Xj) на измерительную функцию C(t—х2) заменяется временной селек- . цией, где роль измерительной функции выполняет разность перво
12
го и второго стробирующих импульсов. Результат дискриминиро в а т ь равен
|
Х1-Ат- Т |
+ 7\. |
|
|
|
|
|
Uад' |
| |
K f l i t - t j d t — ] K 2U{t-X,)dt, |
(1.3) |
|
-Дт- -7\ |
-Дт-Ь тя |
|
где (рис. 1.13)
Т1— длительность первого стробирующего импульса; Т2— длительность второго стробирующего импульса;
Г3— временной интервал между стробирующими импульсами; Ат— ошибка рассогласования; К\ = Кг = К — коэффициент усиления каждого канала дискрими
натора.
§ 1.3. Структурная схема системы
При построении структурной схемы системы необходимо выде лить динамические звенья направленного действия, получить пере даточные функции и структурные схемы отдельных звеньев, объе динив которые, можно построить структурную схему системы.
Временной дискриминатор
Так как временной дискриминатор является измерительным устройством, определяющим сигнал ошибки Ат и преобразую щим его в напряжение U8d, то, выделив условно узел сравнения, структурную схему временного дискриминатора можно предста вить в виде, указанном на рис. 1.14.
Наличие |
ключей Кл |
и КЛ2 во входной цепи и в цепи обрат |
|
ной связи свидетельствует |
о том, что информация о входной |
||
величине Tj |
и выходной |
т2 |
поступает дискретно. |
13
Определим величину коэффициента преобразования К ео- Как показано в [31, при условии, что одна и та же антенна использует-
'С, у Г лТ
7 |
^W p) |
7
4 , 7
Рис. 1.14
ся на передачу и прием, характеристику направленности антенны можно аппроксимировать выражением
A i< -))=cos^-~- 0 J, |
, (1.4) |
где |
антенны в азимуталь |
0д—ширина диаграммы направленности |
|
ной плоскости по половинной мощности; |
|
0 —угловая координата. |
|
Аналитическое выражение для напряжения огибающей - „пач
ки" (рис. 1.1Г)) в соответствии с (1.4) имеет вид |
|
|
|
U(t —',) = £/mcos2 2T,r |
при \t—'Tj|< |
~Y |
(1.5) |
|
|
- |
|
£/(/-Ti)=0. |
при — |
>lm |
|
4 |
> 2 • |
•£
Подставив (1.5) в (1.3), получим |
|
||
|
Ti~iT+ т +Га |
|
|
Usd= K |
l |
Umcos2 |
-оГ - V - ' x ) dt- |
|
|
~ 1m |
ti_A't+ ~t
14
ь
|
I |
2 |
% |
|
|
|
|
- к |
U mCOS2 |
(*—■*]) |
dt. |
( 1.6) |
|||
27^ |
|||||||
|
|
|
|
-—т
Определим коэффициент преобразования временного дискрими натора для данного вида аппроксимации огибающей «пачки» от раженных сигналовРезультат интегрирования (1.6) при условии, что стробы перекрывают пачку, имеет вид
U.вд |
_L т 4- |
Тпг S in £ |
(--A t ! |
Т* + Та |
-sin |
*m |
|
Ат+ |
^ |
||
|
2 |
1 |
2л |
|
|
|
|
|
|
||
^ Т |
1 |
Тm |
sin * л - |
Д т - ^ - |
sm |
— Дх |
_ ■— |
Г, |
KUm; |
||
2 |
2л |
|
|
2 |
|
||||||
при 7\ = 7,2= 7 ’3= 7 ,f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
sm- |
|
-sin -f |
|
At + -Уг |
|
|||
|
|
Т |
sm - |
|
-sin |
At ■ |
1 |
T |
|
|
|
|
|
2л |
|
|
|
||||||
|
|
|
2 |
1 с |
J' |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проделав несложные тригонометрические преобразования, по лучим
|
Uад~ |
— KUmTms\m |
- sin |
л Тс |
|
7t |
At, |
|
||||
|
* |
-ф- sm |
Т\г |
|
||||||||
откуда |
|
Л |
|
|
|
|
1 ш |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Тс . |
л |
|
|
|
||
|
Квд' |
dUвд |
|
—2KUmsinr. |
Тс |
|
(1.7) |
|||||
|
|
1 |
sm -у |
Т |
|
|||||||
где |
|
Лт =0 |
|
|
|
m |
|
1 m |
|
|
||
|
|
|
|
селектора; |
|
|
|
|
||||
/ ^ —коэффициент усиления |
|
|
|
|
||||||||
К 2—коэффициент усиления |
интегратора; |
устройства. |
|
|||||||||
. Л3 —коэффициент усиления |
вычитающего |
|
||||||||||
Как следует из выражения |
(1.7), величина коэффициента пре |
|||||||||||
образования |
временного |
дискриминатора |
Кво |
зависит от |
ампли |
|||||||
туды пачки |
Um. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая дискретность поступления информации и наличие в дискриминаторе запоминающего устройства на период дискретно сти, являющегося восстановителем нулевого порядка, передаточ ную функцию можно записать в виде
-рТ
К М -
где Т — период обзора пространства, то есть период дискретности поступления информации.
15
В дальнейшем при анализе динамики системы временной дис криминатор будем представлять в виде последовательного соеди нения усилительного звена с коэффициентом усиления Квд и вос становителя нулевого порядка с передаточной функцией К ву(р) (рис. 1.14). Величину К вд будем считать постоянной, исходя из предположения, что U,„ =const и работа системы происходит па ли нейном участке статической характеристики дискриминатора.
Корректирующее устройство
В качестве корректирующего устройства импульсных систем измерения угловых координат наиболее часто применяется фильтр, изображенный на рис. 1.16,а, который сводится к схеме, показан ной на рис. 1.16,6.
Рис. 1.16
Так как корректирующее устройство отделено от предыдущих элементов катодным повторителем КП, а последующий каскад яв ляется усилителем постоянного тока, с большим входным сопро тивлением, то данный фильтр можно считать звеном направленно го действия с передаточной функцией-
1+1Д1
Кф{Р) = 1 -j-атд ’
где
^_R\ТR%
причем ^ j> /? 2, а
т = /?2С
Структурная схема корректирующего устройства изображена на рис. 1.17.
1 + Г р
1 |
Г р |
Рис. 1.17
16
Усилитель постоянного тока
Схема простейшего электронного усилителя постоянного тока, выполненного на триоде с активной анодной нагрузкой и автома тическим смещением, представлена на рис. 1.18. Такой усилитель может усиливать как постоянную, так и переменную составляю щие входного сигнала. Для постоянной составляющей и перемен ных составляющих низких частот так называемый динамический коэффициент усиления по напряжению определяется [16] по урав нению
IY— ^ ^ вых |
у |
___ ______________ |
Л “ сШвх |
' а |
dUc — гя+г7+(1+ц)гж ’ |
где ;а — статический коэффициент усиления лампы. На практике возможно применение усилителей постоянного тока, выполненных по параллельно-балансной схеме П6] (рис. 1.19). Коэффициент уси ления такого усилителя может быть получен по уравнению
Цвых |
_________ И- |
______ |
б^вх |
1Л'1' i ! |
гн |
Усилители в рассмотренных случаях эквивалентны по действию безынерционному звену с коэффициентом усиления К (рис. 1.20).
А!
Рис. 1.20
Исполнительное устройство
В качестве исполнительного устройства обычно используют электронный интегратор, принципиальная схема которого показа на на рис. 1.21.