6.4. Комплексирование дальномера и датчика воздушной скорости

Комплексирование радиотехнического дальномера с автономным датчиком воздушной скорости позволяет повысить помехоустойчивость измерений в авиационной аппаратуре. Рассмотрим комплексирование дальномера с двумя интеграторами и датчика воздушной скорости, построенное на принципе инвариантности.

Радиотехнические данные в виде значения дальности , содержащего помеху, поступают на вход системы1 (рис. 6.5). Значение дальности с помощью коэффициента усиления преобразуется в задержку сигнала, поступающего на вход дискриминатора. Контур дальномера содержит дискриминатор с коэффициентом усиления, два интегратора с корректирующим коэффициентом усиленияи цепь обратной связи. Выходной величиной дальномера является оценка дальности, которая с помощью временного модулятора с коэффициентом усиленияпреобразуется в задержку стробов дискриминатора.

Для формирования автономных данных значение дальности поступает на вход системы 2. При этом с помощью дифференцирования моделируется значение скорости объекта . Измерение воздушной скорости, содержащее ошибку из-за влияния скорости ветра, поступает в систему на вход3 через коэффициент , значение которого необходимо уточнить.

Составим ПФ системы (вход1) и (вход2). При составлении ПФ записываем в числитель произведение ПФ элементов схемы между соответствующим входом и выходом , а в знаменатель – сумму единицы и произведения ПФ элементов, входящих в контур обратной связи.

. (6.8)

. (6.9)

Используя условие инвариантности , определим значение.

Исследуем влияние комплексирования на помехоустойчивость дальномера. При отсутствии комплексирования средний квадрат суммарной ошибки дальномера с двумя интеграторами при оптимальном выборе коэффициента усиления и(разд. 5.1) равен, где– ускорение и– спектральная плотность шума.

При использовании комплексирования система инвариантна к движению объекта и ускорение не создает ошибки. Однако в комплексной системе возможно появление ошибки из-за влияния ошибки автономного измерителя. Рассмотрим передаточную функцию системы с входа3. Эта передаточная функция отличается от (6.9) тем, что содержит одно дифференцирующее звено вместо двух. . Если на вход3 поступает постоянная скорость ветра , то она не может создать ошибку, так как функция передачисодержит дифференцирующее звено. При работе комплексной системы на выходе первого интегратора формируется оценка скорости, которая компенсирует ошибку датчика воздушной скорости.

Комплексирование системы позволяет снизить коэффициент усиления контура дальномера и таким образом снизить полосу пропусканияи влияние флюктуационных помех. Другим важным свойством комплексной системы является сохранение формирования отсчета дальностипри кратковременном прерывании приема радиосигнала. Изменение отсчетапроисходит благодаря интегрированию величины, которая близка к истинной скорости движения.

При полете в турбулентной атмосфере в измерениях датчика воздушной скорости наряду с постоянной ошибкой содержится случайная составляющая, имеющая функцию корреляции , гдев зависимости от условий полета изменяется в пределах от 0,4 до 5,5 м/с, асоставляет единицы секунд. Спектральная плотность мощности флюктуаций равна.

При оптимальном выборе ПФимеет вид. Для расчета дисперсии динамической составляющей ошибки при случайном воздействии на систему используем результаты разд. 3.7. Дисперсия случайной ошибки равна

. (6.10)

Пример 6.2. Оценим выигрыш в помехоустойчивости комплексного дальномера. Полагаем, что помеха на входе дальномера имеет спектральную плотность и ускорение объекта управления. При отсутствии комплексирования с помощью формулы (5.3) находим оптимальное значениеи дисперсию суммарной ошибки. В случае комплексирования полагаем, что среднеквадратическое значение ошибки измерения воздушной скоростии. Результаты расчета дисперсий флюктуационнойи динамическойсоставляющих ошибки по формулам (3.22)

Табл. 6.1

	0,001	0,01	0,1
	9,48	30	94
	145	43,4	10,7
	154	73,4	101

и (6.10) в зависимости от значения приведены в табл. 6.1. Можно видеть, что дисперсия суммарной ошибкии оптимальное значениепри комплексировании снижаются, причем оптимальное значениенаходится вблизи 0,01. Более точное определение параметров комплексной системы целесообразно выполнять, используя метод пространства состояний.