- •Н.Э. Самойленко а.Б. Антиликаторов Основы автоматики и системы автоматического управления:
- •Учебное пособие
- •Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
- •Введение
- •Основные понятия
- •1.1. Структура сау
- •1.2. Классификация сау
- •Программы и законы управления
- •1.4. Основные элементы автоматики
- •Статические характеристики элементов сау
- •1.6 Динамические характеристики элементов
- •Линейные динамические звенья сау
- •2.1. Основные характеристиеи лдз
- •2.2. Временные и частотные характеристики
- •2.3 Основные типы лдз
- •2.4. Способы соединения звеньев сау
- •3. Устойчивость линейных систем
- •Понятие устойчивости
- •3.2. Математическая постановка задачи
- •Оценка устойчивости сау по корням
- •3.3. Алгебраический критерий устойчивости
- •3.4. Частотные критерии устойчивости сау
- •4. ЦИфровые системы автоматики
- •4.1. Определение дискретной системы.
- •4.2 Методы математического описания
- •Разностные уравнения вход-выход.
- •2)Описание линейной системы при помощи взвешенной временной последовательности
- •3)Описание линейной системы при помощи разностных уравнений в переменных системах.
- •4.3 Прохождение непрерывного сигнала через
- •4.5 Некоторые свойства z-преобразования
- •Теорема о начальном значении. Предположим, что задано z – преобразование f(z) и требуется определить начальные значения f(0) последовательности.
- •Синтез дискретных систем
- •4.8 Простейшие дискретные линейные системы и цифровые фильтры
- •Нерекурсивный фильтр
- •5. Описание систем радиоавтоматики
- •5.1. Системы частотной автоподстройки
- •5.2. Системы фазовой автоподстройки
- •5.3. Системы слежения за временным положением импульсного сигнала
- •5.4. Угломерные следящие системы
- •5.5. Обобщенные функциональные и структурные схемы радиотехнических следящих систем
- •5.6. Системы автоматической регулировки усиления
- •6. Содержание учебной дисциплины
- •Раздел 1. Введение ( 2 часа)
- •Раздел 2. Основные понятия теории управления и сау ( 2 часа)
- •Раздел 3. Линейные сау ( 12 часов)
- •Раздел 4. Нелинейные сау (6 час.)
- •Раздел 5. Цифровые сау (6 часов)
- •Раздел 6. Оптимальные сау (4 часа)
- •Раздел 7. Перспективы развития сау (2 часа)
- •7. Исследование динамических
- •Лабораторный практикум
- •7.1. Общие указания
- •7.2. Лабораторная работа №1. Исследование линейных динамических звеньев сар
- •Лабораторно-практические задания и методические указания по их выполнению
- •Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
- •Работе №1
- •7.3. Лабораторная работа № 2.
- •Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
- •Контрольные вопросы по лабораторной работе №2
- •7.4.Лабораторная работа № 3. Исследование устойчивости сар
- •Математическая модель исследуемой системы
- •Лабораторные исследования влияния дополнительных звеньев на устойчивость простейших систем
- •Контрольные вопросы по лабораторной работе №3
- •7.5 Лабораторная работа №4. Исследование сар по их нелинейным моделям
- •Модель системы
- •Лабораторно-практическое задание и методические указания по его выполнению
- •Лабораторное задание и методические указания по его выполнению
- •8. Синтез дискретной сар на основе аналогового прототипа. Курсовая работа
5.4. Угломерные следящие системы
Системы автоматического слежения за направлением прихода радиосигнала используются в радиолокации, радионавигации, радиоуправления для измерения угловых координат источника сигнала. Поэтому их называют угломерными следящими системами (УCC). При использовании антенн с узкими диаграммами направленности рассматриваемые системы осуществляют также пространственную фильтрацию полезного сигнала на фоне помех.
Функциональная схема системы углового сопровождения показана на рисунке 5.18, в её состав входят: пеленгационное устройство (ПУ), ФНЧ, усилитель (У) и исполнительное устройство (ИУ).
Пеленгационное устройство, играющее роль углового дискриминатора, состоит из антенны и приемника, в котором проводится обработка принятого радиосигнала. При отклонении источника сигнала (ИС) от некоторого направления РН, называемого равносигнальным, на выходе ПУ появляется напряжение Uд(t), зависящее от величины и знака этого отклонения. Напряжение Uд(t), далее фильтруется, усиливается и воздействует на исполнительное устройство.
Рис. 5.18
Исполнительное устройство изменяет положение антенны или состояние ее отдельных элементов так, что РН смещается в пространстве и исходное угловое рассогласование между ним и направлением на источник сигнала уменьшается.
Угловое положение источника сигнала в пространстве обычно оценивается углами и1 и и2, отсчитываемыми в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: горизонтальной (плоскости азимута) и вертикальной (плоскости угла места). В этих же плоскостях измеряется угловое рассогласование между РН и направлением на источник сигнала и осуществляется управление положением антенны.
Составим уравнения, описывающие работу УСС, рассматривая для простоты случай движения в одной плоскости. Обозначим угловые положения источника сигнала и равносигнального направления антенны, измеренные в некоторой опорной системе координат, соответственно через и и а. Тогда угловое рассогласование между ними, выявляемое угловым дискриминатором (пеленгатором), равно
=и-а. (5.25)
Пеленгатор, как правило, является устройством безынерционным по отношению к изменению угла . Напряжение на его выходе, содержащее детерминированную составляющую М[uд(t)]=F() и флюктуационную составляющую (t,), можно записать в виде
uд(t)= F()+(t,). (5.26)
Зависимость F() детерминированной составляющей выходного напряжения пеленгатора от рассогласования , являющуюся дискриминационной характеристикой
пеленгатора, часто называют также пеленгационной характеристикой.
Преобразование напряжения uд(t) фильтром с операторным коэффициентом передачи Кф(р) описывается выражением
uф=Kф(p)uд(t). (5.27)
В случае необходимости к фильтру может быть отнесено звено, учитывающее инерционные свойства пеленгатора.
Исполнительное устройство, изменяющее положение РН УСС, может быть электромеханическим, гироскопическим или электронным. Если смещение РН достигается изменением положения зеркала антенны, то в качестве ИУ часто используется электродвигатель. При электрическом управлении диаграммой направленности антенны, например, фазированной антенной решетки, применяются электронные фазовращатели.
При установке антенны на подвижном объекте исполнительное устройство иногда делают гироскопическим с тем, чтобы при отсутствии управляющего напряжения обеспечить постоянство положения диаграммы направленности антенны в пространстве независимо от изменения положения объекта.
Элементы ИУ могут иметь в общем случае нелинейные характеристики, связанные с наличием зоны нечувствительности, люфтом, ограничением, нелинейностью регулировочных характеристик. Без учета указанных нелинейностей, которые обычно стремятся сделать малыми, ИУ можно считать линейным и описать уравнением
а(t)=Kиу(p)uф(t), (5.28)
где Kиу(p) - операторный коэффициент передачи.
При использовании электродвигателя коэффициент Kиу(p) часто записывается в виде Kиу(p)=k/p(l+pTдв), где k - крутизна зависимости угловой скорости вращения антенны в установившемся режиме от величины управляющего напряжения uф(t), постоянная времени Тдв учитывает инерционные свойства двигателя.
Структурная схема системы УСС, соответствующая уравнениям (5.25) - (5.28), показана на рис. 5.19
Рис. 5.19