книги из ГПНТБ / Нестеров К.П. Системы автосопровождения [учебное пособие]

хр'онный детектор формирует ступенчатую огибающую «пачки» (рис. 1.10), которая затем подается на временной дискриминатор.

JllJUJi

г

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:

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

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.

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

4 , 7

Рис. 1.14

ся на передачу и прием, характеристику направленности антенны можно аппроксимировать выражением

Аналитическое выражение для напряжения огибающей - „пач­

•£

ti_A't+ ~t

14

ь

-—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

Проделав несложные тригонометрические преобразования, по­ лучим

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

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

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

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.

ным повторителем и предназначена для компенсации дрейфа нуля за счет изменения тока эмиссии катода. ^

С

Рис. 1.21

На лампе Л 2 собраны второй и третий каскады усилителя по­ стоянного тока.

Таким образом, данный интегратор представляет собой трех­ каскадный усилитель постоянного тока, охваченный глубокой ем­ костной отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь осуществляется через емкость С\. Эквивалентная схема ин­ тегратора'имеет вид, показанный на рис. 1.22.

Рис. 1.22

Получим соотношение между входным и выходным напряже­ ниями. Напряжение на сетке первого каскада УПТ может быть выражено следующей формулой:

( 1.8)

где К — коэффициент усиления разомкнутого УПТ.

18

Если К достаточно велико, то величина Ua6 будет малой. Это означает, что точка а как бы потенциально заземлена. Поэтому можно считать, что сеточный ток отсутствует, то есть

Ш(1+/0RC О

При большом значении К можно записать

о

или, преобразовав по Лапласу данное уравнение, получим

Уъщ(р}_

К*{Р)= 1’иАг)

где

Ка= RC

Полученное выражение, для передаточной функции исполнительно­ го устройства дает возможность представить его структурную схе­ му в виде идеального интегратора (рис. 1.23)

Н и

р

Рис. 1.23

19