Підвищення точності та швидкодії систем фазового автопідстроювання з диференціальними зв’язками

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ЗВ`ЯЗКУ

УДК 621.396.072.6.078

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Підвищення точності та швидкодії систем фазового автопідстроювання з диференціальними зв'язками

05.12.13 - Радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій

Костік Богдан Ярославович

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському інституті зв`язку державної академії зв`язку ім. О.С.Попова

Науковий керівник: - кандидат технічних наук, доцент, СКЛЯРЕНКО Сергій Миколайович, директор Київської міської дирекції Українського державного підприємства поштового зв`язку.

Офіційні опоненти: - Доктор технічних наук наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, ЗАЙЦЕВ Григорій Фролович, провідний науковий співробітник Українського науково-дослідного інституту зв`язку.

- Кандидат технічних наук, доцент,

ПАУК Сергій Михайлович, доцент кафедри телекомунікаційних систем Київського міхнародного університету цивільної авіації.

Провідне підприємство - ВАТ Науково-виробниче пiдприємство “Сатурн” Міністерства промислової полiтики України (м.Київ).

Захист відбудеться 28 листопада 2000р. о 10 год.

На засіданні Спеціалізованої вченої ради К. 26.849.01 при Українському науково-дослідному інституті зв`язку за адресою: 03110, Київ-110, вул. Солом`янська, 13.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці УНДІЗ.

Автореферат розіслано 24 жовтня 2000 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої Ради МИХАЙЛОВ В.Ф.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми та стан питання. У різних областях радіоелектроніки, техніки зв'язку, радіолокаційних і вимірювальних комплексах широко використовуються системи авторегулювання швидкості періодичних і квазіперіодичних процесів для одержання необхідних фазових співвідношень між ними. Такі системи називаються системами фазового автопідстроювання /ФАП/.

Основними показниками якості систем ФАП є точність у синхронних (усталених) режимах при повільних змінах фази задавального сигналу і швидкодія при ступінчастих змінах фази. Найбільш широке використання системи ФАП знайшли в пристроях автоматичного підстроювання різниці фаз /АПФ/ вихідного сигналу щодо вхідного: у підсилювачах, перетворювачах частоти й ін. При використанні систем ФАП у синтезаторах частот контур системи ФАП повинен мати такі параметри, щоб при задаванні кожної з частот, що входять у зазначену множину, у кільці встановлювався режим синхронізації, у якому значення частоти вихідного коливання контура з точністю, обумовленою відносною нестабільністю частоти еталонного генератора, повинно б дорівнювати заданому значенню частоти вихідного коливання синтезатора.

Звичайно, точність систем ФАП, що використовуються у радіодальномірах, системах передачі інформації й ін., пов'язана зі стабільністю частоти джерел коливань, що задають часовий масштаб роботи системи, і схем перетворень еталонної частоти. Це приводить до широкого використання високостабільних еталонів частоти: прецизійних кварцових і молекулярних генераторів і інших квантово-механічних еталонів. Схеми, що здійснюють перетворення частоти таких коливань, повинні мати високу стабільність фазового набігу.

Загальні тенденції автоматизації технічних засобів різних об'єктів припускають широке використання систем передачі інформації, розвиток і використання ідеї оптимізації при побудові сучасних радіотехнічних комплексів з використанням обчислювальної техніки. При цьому саме широке застосування одержують системи фазового автопідстроювання, що характеризуються, як відзначалося, точністю в синхронних режимах і швидкодією.

У зв'язку з вищевикладеним, тема дисертаційної роботи спрямована на вирішення задач підвищення точності і швидкодії систем ФАП в апаратурі зв'язку і в різних радіокомплексах, є актуальною.

Вирішенню проблеми підвищення точності і швидкодії систем ФАП присвячені багато робіт українських і закордонних учених. Розвиток теорії систем ФАП зв'язаний з роботами таких учених як Шахгильдян В.В., Капранов М.В., Белюстіна Л.Н., Жодзишський М.І., Ліндсей В., Первачев С.В., Стіффлер Дж.Дж., Капланов М.С., Клеппер Дж. і Френк Дж., Панкратов В.П., Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К., Скляренко С.Н., Фомін А.Ф., Витербі Э.Д., Журавльов В.І. та ін.

У відомій літературі вирішуються задачі поліпшення показників якості системи ФАП у класі систем з керуванням за відхиленням. Такі системи мають істотний недолік, зв'язаний з необхідністю компромісного настроювання. Більш істотні результати досягнуті в класі комбінованих систем. З погляду аналізу в синтезі систем ФАП розглядалися різні сторони їхньої роботи, проте система ФАП є системою автоматичного керування і до неї застосовні всі методи дослідження, відомі для САУ. Однак система ФАП має свої особливості, пов'язані з об'єктом керування /фазообертач/, виміром задавального діяння і керованої величини /фазові дискримінатори/.

До дійсного часу недостатньо досліджені системи ФАП з диференціальним зв'язком за задавальним діянням /ФАП з ДЗ/, не розглянуті оптимальні системи ФАП з ДЗ, недостатньо досліджені можливості підвищення швидкодії систем ФАП і не досліджена їхня чутливість.

З приведеного вище випливає, що не досліджені системи ФАП з ДЗ: не вирішена задача синтезу оператора ДЗ з умови підвищення порядку астатизму системи ФАП при врахуванні умови фізичної реалізації; не вирішена задача підвищення швидкодії системи ФАП з ДЗ; не розроблені структури систем ФАП з ДЗ, оптимальні за швидкодією, коли об'єктом керування є замкнений контур керування з урахуванням і без урахування інерційності фазових дискримінаторів.

Таким чином, метою дисертаційної роботи є розробка і дослідження цифрових і аналогових систем ФАП з ДЗ високої точності і швидкодії при повільно змінюваних, ступінчастих і параметричних збуреннях. При цьому вирішуються наступні задачі:

- розробка методики синтезу параметрів ДЗ з умови підвищення точності в усталених режимах при різних вхідних впливах на основі К(D) зображень;

- розробка методики синтезу параметрів ДЗ з умови зменшення перехідної складової похибки шляхом придушення початкових значень повільно загасаючих її компонент;

- розробка нових структур оптимальних за швидкодією систем ФАП з ДЗ, що відрізняються від відомих тим, що пристрій керування (ПК) не впливає на стійкість замкненого контуру, а об'єктом керування є замкнений контур керування;

- дослідження чутливості систем ФАП з ДЗ і розробка структури ФАП з ДЗ, малочутливої до змін параметрів.

Методи дослідження. При розробці і дослідженні систем ФАП з ДЗ використані наступні методи: операторний метод вирішення неоднорідних диференціальних рівнянь; структурний і аналітичний методи теорії чутливості;

теорія інваріантості; методи оптимального керування; методи моделювання на ЕОМ.

Наукова новизна. Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному:

1. Розроблено методику синтезу параметрів ДЗ з умови підвищення точності системи ФАП в усталених режимах при повільно змінюваних задавальних діяннях на основі К(D) зображень та врахуванні умов фізичної реалізації оператора ДЗ.

2. Розроблено методику синтезу параметрів ДЗ з умови придушення початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки з урахуванням умов фізичної реалізації оператора ДЗ.

3. Розроблено нові структури оптимальних за швидкодією систем ФАП з ДЗ, що відрізняються від відомих тим, що ПК не впливає на стійкість замкненого контуру системи ФАП.

4. Запропоновано структуру системи ФАП з ДЗ і додатковим негативним зворотним зв'язком за функцією чутливості, що дозволяє зменшити чутливість системи ФАП до параметричних збурень.

5. Одержано умови еквівалентності оптимальних за швидкодією систем ФАП з ДЗ оптимальним за швидкодією комбінованим системам ФАП.

Вірогідність наукових результатів, висновків та рекомендацій, обґрунтована результатами експериментальних досліджень та моделюванням на ЕОМ.

Особистий внесок автора. У дисертаційній роботі особисто автором проведені наступні дослідження: розробка і дослідження нових структур систем ФАП з ДЗ; отримано методики синтезу цифрових і аналогових систем ФАП з ДЗ на основі К(D) зображень при повільно змінюваних задавальних діяннях. Розроблено методику синтезу оператора ДЗ з умови придушення початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової похибки і розроблені нові структури ФАП з ДЗ, оптимальних за швидкодією.

Виконано аналіз чутливості ФАП з ДЗ і запропонована структура системи, малочутливої до параметричних збурень.

У співавторстві зі співробітниками кафедри передачі дискретних повідомлень Київського інституту зв'язку проведені дослідження конкретних систем ФАП з ДЗ.

Апробація роботи. Основні теоретичні і практичні результати дисертаційної роботи доповідалися на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу і наукових співробітників Київського інституту зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова, Київ, 1998-2000рр; на науково-методичному семінарі "Нові інформаційні технології і сучасне устаткування зв'язку", Київ, Київський інститут зв'язку УДАЗ ім. О.С. Попова, 2000р.; на IV Міжнародній НТК по телекомунікаціям "НТК - Телеком - 99"; на III Міжнародній науково-практичної конференції "Системи і засоби передачі й обробки інформації" - Одеса, 1999 "СЗПОІ - 1999"; на ювілейній Міжнародній науково-практичній конференції "Сучасні і майбутні інформаційні технології", присвяченій 70-річчю УДАЗ ім. О.С. Попова, Київ, 2000р.

Реалізація результатів роботи. Тема дисертаційної роботи безпосередньо пов'язана з виконанням Національної програми розвитку зв'язку України, що відноситься до розробок локальних систем фазового автопідстроювання, які проводились в Київському інституті зв'язку Української Державної академії зв'язку ім. О.С. Попова.

Результати дисертаційної роботи знайшли застосування в науково-дослідній роботі, проведеної в Науково-аналітичному центрі (НАЦ - Телеком) Київського інституту зв'язку УДАЗ ім. О.С. Попова і впроваджений на об'єктах Київської міської телефонної мережі.

Теоретичні і практичні положення дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі Київського інституту зв'язку.

Публікації. На тему дисертації опубліковано ______ наукових праць і один навчальний посібник.

Структура і об'єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 202 стор. машинописного тексту, у тому числі містить 32 с. рисунків і таблиць, 24 с. додатків і 7 с. списку літератури.

Робота складається з вступу, чотирьох глав, висновку, списку літератури і додатків.

Основні тези, що виносяться на захист:

1. Методика синтезу параметрів ДЗ з умови підвищення точності цифрових і аналогових систем ФАП в усталених режимах при повільно змінюваних задавальних діяннях на основі К(D) зображень при врахуванні фізичної реалізації структури ДЗ.

2. Методика синтезу оператора ДЗ з умови придушення повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ.

3. Нові структури оптимальних за швидкодією систем ФАП з ДЗ.

4. Результати дослідження систем ФАП з ДЗ при параметричних збуреннях і нової структури системи ФАП з ДЗ додатковим зворотним зв'язком по функції чутливості.

Зміст роботи

фазове автопідстроювання диференціальний зв'язок

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета та задачі дослідження, перераховані основні наукові результати дисертації, викладена їх коротка характеристика.

У першій главі розроблені на основі К(D) зображень методики синтезу параметрів оператора ДЗ системи ФАП з умови підвищення точності в усталених режимах при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ при різних видах задавального діяння: синусоїдального, поліноміального, експоненціального і загасаючої синусоїди.

Функціональна схема системи ФАП з ДЗ за задавальним діянням зображена на рис. 1,а. Для виміру керованої величини b(t) (різниці фаз вхідної і вихідної напруг фазообертача ФО) використовується додатковий фазовий дискримінатор ФД1, вихідна напруга якого дорівнює b(t). В суматорі С1 здійснюється операція підсумку відповідно до виразу . Отримане значення a(t) через коригувальний пристрій КП надходить на суматор С замкненого контуру системи ФАП.

а

б

Рис.1. Функціональна (а) та структурна (б) схеми системи ФАП з диференціальним зв'язком за задавальним діянням

Структурна схема системи ФАП з диференціальним зв'язком за задаючим діянням, що відповідає функціональній, зображена на рис. 1,б. Рівняння елементів системи визначаються виразами:

(1)

де

;

- оператори фільтра, підсилювача, інтегратора, фазообертача відповідно; ; - оператор коригуючого пристрою; .

Рівняння системи ФАП відносно похибки має вигляд

. (2)

Права частина рівняння (2) містить різницю. Тому вибором параметрів оператора в системі ФАП з ДЗ за задавальним діянням можна досягнути зменшення фазової похибки. Запропонована методика синтезу оператора ДЗ з умови підвищення порядку астатизму при врахуванні умови його фізичної реалізації. Стосовно до систем ФАП, які використовуються наприклад, у пристроях тактової синхронізації, підвищення точності в усталених режимах дозволяє збільшити швидкість передачі інформації з заданою вірогідністю.

Запропоновано методику синтезу дискретної передаточної функції ДЗ дискретної системи ФАП з умови підвищення порядку астатизму при врахуванні умови фізичної реалізації ДЗ. Виконано порівняльний аналіз комбінованої системи ФАП і системи ФАП з ДЗ. Отримано умови їхньої еквівалентності. Показано, що оператор ДЗ системи ФАП з ДЗ при виконанні умови еквівалентності не впливає на виконання умов інваріантості і стійкість замкненого контуру системи ФАП. Отримано нові структури систем ФАП з ДЗ, що дозволяють синтезувати системи ФАП високої точності порівняно простими технічними засобами. Розглянуто особливості побудови цифрових систем ФАП і показано, що в цьому випадку засоби обчислювальної техніки можуть бути використані як для корекції замкненого контуру системи ФАП за допомогою програмних коригувальних пристроїв, так і для реалізації розімкненого компенсаційного каналу в класі цифрових систем ФАП з ДЗ.

У другій главі показано, що в багатьох практичних випадках значного зменшення перехідної складової похибки системи ФАП можна досягти відповідною зміною початкових значень однієї чи декількох її компонент за допомогою вибору параметрів чисельника і знаменника оператора ДЗ.

Перехідна складова фазової похибки системи ФАП з ДЗ є рішенням однорідного рівняння

має місце в перехідному режимі (при стрибках різниці фаз двох порівнюваних за фазою напруг). Якщо характеристичне рівняння m-го ступеня містить прості корені, то

,

де - початкове значення j-ої компоненти перехідної похибки ; - j-й корінь характеристичного рівняння.

Як правило, вибираються з умови компромісного настроювання і тому можливості їхньої зміни в напрямку, що забезпечує зменшення перехідної складової похибки, обмежені, а вибором параметрів ДЗ можна компенсувати початкові значення компонент перехідної складової похибки з найменшою інтенсивністю загасання, обумовленої абсолютним значенням кореня (чи його дійсної частини) характеристичного рівняння.

Розглянуто особливості застосування методу простору стану і виявлені особливості компенсації початкових значень перехідної складової похибки, що відповідають комплексним кореням характеристичного рівняння замкненого контуру системи ФАП, за допомогою ДЗ за задавальним діянням. Отримано умови інваріантості перехідної складової похибки стосовно до системи ФАП при ступінчастих задавальних діяннях, і показані шляхи її досягнення.

Розглянуто особливості підвищення швидкодії цифрових синхронно-фазових демодуляторів, використовуючи методику компенсації початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової похибки за допомогою ДЗ. Показано в СФД із ДЗ тривалість перехідного процесу зменшується більш, ніж у два рази в порівнянні з тривалістю перехідного процесу в системі ФАП без ДЗ. Виконано аналіз впливу параметрів ДЗ, синтезованих з умови придушення повільно загасаючих компонент перехідної складової похибки, на величину усталеної складової похибки. Показано, що поряд з поліпшенням якості перехідного процесу ДЗ зменшує усталену складову фазової похибки.

В третій главі показано, що на відміну від традиційних оптимальних за швидкодією систем ФАП із принципом керування за відхиленням в главі розглянуто оптимальні за швидкодією системи ФАП з ДЗ (рис.2,а), коли пристрій керування розташований у каналі ДЗ і не впливає на стійкість замкненого контуру. Показано, що через відсутність протиріччя між умовами досягнення оптимальності за швидкодією і стійкості в системах ФАП з ДЗ з'являється можливість керування з меншими відхиленнями від оптимальності в порівнянні з замкненими системами ФАП.

Доведено еквівалентність оптимальних систем ФАП з ДЗ і оптимальних за швидкодією комбінованих систем для загального випадку, коли елемент порівняння і вимірювальний елемент є інерційними. Запропоновано структуру

Рис.2. Функціональна схема оптимальної за швидкодією системи ФАП з ДЗ (а) і сигнал керування (б)

пристрою керування оптимальної за швидкодією системи ФАП з ДЗ. Показано, що при врахуванні інерційності фазових дискримінаторів сигнал керування має тільки один інтервал керування й ПК спрощується.

Запропоновано методику синтезу пристрою керування оптимальної за швидкодією системи ФАП з ДЗ. Моменти переключення t1, t2 сигналу керування визначаються з рішення системи трансцендентних рівнянь

Для конкретної системи ФАП з ДЗ застосування ДЗ дозволило зменшити тривалість перехідного процесу в 7,5 рази.

В четвертій главі виконана оцінка чутливості систем ФАП з ДЗ, коли оператор ДЗ, синтезований з умови компенсації повільно загасаючих компонентів перехідної складової фазової похибки при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ. Запропоновано методику визначення похибки компенсації слабозагасаючих компонент перехідної складової похибки.

Показано, що підвищення порядку астатизму системи ФАП з ДЗ спричиняє підвищення точності, обумовлене нижчими похідними від задавального діяння і збільшення складових похибки, обумовлене більш високими похідними від задавального діяння.

Виконано аналіз впливу відхилень параметрів диференціального зв'язку на еквівалентність і стійкість систем ФАП. Отримано умови еквівалентності і дані рекомендації з вибору параметрів каналу диференціального зв'язку, коли виключається його вплив на стійкість замкненого контуру системи ФАП з ДЗ.

Вирішено задачу синтезу каналу ДЗ у системі ФАП з ДЗ і додатковим зворотним зв'язком за функцією чутливості. Показано, що введення додаткового зворотного зв'язку дозволяє зменшити вплив параметричних збурень. У загальному випадку для зменшення чутливості каналу диференціального зв'язку системи ФАП можна ввести негативні зворотні зв'язки за функціями чутливості всіх параметрів каналу ДЗ.

Показано, що введення додаткового зворотного зв'язку за функціями чутливості дозволяє зменшити чутливість системи ФАП параметричним збуренням і підвищити її точність в усталених режимах порівняно простими технічними засобами. Для конкретної системи ФАП з ДЗ уведення місцевого зворотного зв'язку за функцією чутливості параметра ДЗ дозволило зменшити її чутливість у два рази.

Висновки

Сукупність наукових положень, сформульованих і обґрунтованих у дисертаційній роботі, складає рішення актуальної наукової задачі поліпшення основних показників систем ФАП з ДЗ, призначених для зменшення зсувів фаз двох напруг.

Основними результатами дисертаційної роботи є розробка й аналіз нових структур систем ФАП і їхній синтез.

У дисертації одержані наступні наукові теоретичні і практичні результати:

1. Отримано нові структури систем ФАП з ДЗ, що дозволяють синтезувати системи ФАП високої точності порівняно простими технічними засобами і виконано порівняльний аналіз комбінованої системи ФАП і системи ФАП з ДЗ. Отримано умови їхньої еквівалентності. Показано, що оператор ДЗ системи ФАП з ДЗ при виконанні умови еквівалентності не впливає на виконання умов інваріантності і стійкість замкненого контуру системи ФАП.

2. Розроблені на основі К(D) зображень методики синтезу параметрів оператора ДЗ системи ФАП з умови підвищення точності в усталених режимах при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ при різних видах задавального діяння: синусоїдального, поліноміального, експоненціального і загасаючої синусоїди. Запропоновано методику синтезу дискретної передаточної функції ДЗ дискретної системи ФАП з умови підвищення порядку астатизму при врахуванні умов фізичної реалізації ДЗ.

3. Розглянуто особливості побудови цифрових систем ФАП і показано, що в цьому випадку засоби обчислювальної техніки можуть бути використані як для корекції замкненого контуру системи ФАП за допомогою програмних коригувальних пристроїв, так і для реалізації розімкненого компенсаційного каналу в класі цифрових систем ФАП з ДЗ.

4. Отримано умови інваріантості перехідної складової похибки стосовно до системи ФАП при ступінчастих задавальних діяннях і показані шляхи її досягнення. Показано, що в багатьох практичних випадках значного зменшення перехідної складової похибки системи ФАП можна досягти відповідною зміною початкових значень однієї чи декількох її компонент за допомогою вибору параметрів чисельника і знаменника оператора ДЗ за задавальними діяннями. Пропонується методика синтезу оператора ДЗ з умови зменшення початкових значень компонент перехідної складової похибки системи ФАП при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ. Порівняння тривалості перехідного процесу в конкретній системі ФАП з ДЗ і без нього показує, що тривалість перехідного процесу зменшується в 3,25 рази.

5. Виконано аналіз впливу параметрів ДЗ, синтезованих з умови придушення повільно загасаючих компонентів перехідної складової похибки, на величину усталеної складової похибки. Показано, що поряд з поліпшенням якості перехідного процесу ДЗ зменшує усталену складову фазової похибки.

6. На відміну від традиційних оптимальних за швидкодією систем ФАП із принципом керування за відхиленням, в роботі розглянуті оптимальні за швидкодією системи ФАП з ДЗ, коли пристрій керування розташовано в каналі ДЗ і не впливає на стійкість замкненого контуру. Показано, що через відсутність протиріччя між умовами досягнення оптимальності по швидкодії і стійкості в системах ФАП з ДЗ з'являється можливість керування з меншими відхиленнями від оптимальних у порівнянні з замкненими системами ФАП.

7. Доведено еквівалентність систем ФАП з ДЗ оптимальним за швидкодією комбінованим системам для загального випадку, коли елемент порівняння і вимірювальний елемент є інерційними.

8. Запропоновано структуру пристрою керування оптимальної за швидкодією системи ФАП з ДЗ і методика синтезу пристрою керування оптимальної за швидкодією системи ФАП з ДЗ. Для конкретної системи ФАП з ДЗ застосування ДЗ дозволило зменшити тривалість перехідного процесу в 7,5 рази. Показано, що при врахуванні інерційності фазових дискримінаторів сигнал керування має тільки один інтервал керування й ПК спрощується.

9. Виконано оцінку чутливості систем ФАП з ДЗ, коли оператор ДЗ, синтезований з умови компенсації повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ. Запропоновано методику визначення похибки компенсації повільнозгасаючих компонент перехідної складової похибки.

10. Показано, що підвищення порядку астатизму системи ФАП з ДЗ спричиняє підвищення точності, обумовлене нижчими похідними від задавального діяння і збільшення складових похибки, обумовлених більш високими похідними від задавального діяння.

11. Виконано аналіз впливу відхилень параметрів диференціального зв'язку на еквівалентність і стійкість систем ФАП. Отримано умови еквівалентності і дано рекомендації з вибору параметрів каналу диференціального зв'язку, коли виключається його вплив на стійкість замкненого контуру системи ФАП з ДЗ.

12. Вирішено задачу синтезу каналу ДЗ у системі ФАП з ДЗ і додатковим зворотним зв'язком по функції чутливості. Показано, що введення додаткового зворотного зв'язку дозволяє зменшити вплив параметричних збурень. У загальному випадку для зменшення чутливості каналу диференціального зв'язку системи ФАП можна ввести негативні зворотні зв'язки за функціями чутливості всіх параметрів каналу ДЗ. Для конкретної системи ФАП з ДЗ введення місцевого зворотного зв'язку за функцією чутливості параметра ДЗ дозволило зменшити її чутливість у два рази.

13. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес Київського інституту зв'язку Української державної академії зв'язку ім. О.С. Попова. Наукові результати дисертаційної роботи впроваджені в наукові розробки науково-аналітичного центра (НАЦ-Телеком) Київського інституту зв'язку і використовуються в експлуатації на міській телефонній мережі м. Києва.

По матеріалам дисертації опубліковані слідуючі основні наукові праці

1. Костик Б.Я. Системы синхронизации с дополнительной обратной связью по функции чувствительности Труды УНИИРТ, №2, 1999- С.88-89.

2. Костик Б.Я., Скляренко С.Н. Повышение быстродействия системы фазовой автоподстройки.- ж. "Зв'язок", №6 (20), 1999- С.45-46.

3. Костик Б.Я. Системы фазовой автоподстройки с дифференциальной связью.- ж. "Зв'язок", №4, 1999- С.25-27.

4. Беркман Л.Н., Костик Б.Я., Улеев А.П. Синтез оператора дифференциальной связи по задающему воздействию в системе ФАП из условия повышения точности в установившихся режимах.- вестник

5. Костик Б.Я. Уменьшение переходной составляющей ошибки в системе фазовой автоподстройки с дифференциальной связью.- Труды IV международной НТК по телекоммуникациям ("НТК-ТЕЛЕКОМ-99"), Одесса, 1999.- С.584-587.

6. Костик Б.Я., Гринь А.А. Оценка чувствительности систем ФАП с дифференциальной связью по задающему воздействию

7. Костик Б.Я. Повышение точности систем ФАП в классе систем с дифференциальными связями на основе К(D) изображений.- ж. "Зв'язок", №3 2000 - С. 57-59.

8. Коваль В.В., Костик Б.Я. Тактовая синхронизация в интегральных цифровых сетях электросвязи.- Труды IV международной НТК по телекоммуникациям ("НТК-ТЕЛЕКОМ-99", г.Одесса), 1999.- С.407-408.

9. Коваль В.В., Костик Б.Я. Тактовая синхронизация сетей электросвязи (проблемы, решения).- Труды III международной НТК "Системы и средства передачи и обработки информации".- Одесса, ССПОИ, 1999.- С.3

10. Костік Б.Я. Аналіз впливу відхилень параметрів диференціального зв'язку на еквівалентність і стійкість систем ФАП.- Київ: Зб. наукових праць КВІУЗ, вип. 2, 2000 - С. 137-141.

11. Дробик А.В., Топчий В.В., Костик Б.Я. Синхронизатор генераторного оборудования АТС МТ20/25 - Труды УНИИРТ, №4, 1999.- С. 43-46.

12. Костик Б.Я., Стеклов В.К. Анализ комбинированной системы ФАП с управлением по отклонению с дифференциальной связью. - сб. Праці УНДІРТ №1(21), 2000 - С.29-31.

13. Борщ В.И., Коваль В.В., Костик Б.Я. выделители тактового синхросигнала цифрових систем передачи и сетей электросвязи. - К.: вісник Українського будинку економічних та науково-технічних знань, №8, 1999- С. 42-47.

14. Костик Б.Я., Оптимальные по быстродействию системы фазовой автоподстройки. - сб. Трудов юбилейной международной научно-практической конференции “Сучасні і майбутні інформаційні технології України”, Київ, 2000р - С.94-95.

15. Коваль В.В., Костик Б.Я., Шевченко Т.Н. алгоритмизация и оптимизация управления формированием сетки частот сетей электросвязи. - сб. Трудов юбилейной международной научно-практической конференции “Сучасні і майбутні інформаційні технології України”, Київ, 2000р - С.63-65.

16. Костик Б.Я., Полищук В.Г., Стеклов В.К. Системы фазовой автоподстройки.- К.: КИС УГАС им. А.С. Попова, учебное пособие, 1998.- 63с.

Анотація

Дисертація присвячена вирішенню задачі підвищення точності та швидкодії систем фазового автопідстроювання (ФАП) з диференціальними зв'язками (ДЗ).

Отримано нові структури систем ФАП з ДЗ, що дозволяють синтезувати системи ФАП високої точності порівняно простими технічними засобами і виконаний порівняльний аналіз комбінованої системи ФАП і системи ФАП з ДЗ. Отримано умови їхньої еквівалентності. Показано, що оператор ДЗ системи ФАП з ДЗ при виконанні умови еквівалентності не впливає на виконання умов інваріантості і стійкість замкненого контуру системи ФАП. Розроблені на основі K(D) зображень методики синтезу параметрів оператора ДЗ системи ФАП з умови підвищення точності в усталених режимах при врахуванні умови фізичної реалізації оператора ДЗ при різних видах задавального діяння: синусоїдального, поліноміального, експоненціального і загасаючої синусоїди. Запропоновано методику синтезу дискретної передаточної функції ДЗ дискретної системи ФАП з умови підвищення порядку астатизму при врахуванні умови фізичної реалізації ДЗ. Отримано умови інваріантості перехідної складової похибки стосовно до системи ФАП при ступінчастих задавальних діяннях і показані шляхи її досягнення. На відміну від традиційних оптимальних за швидкодією систем ФАП із принципом керування за відхиленням в роботі розглянуті оптимальні за швидкодією системи ФАП з ДЗ, коли пристрій керування розташовано в каналі ДЗ і не впливає на стійкість замкненого контуру. Показано, що через відсутність протиріччя між умовами досягнення оптимальності за швидкодією і стійкості в системах ФАП з ДЗ з'являється можливість керування з меншими відхиленнями від оптимальних у порівнянні з замкненими системами ФАП. Вирішено задачу оцінки впливу параметричних збурень на точність і швидкодію в системі ФАП з ДЗ.

Диссертация посвящена разработке и исследованию систем фазовой автоподстройки (ФАП) с дифференциальными связями (ДС) при условии повышения точности и быстродействия. Получены новые структуры систем ФАП с ДС, позволяющие синтезировать системы ФАП высокой точности сравнительно простыми техническими средствами и выполнен сравнительный анализ комбинированной системы ФАП и системы ФАП с ДС. Получены условия их эквивалентности. Показано, что оператор ДС системы ФАП с ДС при выполнении условия эквивалентности не влияет на выполнение условий инвариантности и устойчивость замкнутого контура системы ФАП. Разработаны на основе K(D) изображений методики синтеза параметров оператора ДС системы ФАП из условия повышения точности в установившихся режимах при учете условия физической реализуемости оператора ДС при различных видах задающего воздействия: синусоидального, полиномиального, экспоненциального и затухающей синусоиды. Предложена методика синтеза дискретной передаточной функции ДС дискретной системы ФАП из условия повышения порядка астатизма при учете условия физической реализации ДС. Рассмотрены особенности построения цифровых систем ФАП и показано, что в этом случае средства вычислительной техники могут быть использованы как для коррекции замкнутого контура системы ФАП с помощью программно реализованных корректирующих устройств, так и для реализации разомкнутого компенсационного канала в классе цифровых систем ФАП с ДС.

Показано, что во многих практических случаях значительного уменьшения переходной составляющей ошибки системы ФАП можно достичь соответствующим изменением начальных значений одной или нескольких ее компонент с помощью выбора параметров числителя и знаменателя оператора ДС по задающему воздействию. Предлагается методика синтеза оператора ДС из условия уменьшения начальных значений компонент переходной составляющей ошибки системы ФАП при учете условия физической реализуемости оператора ДС. Сравнение длительности переходного процесса в конкретной системе ФАП с ДС и без нее, показывает, что длительность переходного процесса уменьшается в 3,25 раза. Рассмотрены особенности повышения быстродействия цифровых синхронно - фазовых демодуляторов, используя методику компенсации начальных значений медленно затухающих компонент переходной составляющей ошибки с помощью ДС. Показано в СФД с ДС длительность переходного процесса уменьшается более чем в два раза по сравнению с длительностью переходного процесса в системе ФАП без ДС. В отличие от традиционных оптимальных по быстродействию систем ФАП с принципом управления по отклонению в работе рассмотрены оптимальные по быстродействию системы ФАП с ДС, когда устройство управления расположено в канале ДС и не влияет на устойчивость замкнутого контура. Показано, что из-за отсутствия противоречия между условиями достижения оптимальности по быстродействию и устойчивости в системах ФАП с ДС появляется возможность управления с меньшими отклонениями от оптимальных по сравнению с замкнутыми системы ФАП. Предложена структура устройства управления оптимальной по быстродействию системы ФАП с ДС и методика синтеза устройства управления оптимальной по быстродействию системы ФАП с ДС. Для конкретной системы ФАП с ДС применение ДС позволило уменьшить длительность переходного процесса в 7,5 раза. Показано, что при учете инерционности фазовых дискриминаторов сигнал управления имеет только один интервал управления и УУ упрощается. Выполнен анализ влияния отклонений параметров дифференциальной связи на эквивалентность и устойчивость систем ФАП. Получены условия эквивалентности и даны рекомендации по выбору параметров канала дифференциальной связи, когда исключается его влияние на устойчивость замкнутого контура системы ФАП с ДС. Решена задача синтеза канала ДС в системе ФАП с ДС и дополнительной обратной связью по функции чувствительности.

It presents some new structures of automatic phase control systems with differential communication which allow to synthesize the automatic phase control systems of high accuracy by comparatively simple technical methods. There has been done a comparative analysis of the combined automatic phase control systems with differential communication with differential communication, their equivalent conditions being obtained. It has been demonstrated that the differential communication operator of the automatic phase control system with differential communication in case of equivalent conditions does not influence the invariant conditions and the closed circuit stability of the automatic phase control system. On the basis of K(D) representations there have been developed some methods of synthesizing parameters of the automatic phase control system in case of increasing the accuracy within set modes, the conditions of the physical realization of the differential communication operator being considered. Here are different types of set actions such as sinusoidal, polynomial, exponential and diminishing sinusoid. There have been suggested some methods of synthesizing the discrete transmission function of the differential communication of the discrete automatic phase control system in case of increasing of astatics order, the conditions of the physical realization of the differential communication being taken into consideration. There have been obtained component error relatively to the automatic phase control system under stepped set actions, the possibilities of achieving it being presented. Unlike traditional optimum high-speed automatic phase control systems acting on the deflection control principle the given paper studies optimum high-speed automatic phase control systems with differential communication if the control device is placed in the differential communication channel and if it does not affect the closed circuit stability. It has been shown that due to the absence of contradictions between the conditions of obtaining optimum high-speed and the stability in the automatic phase control systems with differential communication there is a possibility of control with less optimum deflection in comparison with the closed systems of the automatic phase control. The problem of parameter errors on the accuracy and speed of the automatic phase control systems with differential communication has been solved.

Размещено на Allbest.ru