ф1. Совокупность устройств, обеспечивающих автоматический процесс

управления, называется автоматической системой. Основными элементами автоматической системы являются объект управления и управляющее устройство.Любая автоматическая система является информационной системой, по- скольку внутри ее циркулируют потоки информации. Носителями информации являются сигналы. Информацией называется любая совокупность сведений, первичным источником которых является опыт. Регулирование - это частный случай управления, при котором желаемое

состояние объекта управления обеспечивается путем стабилизации одной или нескольких физических величин относительно заданных значений. Большинство современных систем радиоавтоматики строится на основе

использования принципа регулирования по отклонению. Данный принцип предусматривает отрицательную обратную связь выхода системы с ее входом. В результате этого система получается замкнутой. На схеме (рис.1.1) на элемент сравнения (ЭС) через задатчик (З) поступает входное управляющее воздействие x (t). От датчика (Д) поступает сигнал обратной связи у (t).

2. Большинство современных систем радиоавтоматики строится на основе использования принципа регулирования по отклонению. Данный принцип предусматривает отрицательную обратную связь выхода системы с ее входом. Врезультате этого система получается замкнутой. На схеме (рис.1.1) на элементсравнения (ЭС) через задатчик (З) поступает входное управляющее воздействие x (t). От датчика (Д) поступает сигнал обратной связи у (t). На выходе элемента сравнения (ЭС) образуется сигнал ошибки ε(t), который усиливается в усилителе (У). Выходной сигнал усилителя (У) воздействует на исполнительный элемент (ИЭ), который в свою очередь воздействуетна объект управления (ОУ) так, чтобы все время сводить сигнал ошибки к минимуму. Помимо указанных элементов, в систему радиоавтоматики могут входить корректирующие элементы (КЭ), необходимые для придания системе требуемых качественных показателей при надлежащем запасе устойчивости.Система является устойчивой, если, выведенная из состояния равновесия каким-либо возмущением, возвращается в исходное состояние после устранения этого возмущения.

3Регулирование- это частный случай управления, при котором желаемое состояние объекта управления обеспечивается путем стабилизации одной или нескольких физических величин относительно заданных значений. Большинство современных систем радиоавтоматики строится на основе использования принципа регулирования по отклонению. Данный принцип предусматривает отрицательную обратную связь выхода системы с ее входом. В результате этого система получается замкнутой. На схеме (рис.1.2.1) на элемент сравнения (ЭС) через задатчик (З) поступает входное управляющее воздействие x (t). От датчика (Д) поступает сигнал обратной связи у (t). Назначение за- датчика (З) и датчика (Д) - преобразование сигналов x (t) и у (t) в форму электрических напряжений. В некоторых системах радиоавтоматики З и Д могут отсутствовать. На выходе элемента сравнения (ЭС) образуется сигнал ошибки (t), который усиливается в усилителе (У). Выходной сигнал усилителя (У) воздействует на исполнительный элемент (ИЭ), который в свою очередь воздействует на объект управления (ОУ) так, чтобы все время сводить сигнал ошибки к минимуму. Кроме входного управляющего воздействия x (t), на систему радиоавтоматики действуют различные возмущения z1(t), z2 (t), ..., zn (t).

Помимо указанных элементов, в систему радиоавтоматики могут входить корректирующие элементы (КЭ), необходимые для придания системе требуемых качественных показателей при надлежащем запасе устойчивости.

Система является устойчивой, если, выведенная из состояния равновесия каким-либо возмущением, возвращается в исходное состояние после устранения этого возмущения. Наряду с принципом регулирования по отклонению, в ряде случаев в системах радиоавтоматики применяется принцип регулирования по возмущению, сущность которого сводится к компенсации возмущения. Этот принцип реализуется в разомкнутых системах. Достоинством принципа регулирования по возмущению является простота реализации. Недостаток этого принципа - отсутствие контроля выходной величины у (t), исключающее ее воздействие на объект управления (регулирования).

4. В связи с большим разнообразием систем радиоавтоматики их класси-

фицируют по целому ряду признаков. К таким признакам относятся: принцип

регулирования, вид сигнала ошибки, вид статических характеристик и т.д.

1) По принципу регулирования системы радиоавтоматики (РА) разделя-

ют на замкнутые системы, в которых реализуется принцип регулирования по

отклонению, и разомкнутые системы, в которых реализуется принцип регулирования по возмущению.

2) По виду сигнала ошибки системы РА разделяют на непрерывные, в

которых сигнал ошибки представляет собой непрерывную функцию времени,

что обусловлено аналоговой формой входного воздействия x (t), и дискретные, в которых сигнал ошибки имеет прерывистый характер во времени, что обусловлено естественной или искусственной дискретизацией во времени входного воздействия.

3) По виду статических характеристик системы РА разделяют на линей-

ные, в которых зависимость выходного процесса от входного воздействия является линейной, и нелинейные, в которых эта зависимость описывается нелинейной функцией из-за того, что один или несколько звеньев системы имеют нелинейную статическую характеристику.

4) По характеру начальной информации системы РА разделяют на

обыкновенные ( с полной начальной информацией) и кибернетические ( с не-

полной начальной информацией).

5) В свою очередь обыкновенные системы разделяют в зависимости от

вида входного воздействия :

- на стабилизирующие системы, в которых входное воздействие представляет собой постоянную величину;

- системы программного регулирования, в которых входное воздействие изменяется по заданной программе;

- cледящие системы, в которых входное воздействие изменяется произвольно.

6) Кибернетические системы РА разделяют :

- на адаптивные, в которых структура и способ функционирования

изменяются целенаправленно для обеспечения оптимального функционирования объекта; - игровые, в которых процесс управления рассматривается как игра двух и более сторон.

5Совокупность устройств, обеспечивающих автоматический процесс управления, называется автоматической системой. Основными элементами автоматической системы являются объект управления и управляющее устройство. Любая автоматическая система является информационной системой, поскольку внутри ее циркулируют потоки информации. Носителями информации являются сигналы.Информацией называется любая совокупность сведений, первичным источником которых является опыт.Различают начальную и рабочую информацию:ьначальная (априорная) информация - это совокупность сведений о процессе управления, необходимых для построения и функционирования системы управления; рабочая информация - это совокупность сведений о состоянии процесса, используемая в процессе управления. Работа любой системы радиоавтоматики происходит в условиях действия различных помех. Помехи вносят дезинформирующие действия в процесс управления. Управлением называется любое действие, основанное на использовании информации и вносящее желаемое изменение в процесс, подлежащий управлению.

6. На практике наиболее часто используются следующие типы систем РА :

1) Системы автоматического определения направления на источник ра-

диоволн (системы АСН). Широко используются в радиолокации, радионавигации, радиоуправлении. Предназначены для измерения угловых координат движущихся объектов и слежения за их пространственным положением.

2) Системы автоматического слежения за частотой и фазой радиосигна-

ла ( системы АПЧ и ФАП). Системы АПЧ применяются в радиоприемных устройствах с целью поддержания постоянной промежуточной частоты сигнала и в качестве демодуляторов частотно-модулированных колебаний; используются для стабилизации частоты генерируемых колебаний и в качестве узкополосных перестраиваемых по частоте фильтров. Системы ФАП используются для тех же целей, что и АПЧ, но отличаются тем, что обеспечивают подстройку не только по частоте, но и по фазе колебаний, т.е. являются более чувствительными и точными системами.

3) Системы автоматического слежения за временным положением оди-

ночных или групповых радио- и видеоимпульсов (системы АСД). Широко применяются в радиолокации и радионавигации для измерения дальности до выбранной цели и слежения за ее радиальными перемещениями в пространстве. Осуществляют пространственно-временную селекцию по дальности нескольких объектов.

4) Системы автоматической регулировки усиления (системы АРУ). Ши-

роко применяются в радиоприемных устройствах различных видов для стабилизации уровня сигнала на выходе усилителей при большом динамическом диапазоне входного сигнала.

7

8 Преобразование Лапласа имеет две формы:

1 прямое преобразование , которое позволяет найти изображение по оригиналу функции;

2обратное преобразование , которое позволяет отыскать оригинал функции по ее изображению.

9.Преобразование Фурье (ℱ) — операция, сопоставляющая функции вещественной переменной другую функцию вещественной переменной. Эта новая функция описывает коэффициенты («амплитуды») при разложении исходной функции на элементарные составляющие — гармонические колебания с разными частотами.

Преобразование Фурье функции   вещественной переменной является интегральным и задаётся следующей формулой:

Разные источники могут давать определения, отличающиеся от приведённого выше выбором коэффициента перед интегралом, а также знака «−» в показателе экспоненты. Но все свойства будут те же, хотя вид некоторых формул может измениться.

Ряды Фурье

Непрерывное преобразование само фактически является обобщением более ранней идеи рядов Фурье, которые определены для  -периодических функций и представляют собой разложение таких функций в (бесконечную) линейную комбинацию гармонических колебаний с целыми частотами:

Разложение в ряд Фурье применимо также к функциям, заданным на ограниченных промежутках, поскольку такие функции могут быть периодически продолжены на всю прямую.

Ряд Фурье является частным случаем преобразования Фурье, если последнее понимать в смысле обобщённых функций. Для любой  -периодической функции имеем

Иными словами, преобразование Фурье периодической функции представляет собой сумму точечных нагрузок в целых точках, и равно нулю вне их.

10.Типовой сигнал для определения переходной функции

Передаточная функция:    W(p)=K

Передаточная функция не зависит от переменной p, т.е. пропорциональное звено является статическим. Параметр К называют коэффициентом передачи звена.

Уравнение звена:   y(t)=К·x(t)

Пропорциональное звено – статическое, уравнение не содержит производных.

Статическая характеристика:    y_ст=W(0)·x_ст=K·x_ст

Статическая характеристика – прямая линия с углом наклона arctg(K).

 

 Переходная функция:    h(t)=K·1(t)

Переходная функция совершает скачок от 0 до К в момент времени t=0

ЛАЧХ:    L(ω)=20·lg(K)

ЛАЧХ не зависит от частоты. При любой частоте гармонического воздействия звено изменяет амплитуду в К раз, т.е. на 20·lg(K) децибел.

ЛФЧХ:    φ(ω)=0 ЛФЧХ не зависит от частоты. Звено не вносит фазовый сдвиг при любой частоте гармонического воздействия.

 

 

 

11)Динамическим звеном называется элемент системы, обладающий определенными динамическими свойствами.

Любую систему можно представить в виде ограниченного набора типовых элементарных звеньев, которые могут быть любой природы, конструкции и назначения. Передаточную функцию любой системы можно представить в виде дробно-рациональной функции:  

Таким образом, передаточную функцию любой системы можно представить как произведение простых множителей и простых дробей. Звенья, передаточные функции которых имеют вид простых множителей или простых дробей, называют типовыми или элементарными звеньями. Типовые звенья различаются по виду их передаточной функции, определяющей их статические и динамические свойства.

12Статическая характеристика - это зависимость, связывающая между собой стационарные входную и выходную величины.

Примером статической характеристики может служить зависимость между напряжением на выходе частотного дискриминатора и отклонением частоты сигнала от его номинального значения (рис.3.1.2).

13Типовые сигналы в радиоавтоматике. Для теоретического и экспериментального исследования автоматических систем используются типовые входные сигналы. К таким сигналам относятся:

14 Ступенчатое входное воздействие;

Иначе его еще называют единичным сигналом. Описывается следующим образом: g(t) = 1(t) = 0 при t <0 и = 1 при t >0 . Изображение по Лапласу имеет вид:

15 Импульсное входное воздействие;

Иначе его еще называют дельта-импульс; δ - импульс: высота бесконечно велика, длительность бесконечно мала, площадь равна 1:

δ- импульс (рис.4.1.2,а) представляет собой производную от единичного скачка (рис.4.1.2,а). Изображение по Лапласу: L {11 (t)} = 1.

16 Переходная функция h(t) - это реакция линейного элемента (системы) на единичное ступенчатое воздействие:

Так как то изображение переходной функции имеет вид:

Если Q (p) и P (p) - многочлены, то оригиналом H (p) будет:

где p_i - корни характеристического уравнения P(p) = 0; c_i - коэффициенты, определяемые из начальных условий; n - порядок характеристического многочлена.

Импульсная переходная функция W (t) - это реакция линейного элемента (системы) на импульсное входное воздействие 1'(t):

Изображение по Лапласу импульсной переходной функции:

(так как L {1' (t)} = 1) . Следовательно, изображением по Лапласу импульсной переходной функции W (p) является передаточная функция W (p) элемента.