Радиоавтоматика

Системы РА функционируют на основе автоматиче­ского измерения и дальнейшего преобразования входного сигнала, в качестве которого могут использоваться раз­личные параметры сигналов: электрическое напряжение в системах стабилизации источников питания, частота или фаза напряжения в системах автоматической подстройки частоты, направление прихода радиолокацион­ного сигнала в системах автоматического сопровождения станций (РЛС) по угловым координатам.

Всякий процесс управления, функциональная схема которого приведена на рис. 1.1, подразумевает наличие некоторого устройства — объекта управления (ОУ), режим работы которого автоматически изменяется в соответствии с сигналом управления u(t), сформированным в устройстве управления (УУ) по управляющему воздействию x(t). Например, в системе фазовой автоподстройки частоты объектом управления является генератор, частота колебаний напряжения которого (выходной сигнал системы) автоматически поддерживается на за­данном уровне, определенном частотой входного сигнала. В системе автоматического сопровождения цели РЛС объектом управления является электромеханическое устройство — антенна РЛС, продольная ось которой авто­матически следит за направлением на сопровождаемую цель. Угол отклонения продольной оси антенны от выбранного направления отсчета углов определяет выход­ной сигнал системы автоматического сопровождения цели РЛС.

Выходной сигнал объекта управления y(t) называют регулируемым, он измеряется с помощью специального датчика (Д), связанного с объектом управления. Очевидно, что измерение связано с ошибками, возникающими из-за шума измерения [на рис. 1.1 это обстоятельство учитывается введением дополнительного сигнала g(t)].

Объект управления работает в условиях изменения окружающей среды (температуры, давления, влажности и т. п.), колебаний напряжений источников питания. Влияние этих факторов в функциональной схеме учиты­вается введением случайного сигнала g(t), который называют возмущающим воздействием.

Изменение режима работы объекта управления осуществляется сигналом управления u(t), который вырабатывается во второй части системы — устройстве управления. Требуемый характер управления выходным сигналом определяется управляющим воздействием (входным сигналом) x(t).

В зависимости от принципа формирования сигнала управления u(t) различают два основных вида систем РА: разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых системах (рис1.1, а) сигнал управления зависит только от управляющего воздействия:

u(t)=f(x) (1.1)

В таких системах РА обеспечивается заранее заданная функциональная связь между управляющим воздействием и выходным сигналом. Из-за помех, действующих на систему, и нестабильности устройств не удается получить высокую точность работы разомкнутых систем РА, поэтому их применяют редко.

В замкнутых системах или в системах с обратной связью (рис. 1.1,6) сигнал управления формируется на основании измерения управляющего воздействия и выходного сигнала:

u(t) = f(x,y_u) (1.2)

Выражения (1.1) и (1.2) называют алгоритмами или законами управления систем РА. За счет обратной связи слияние на качество работы замкнутых РА помех и нестабильности устройств в значительной степени компенсируется. Очевидно, что в разомкнутых системах такой компенсации не происходит, поэтому качество их работы намного ниже, чем в замкнутых системах.

Помимо управляющего воздействия на вход систем РА воздействуют различные помехи n(t), снижающие качество работы систем. Например, в системах автоматического сопровождения РЛС возникновение помех обусловлено флуктуациями сигнала из-за неоднородности диаграммы отражения цели, а также перемещением центра отражения радиолокационного сигнала по цели. В радиотехнических устройствах большое распространение получили системы, в которых сигнал управления и(t) формируется по измеренному отклонению выходного сигнала от входного воздействия f (t), Схема такой системы показана на рис. 1.2. Сигнал, поступающий с выхода системы на ее вход, называют сигналом обратной связи, разность

e(t)=f(t)-y_u(t) (1.3)

— сигналом рассогласования или сигналом ошибки, а устройство, измеряющее e(t)—измерителем рассогласования, который совместно с устройством управления образует регулятор системы РА. Не следует путать сигнал ошибки с ошибкой системы, которая равна разности управляющего воздействия х(t) и выходного сигнала y{t).

Системы РА, построенные подобным образом, называют системами, работающими по принципу отклонения или рассогласования.

Существуют также системы, работающие по принципу компенсации возмущающих воздействий (рис. 1.3). В таких системах возмущающее воздействие измеряется датчиком (Д) и используется для формирования сигнала управления u(t). При выполнении определенных соотно­шений можно добиться того, чтобы выходной сигнал не зависел от возмущающего воздействия g(t), что является достоинством таких систем управления.

Ниже рассматриваются несколько конкретных систем РА, используемых в различных по назначению радиотехнических устройствах и системах радиоуправления.