РОЗДІЛ 2. ЗМЕНШЕННЯ ПЕРЕХІДНОЇ СКЛАДОВОЇ ФАЗОВОЇ ПОХИБКИ В ІТЕРАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ ФАП
Постановка задачі
Найбільш загальним методом зменшення перехідної складової похибки є метод, заснований на використанні теорії інваріантості перехідної складової похибки щодо задавального діяння. У даному розділі пропонується методика синтезу параметрів масштабуючих коригувальних пристроїв (МКП) з умови компенсації початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової похибки ОКУ ітераційної системи ФАП з урахуванням умов фізичної реалізуємості оператора МКП. Пропонується нова структура оптимальної по швидкодії двоконтурна система ФАП з одним пристроєм управління для двох контурів управління, а також ітераційна система ФАП при оптимізації перехідного процесу ОКУ.
2.1. Методика синтезу оператора масштабуючого коригувального пристрою в системі ФАП з умови зменшення перехідної складової похибки
Системи ФАП призначені для узгодження фаз перемінних напруг і їх можна використовувати в радіолокації, зв'язку, електромеханіці, телемеханіці й інших областях, де потрібно забезпечити синфазність напруг перемінного струму. На рис. 2.1, а зображена функціональна схема системи ФАП із принципом управління за відхиленням. На входи 1 і 2 надходять задавальне і кероване напруги однакової частоти зрушені по фазі на кут
. (2.1)
Задача системи ФАП складається в забезпеченні рівності фаз цих напруг. До складу системи ФАП входить фазовий дискримінатор ФД1, призначений для виміру задавального діяння (різниці фаз двох порівнянних по фазі напруг), і ФД2 - для виміру керованої величини (різниці фаз вхідної і початкової напруг фазообертача ФО). Для перетворення косинусної статичної характеристики ФД у ланцюг подачі одного з напруг ФД включається елемент постійного зрушення фаз на .
Замкнений контур системи ФАП містить елемент порівняння ЕП, фільтр нижніх частот Ф, підсилювач У, інтегратор І и керований фазообертач ФО.
При рівності фаз напруг і напруга на виході фільтра Ф. З появою же кута між фазами цих напруг на виході фільтра Ф виникає напруга , пропорційне різниці . Підсилена підсилювачем П напруга надходить на інтегратор і у вигляді управляючого напруги подається на фазообертач ФО, який під впливом цієї напруги зрушує напругу по фазі, зменшуючи різницю фаз між напругами і .
При побудові ітераційних систем фазового автопідстроювання використовується один основний контур управління (ОКУ) і один чи кілька додаткових контурів (ДКУ). На вхід ОКУ надходить задавальне діяння , що є перетворенням у масштабуючому коригувальному пристрої (МКП), а на вхід ДКУ як задавальне діяння використовується сигнал похибки ОКУ. На вхід наступного ДКУ як задавальне діяння використовується сигнал похибки попереднього ДКУ і т. д.
Рис. 2.1. Функціональна схема системи ФАП (а) і функціональна схема двоконтурної ітераційної системи ФАП (б)
На рис. 2.1, б зображена функціональна схема двоконтурної ітераційної системи ФАП (ДІС ФАП) із МКП. ОКУ в цій системі являє собою систему ФАП зображену на рис. 2.1, а. Задавальним діянням для ДКУ є сигнал похибки ОКУ. З виходу інтегратора ДКУ управляючий сигнал подається на додатковий фазообертач ФО2. Фазовий дискримінатор ФД3 забезпечує вимір керованої величини ДКУ (різниця фаз напруг на вході фазообертача ФО2).
Масштабуючий коригувальний пристрій (МКП) включається в ланцюг задавального впливу і може синтезуватись як з умови підвищення точності в синхронних режимах, так і для підвищення швидкодії. Оскільки МКП включено в ланцюг задавального діяння для ОКУ, то зменшення перехідної складової ОКУ приводить до зменшення перехідної складової фазової похибки всієї ітераційної системи.
Умова інваріантості перехідної складової похибки дає простий апарат розрахунку зв'язку по задавальному діянню комбінованих систем ФАП. Однак у цьому випадку оператор зв'язку по задавальному діянню, що відповідає інваріантості перехідної складової похибки, в астатичних системах фізично не реалізується.
У дійсному параграфі ставиться і вирішується задача синтезу оператора масштабуючого коригувального пристрою в ітераційній системі фазового автопідстроювання (ФАП) при неповній інваріантості, що забезпечують необхідне зменшення перехідної складової похибки ОКУ в класі ітераційних систем з управлінням за відхиленням при збереженні порядку астатизму (тобто точності в усталених (синхронних) режимах і з урахуванням умов фізичної реалізуємості оператора МКП.
У багатьох практичних випадках значного зменшення перехідної складової похибки ОКУ ітераційної системи ФАП можна досягти відповідною зміною початкових значень однієї чи декількох її компонент. Вибір цих компонент і характер зміни їхніх початкових значень повинний вирішуватись кожнім конкретному випадку окремо. У багатьох випадках бажаний результат може бути досягнутий зменшенням до нуля або до визначених величин початкових значень найбільш повільно загасаючих компонент, що мають великі початкові значення, оскільки ці компоненти власне кажучи визначають собою перехідну складову похибки системи ФАП.
Нижче викладається методика синтезу оператора масштабуючого коригувального пристрою (МКП) з умови зменшення початкових значень компонент перехідної складової похибки ОКУ ітераційної системи ФАП.
Структурна схема ОКУ ітераційної системи ФАП із МКП зображена на рис. 2.2. У загальному випадку оператор розімкненого ОКУ системи ФАП із МКП і оператор МКП визначаються виразами
(2.2)
(2.3)
Рівняння елементів ОКУ системи ФАП рис. 2.2 визначаються виразами
(2.4)
де .
З рівнянь (2.4), виключаючи проміжні перемінні, одержуємо рівняння ОКУ щодо похибки
Рис. 2.2. Структурна схема ОКУ ітераційної системи ФАП
(2.5)
З рівняння (2.5) визначаємо оператор ОКУ щодо похибки
. (2.6)
Підставляючи значення , , і з (2.2) і (2.3) у (2