Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

Терещенко Станислава Витальевна

ДВУХКОЛЬЦЕВЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2012

Работа выполнена на кафедре радиопередающих устройств ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Каганов Вильям Ильич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Мартиросов Владимир Ервандович доктор технических наук, профессор Шахтарин Борис Ильич

Ведущая организация: ОАО Московский научноисследовательский институт радиосвязи

Защита состоится л18 мая 2012 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212.131.01 в ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА) по адресу: 119454, Москва, проспект Вернадского, д.78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ МИРЭА.

Автореферат разослан л____ _____________ 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д212.131.01 Стариковский А.И.

к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Устройства автоматического регулирования широко применяются в различных радиотехнических системах для стабилизации и управления частотой автогенератора по эталонному сигналу.

Примером являются спутниковые системы определения местоположения объектов, системы гражданской и военной радиолокации, системы подвижной радиосвязи.

Важность исследования и проектирования оптимальных систем автоматической подстройки частоты (сокращенно АПЧ) заключается в том, что ее параметры и характеристики в значительной степени определяют эффективность работы радиотехнической системы в целом. К разнообразным требованиям, предъявляемым к системам АПЧ, относятся: точность, полосы захвата и удержания, динамическая устойчивость, быстродействие и помехоустойчивость. Выполнение этих требований носит, как правило, противоречивый характер. Так, например, повышение быстродействия приводит к снижению динамической устойчивости и помехозащищенности системы.

Для получения высоких показателей по всем параметрам применяются двухкольцевые системы АПЧ. В них первое - широкополосное кольцо - обеспечивает большую полосу захвата, а второе - узкополосное - позволяет получить необходимую точность. При этом в первом кольце, как правило, используется частотная автоподстройка частоты (сокращенно ЧАП) с широкополосным дискриминатором; во втором кольце - система ЧАП с узкополосным дискриминатором или, когда требуется более высокая точность, система фазовой автоподстройки частоты (сокращенно ФАП). В результате выполнение противоречивых требований может быть функционально разделено между обоими кольцами.

Приведем два типичных примера использования двухкольцевых систем АПЧ. Первый пример - применение системы ЧАП-ФАП в доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов путем высокоточного слежения за изменяющейся текущей фазой или частотой принимаемого сигнала на фоне шумовой помехи. При этом параметры цепи частотного управления выбираются так, чтобы колебания стабилизируемого генератора отслеживали медленные изменения частоты принимаемого сигнала и возможно слабо реагировали на быстрые изменения частоты, обусловленные действием шума.

Второй пример - применение двухкольцевых систем АПЧ, в частности ФАП-ФАП, в синтезаторах при формировании высокостабильной сетки частот. При этом благодаря АПЧ помимо синтеза частот обеспечивается низкая спектральная плотность фазовых шумов формируемого сигнала.

В известных работах исследование систем АПЧ обычно ограничивается системами не выше третьего порядка. Однако во многих случаях, особенно при применении двухкольцевых систем АПЧ, требуется провести анализ как линейных, так и нелинейных моделей более высокого порядка, что возможно только при помощи компьютерного моделирования. В зависимости от области применения и вида сигнала в цепи управления системы АПЧ могут быть непрерывного, импульсного и цифрового типа. Теория работы таких систем, особенно с учетом воздействия помех, и создание на ее основе инженерных методик их компьютерного проектирования до сих пор не является завершенной.

В связи с вышесказанным в диссертационной работе рассмотрены вопросы моделирования, анализа, синтеза, расчета и оптимизации двухкольцевых систем АПЧ с помощью современных компьютерных программ. При этом исследованы как линейные, так и нелинейные двухкольцевые системы АПЧ трех основных типов: аналогового, импульсного и цифрового.

Разработанный в рамках диссертационной работы целый комплекс компьютерных программ и проводимое на их основе моделирование позволяют исследовать влияние параметров звеньев системы АПЧ на ее основные характеристики и наглядно представить в виде таблиц и графиков динамические процессы, протекающие в двухкольцевых системах АПЧ различного типа и назначения. В результате удалось расширить круг решаемых задач в области радиоэлектронных систем автоматического управления, особенно при рассмотрении более сложных, нелинейных систем, в том числе систем с использованием активных и цифровых фильтров.

Разработанные компьютерные методы моделирования, анализа, расчета и оптимизации двухкольцевых систем АПЧ и полученные на их основе результаты можно распространить на более широкий класс радиоэлектронных систем автоматического регулирования. Сказанное позволяет считать настоящую диссертационную работу актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка эффективных методов моделирования, анализа, расчета и оптимизации двухкольцевых систем АПЧ непрерывного, импульсного и цифрового типа на основе современных компьютерных программ в средах Mathcad и Matlab и использование этих программ при инженерном проектировании радиотехнических устройств.

Задачи диссертационной работы. Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для расчета динамических процессов и основных характеристик аналоговой двухкольцой системы АПЧ в рамках линейной и нелинейной моделей.

2. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для расчета динамических процессов и основных характеристик импульсной двухкольцой системы АПЧ в рамках линейной и нелинейной моделей.

3. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для расчета динамических процессов и основных характеристик цифровой двухкольцевой системы АПЧ.

4. Исследование аналоговых, импульсных и цифровых двухкольцевых систем АПЧ с активными фильтрами высокого порядка.

5. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для проведения анализа помехоустойчивости двухкольцевой системы АПЧ при действии детерминированной и стационарной случайной внутренней и внешней помехи.

Методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались: численные методы решения нелинейных дифференциальных уравнений высокого порядка; теория случайных процессов; теория автоматического управления; методы анализа линейных и нелинейных, аналоговых, импульсных и цифровых радиотехнических цепей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В развитии комплексного подхода к исследованию динамических процессов в радиоэлектронных системах автоматического регулирования с помощью комплекта компьютерных программ в средах Mathcad и Matlab.

2. В развитии комплексного подхода к исследованию помехоустойчивости систем автоматического регулирования при действии внешней и внутренней детерминированной и случайной стационарной помехи.

3. В предложении по использованию в системе ЧАП-ФАП эллиптического фильтра 3-го порядка в качестве ФНЧ кольца ФАП, что позволяет в целом оптимизировать систему по таким параметрам, как полоса захвата и помехоустойчивость.

4. В разработке новых алгоритмов и соответствующих компьютерных программ исследования динамических процессов и расчета основных характеристик в рамках линейной и нелинейной модели аналоговой двухкольцевой системы АПЧ.

5. В разработке новых алгоритмов и соответствующих компьютерных программ исследования динамических процессов и расчета основных характеристик в рамках линейной и нелинейной модели импульсной двухкольцевой системы АПЧ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснована целесообразность построения двухкольцевых систем АПЧ, в которых осуществляется перемножение коэффициентов регулирования. При таком построении системы АПЧ одно кольцо обеспечивает увеличенную до двух и более раз полосу захвата, а другое - точность. В варианте ЧАП-ЧАП точность, определяемая остаточной расстройкой, может быть улучшена не менее чем в 100 раз.

2. Предложено применение эллиптического фильтра в качестве петлевого фильтра системы АПЧ, позволившее повысить помехоустойчивость на 12 и более децибел к внешней и внутренней детерминированной и стационарной случайной помехе.

3. Разработанные алгоритмы компьютерного анализа и расчета для аналоговой и импульсной двухкольцевых систем АПЧ позволили определить их быстродействие, точность оценки параметра и устойчивость.

Практическая ценность. Разработанные универсальные алгоритмы и расчетные программы в средах Mathcad и Matlab являются эффективным инструментом для моделирования, анализа, синтеза, расчета и оптимизации аналоговых, импульсных и цифровых двухкольцевых систем АПЧ. Предложенные алгоритмы и комплекс компьютерных программ позволяют в значительной степени сократить объем работы и время проектирования и оптимизации систем АПЧ по сравнению с общеизвестными методами, особенно в тех случаях, когда рассматриваются системы высокого порядка. Наибольшую практическую ценность указанные алгоритмы и расчетные программы могут принести при проектировании и оптимизации систем АПЧ в приемнопередающих трактах спутниковых радионавигационных систем, например, ГЛОНАСС, и систем гражданской и военной радиолокации.

Проведенные испытания подтвердили на практике, что использование в двухкольцевых системах АПЧ эллиптического фильтра 3-го порядка в качестве ФНЧ в узкополосном кольце позволяет повысить помехоустойчивость системы в целом.

Следует также отметить, что разработанные алгоритмы и расчетные программы для двухкольцевых систем АПЧ могут быть использованы для расчета и исследования других систем автоматического регулирования.

Результаты работы внедрены:

- в разработку абонентской навигационной аппаратуры ГНОНАСС/GPS в ОАО Научно-исследовательский институт космического приборостроения (имеется акт о внедрении);

- в разработку опытно-конструкторских образцов быстродействующих малошумящих синтезаторов частот и производство систем Перспектива в ОАО Концерн Созвездие (имеется акт о внедрении);

- в учебный процесс по курсу Радиоавтоматика на кафедре Радиопередающих устройств ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (имеется акт о внедрении).

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались и получили одобрение на следующих научно-технических конференциях:

1. 58-я научно-техническая конференция МИРЭА, май 2009г.

Двухкольцевая автоматическая подстройка частоты.

2. 59-я научно-техническая конференция МИРЭА, май 2010г. Импульсная двухкольцевая система автоматической подстройки частоты.

3. Международная научная школа для молодежи Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы, 26-30 октября 2010г., г. Зеленоград. Моделирование двухкольцевой системы автоматической подстройки частоты в среде Matlab.

4. Международная научно-практическая конференция Современные вопросы науки - XXI век. 29 мая 2011г., г.Тамбов. Импульсные системы автоматического регулирования.

5. 60-я научно-техническая конференция МИРЭА, май 2011г. Цифровая двухкольцевая система автоматической подстройки частоты.

6. Международная заочная научно-практическая конференция Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в 21 веке. 31 января 2012г., г.Тамбов. Цифровая система автоматического регулирования.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 9 работ, из которых в изданиях Перечня ВАК, 3 работы в трудах международных НТК, 2 в других научных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, восьми приложений и списка литературы. Работа изложена на 109 страницах машинописного текста, иллюстрирована 37 рисунками, список литературы включает 48 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определяется научная проблематика и обосновывается ее актуальность. Определена цель и задачи работы. Сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту, указана их научная новизна и практическая значимость.

В главе 1 представлен обзор систем АПЧ, их основные характеристики и методы анализа, области применения в современных радиотехнических системах. Показано, что наиболее универсальным и точным способом анализа является численное решение рассматриваемого класса дифференциальных уравнений при помощи метода Рунге-Кутты 4-го порядка. Учитывая сложность и объем требуемых вычислений при проведении такого анализа, особенно в случае рассмотрения систем высокого порядка, делается вывод о целесообразности использования современных компьютерных программ и разработки соответствующих эффективных алгоритмов.

Показано, что при оптимизации системы АПЧ одновременно по всем параметрам использование двухкольцевых систем позволяет функционально разделить выполнение возникающих противоречивых требований между кольцами системы. Предлагается рассматривать вопрос оптимизации двухкольцевых систем АПЧ по помехоустойчивости при использовании эллиптического фильтра 3-го порядка.

В главе 2 разработаны алгоритмы и соответствующие программы в средах Mathcad и Matlab для расчета динамических характеристик и определения основных параметров аналоговых двухкольцевых систем АПЧ в линейном и нелинейном режиме.

В качестве примера для составления алгоритма рассмотрена система ЧАП-ФАП, структурная схема которой представлена на рис. 1. Управление средней частотой дискриминатора первого кольца - ЧАП - осуществляется при помощи второго кольца - ФАП. В результате система ЧАП-ФАП позволяет получить наибольшую полосу захвата среди других двухкольцевых систем АПЧ при высокой точности автоподстройки частоты стабилизируемого генератора. Особенностью рассматриваемой схемы является то, что в ней осуществляется перемножение коэффициентов регулирования, что повышает точность.

Рис. На рис. 1: ЭГ - эталонный генератор, СГ - стабилизируемый генератор, ЧД и ФД - частотный и фазовый детектор, ФНЧ1 и ФНЧ2 - фильтры нижних частот, УПЧ1 и УПЧ2 - усилители промежуточной частоты;

УЭ1 и УЭ2 - управляющие элементы 1-го и 2-го кольца соответственно.

Дополнительно на схеме показан источник внешней шумовой помехи.

В основе алгоритма составления программы в среде Mathcad лежит уравнение авторегулирования, которое описывает работу двухкольцевой системы АПЧ в виде отклонения частоты стабилизируемого fСТ(t) генератора от его номинального значения fСТ0.

В рамках линейной модели системы ЧАП-ФАП уравнение авторегулирования записывается в операторной форме:

fСТ.C ( p) K ( p) K1( p) (1) P fСТ ( p) = + fЭТ1( p) - f ( p), Д1C 1+ KP ( p) 1+ KP ( p) 1+ KP ( p) где K ( p) - общий оператор разомкнутой двухкольцевой системы:

P KP ( p) = KP1( p)[1+ K ( p)]= K ( p) + KP1( p)K ( p), (2) P2 P1 Pгде KP1(p) - оператор первого разомкнутого кольца АПЧ, KP2(p) - оператор второго разомкнутого кольца АПЧ.

С учетом передаточных характеристик отдельных звеньев:

4Um (3) KP1( p) = S SУ1KФ1( p) и KP2 ( p) = - SУ 2KФ2 ( p), Д p где SУ1 и SУ2 - крутизна УЭ1 и УЭ2 соответственно; SД1 - крутизна линейной характеристики ЧД; Um - амплитуда характеристики ФД; KФ1(p) и KФ2(p) - передаточные характеристики ФНЧ1 и ФНЧ2 соответственно.

На основе связи интеграла Фурье с преобразованием Лапласа с учетом выражений (1)-(3) разработана программа в среде Mathcad, которая позволяет определить основные характеристики и переходный процесс в линейной двухкольцевой системе АПЧ в режимах стабилизации и слежения.

В случае нелинейной модели системы ЧАП-ФАП выводится нелинейное дифференциальное уравнение, характеризующее изменение фазы стабилизируемого генератора от времени. При использовании в кольце ЧАП в качестве ФНЧ интегрирующего звена, а в кольце ФАП - эллиптического фильтра 3-го порядка, такое уравнение имеет вид:

5 4 d 2 2 + 3(1+ K1) d 1 + 2 (1+ K1) d (4) = fН - - dt5 T13 T13 dt4 T13 dtT1 + 1(1+ K1) d K1 +1+ K1K2((t)) d - - T13 dt T13 dt 3 2 K1K2 d d( ) d d d ( ) d - + , ((t)) + 3 2 T13 dt3 d dt dt d dt где K1=K01SД1SУ1; K2=K02SУ2; K01 - коэффициент усиления сигнала ошибки кольца ЧАП; K02 - коэффициент усиления сигнала ошибки кольца ФАП;

fН - начальная расстройка; ((t)) - характеристика нелинейного ФД;

T1 - постоянная времени RC-фильтра; , 1, 2, 3 - табличные коэффициенты, определяющие передаточную характеристику эллиптического фильтра 3-го порядка.

Выражение (4) представляется в виде системы из n уравнений первого порядка (в рассматриваемом случае n=5), решение которой находится в среде Mathcad при помощи метода Рунге-Кутты 4-го порядка с адаптивным шагом.

Пример расчета системы ЧАП-ФАП при использовании в ней ФД с косинусоидальной характеристикой представлен на рис. 2. На графиках использованы обозначения: th1 - время, мс; U1(th1) - переходный процесс фазы выходного колебания, рад; V1(th1) - первая производная фазы по времени, рад/с.

Рис. В качестве оценки влияния помехи используется критерий среднеквадратической ошибки установления частоты, которая при заданном энергетическом спектре помехи WП(f) определяется как f(5) ср.кв. = WП ( f ) KZ( j2f ) df, fгде KZ(j2f) - оператор замкнутой системы АПЧ, описывающий зависимость частоты от собственных колебаний (при воздействии внутренней помехи) или от изменений параметра внешнего сигнала (при воздействии внешней помехи).

Помехоустойчивость можно также определить как отношение сигнал-помеха на выходе системы к такому же отношению на входе:

C = 20log(ВЫХ ВХ ). (6) Графики частоты полезного сигнала и случайной помехи на выходе модели системы ЧАП-ФАП, анализируемой в среде Mathcad, приведены на рис. 3, где (1) - частота выходного полезного сигнала при входном воздействии в виде ступенчатой функции; (2) - частота выходного сигнала с учетом действия помехи; (3) - частота помехи. В рассматриваемом примере при использовании эллиптического фильтра 3-го порядка величина С= 12,5 дБ.

Рис. Аналогичный результат можно получить при моделировании линейной системы ЧАП-ФАП в среде Simulink программы Matlab при использовании схемы, показанной на рис. 4.

Рис. В системе ЧАП-ФАП полоса захвата определяется широкополосным кольцом ЧАП, а помехоустойчивость - узкополосным кольцом ФАП. При анализе системы ЧАП-ФАП в линейном режиме проведена сравнительная оценка влияния параметров ФНЧ кольца ФАП на среднеквадратическую ошибку системы. В качестве ФНЧ кольца ФАП рассмотрено использование трех видов фильтров: RC-фильтра, пропорционально-интегрирующего фильтра (ПИФ) и эллиптического фильтра 3-го порядка. Как видно из таблицы, при одинаковом изменении внешнего воздействия эллиптический фильтр 3-го порядка в кольце ФАП позволяет получить выигрыш по среднеквадратической ошибке установления частоты стабилизируемого генератора примерно в 9 раз по сравнению с RC-фильтром и в 3 раза по сравнению с ПИФ.

Таблица ФНЧ в кольце ФАП RC- Элл.

ПИФ фильтр фильтр Параметр Постоянная времени фильтра, мс T=1 T1=0,02 _ T2=Полоса среза фильтра, кГц 0,16 0,16 0,Изм. внешнего воздействия, кГц 1Время переходного процесса, мс 10 1 0,Среднеквадратическая ошибка ср.кв., Гц 10 3,588 1,1В главе 3 разработаны алгоритмы и соответствующие программы в средах Mathcad и Matlab для расчета динамических характеристик и определения основных параметров импульсных двухкольцевых систем АПЧ в линейном и нелинейном режиме.

Импульсный режим работы АПЧ возникает в двух случаях: при автоподстройке стабилизируемого генератора, работающего в импульсном режиме, и при входном импульсном воздействии. Компьютерное моделирование импульсной части системы осуществляется путем ввода в нее специального импульсного генератора, описываемого функцией:

(7) U t (t) = signcos2 T - cos T + 1, где T - период следования импульсов, - длительность импульса, U - амплитуда. Меняя три последних параметра, можно формировать требуемую последовательность импульсов. Сформированный импульсный сигнал, воздействуя на управляемый параметр, переводит АПЧ в импульсный режим работы.

В случае, когда стабилизируемый генератор работает в импульсном режиме, используя (7) и выражение для оператора непрерывной линейной части системы АПЧ, можно вывести следующее дифференциальное уравнение авторегулирования n-го порядка:

k r k =n r=m (8) d y d xВХ r=m r d u + a0 y = -.

ak bk bk k r r d t d t d t k =1 r=1 r=При рассмотрении нелинейной системы следует составить нелинейное дифференциальное уравнение для аналогичной системы, работающей в непрерывном режиме, а затем ввести в это уравнение функцию (t), описывающую импульсный элемент. Нахождение численного решения (8) позволяет рассчитать переходный процесс в системе и определить условия устойчивости.

Пример расчета по программе, разработанной в среде Mathcad на основе выражений (7)-(8), для линейной модели системы ЧАП-ЧАП представлен на рис. 5.

Рис. Моделирование импульсной линейной системы ЧАП-ЧАП в среде Simulink согласно схеме рис. 6 дало аналогичный результат.

Рис. В главе 4 разработана программа в среде Mathcad для синтеза цифрового фильтра на основе импульсной характеристики аналогового прототипа. Рассчитанные по программе постоянные коэффициенты звеньев синтезируемого нерекурсивного эллиптического фильтра 3-го порядка, формирующие значения вектора а, приведены на рис. 7.

Рис. Импульсная характеристика цифрового нерекурсивного фильтра определяется как M -(9) HH (kT ) = ((k - m)T ), am m=где (k - m)T - дельта-импульс.

Эквивалентная схема, составленная в среде Simulink для проведения моделирования цифровой системы ЧАП-ФАП при использовании в кольце ФАП цифрового эллиптического фильтра 3-го порядка, показана на рис. 8.

Рис. Для осуществления цифровой обработки сигнала в схеме используются блоки аналого-цифрового преобразователя Analog to digital convector и цифро-аналогового преобразователя Digital to analog convector. Цифровой фильтр реализован в виде блока Digital Filter Desing. Сглаживающий фильтр на схеме не используется. Пример расчета по программе для схемы на рис. 8 представлен на рис. 9.

Рис. В главе 5 описано внедрение результатов исследований. Использование двухкольцевой системы ЧАП-ФАП в доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов дало возможность ОАО Научноисследовательский институт космического приборостроения применить описанные в главах 2-4 алгоритмы и программы для расчета и оптимизации двукольцевых систем АПЧ при проектировании и производстве навигационной абонентской аппаратуры ГЛОНАСС и GPS. Указанные материалы диссертационной работы были включены в соответствующие разделы научно-исследовательской работы (НИР) Перспектива - С.

Опубликованные в статьях результаты диссертационного исследования были рассмотрены ОАО Концерн Созвездие. Алгоритмы и соответствующие программы для анализа и определения основных характеристик двухкольцевых систем АПЧ, в том числе когда в качестве ФНЧ в узкополосном кольце используются активные фильтры высокого порядка, были учтены специалистами ОАО Концерн Созвездие в процессе разработки, моделирования и изготовления опытно-конструкторских образцов быстродействующих малошумящих синтезаторов частот.

Проведенные ОАО Концерн Созвездие исследования подтвердили, что использование в двухкольцевых системах АПЧ эллиптического фильтра 3-го порядка в качестве ФНЧ в одном из колец является оптимальным с той точки зрения, что позволяет повысить помехоустойчивость системы в целом. Материалы глав 2-4 диссертационной работы, связанные с анализом динамических характеристик, а также помехоустойчивости двухкольцевых АПЧ, были включены в соответствующие разделы НИР Кречет и используются на предприятии при проектировании и производстве систем Перспектива.

Следует также отметить, что алгоритмы и расчетные программы в средах Mathcad и Matlab для исследования динамических процессов и основных характеристик для аналоговой, импульсной и цифровой двухкольцевой системы АПЧ в рамках линейной и нелинейной модели были внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики на кафедре радиопередающих устройств и используются в курсе Радиоавтоматика для студентов очной формы обучения по специальности 2103Радиотехника.

В заключении обобщены основные научные и практические результаты проведенных исследований.

В приложениях 1-8 приводятся тексты разработанных компьютерных программ в среде Mathcad для исследования динамических процессов и расчета основных характеристик в рамках линейной/нелинейной модели двухкольцевой системы АПЧ в непрерывном, импульсном и цифровом режимах работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В диссертационной работе рассмотрены вопросы моделирования, анализа, расчета, синтеза и оптимизации аналоговых, импульсных и цифровых двухкольцевых систем АПЧ. Приведен обзор современных систем АПЧ и методов их анализа. В процессе проведения исследований получены следующие основные результаты:

1. Развит комплексный подход к исследованию динамических процессов в радиоэлектронных системах автоматического регулирования с помощью комплекта компьютерных программ в средах Mathcad и Matlab.

2. Развит комплексный подход к исследованию помехоустойчивости систем автоматического регулирования при действии внешней и внутренней детерминированной и случайной стационарной помех.

3. Обосновано предложение по использованию в системе ЧАП-ФАП эллиптического фильтра 3-го порядка в качестве ФНЧ кольца ФАП, что позволяет оптимизировать систему по таким параметрам, как полоса захвата и помехоустойчивость.

4. Разработаны алгоритмы и соответствующие компьютерные программы исследования динамических процессов и расчета основных характеристик в рамках линейной и нелинейной модели аналоговой двухкольцевой системы АПЧ.

5. Разработаны алгоритмы и соответствующие компьютерные программы исследования динамических процессов и расчета основных характеристик в рамках линейной и нелинейной модели импульсной двухкольцевой системы АПЧ.

6. Разработаны алгоритм и соответствующие компьютерные программы исследования динамических процессов и расчета основных характеристик цифровой двухкольцевой системы АПЧ.

7. Обоснован алгоритм и разработана соответствующая компьютерная программа синтеза цифрового фильтра на основе импульсной характеристики аналогового прототипа.

8. Проведено практическое внедрение результатов проведенных теоретических исследований:

- при разработке абонентской навигационной аппаратуры ГНОНАСС/GPS в ОАО Научно-исследовательский институт космического приборостроения;

- при разработке опытно-конструкторских образцов быстродействующих малошумящих синтезаторов частот, а также при проектировании и производстве систем Перспектива в ОАО Концерн Созвездие;

- в учебный процесс по курсу Радиоавтоматика на кафедре Радиопередающих устройств ФГБОУ ВПО Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики.

Публикации автора по теме диссертации Статьи в журналах, входящих в Перечень ВАК:

1. Терещенко С.В. Двухкольцевая система автоматической подстройки частоты с эллиптическим фильтром // Радиотехника.- 2011.- №11С.34-38;

2. Терещенко С.В. Двухкольцевая импульсная система автоматической подстройки частоты // Научно-технический журнал Теория и техника радиосвязи.- 2010г.- №4-С.88-92;

3. Каганов В.И., Терещенко С.В. Компьютерный анализ импульсной системы автоматического регулирования // Вестник Воронежского института МВД России.- 2011.- №2-С. 6-13;

4. Каганов В.И., Терещенко С.В. Помехоустойчивость двухкольцевой системы автоматического управления // Радиотехника и электроника.- 2012.- Том 57.- №3-С.353-358.

Статьи в других журналах и сборниках трудов:

1. Терещенко С.В. Анализ системы ИФАПЧ с эллиптическим фильтром // Научный вестник МИРЭА.- 2008.- №2(5)-С.56-64;

2. Терещенко С.В. Анализ нелинейной двухкольцевой системы автоматической подстройки частоты в среде MathCad // Научный вестник МИРЭА.- 2011.- №2(11)-С.93-98;

3. Моделирование двухкольцевой системы автоматической подстройки частоты в среде Matlab / С.В. Терещенко // Международная научная школа Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы: Материалы научной школы. -М.: МИЭТ.- 2010.- С.130;

4. Импульсные системы автоматического регулирования / С.В.Терещенко // Современные вопросы науки - XXI век: Сб. науч. тр. по материалам VII междунар. науч.-практ. конф. (29 марта 2011г.) - Тамбов:

ТОИПКРО, 2011.- Вып.7, Ч. 5.- С.130-131;

5. Цифровая система автоматического регулирования / С.В. Терещенко // Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в веке: Сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практ. конф. (31 января 2012г.). - Тамбов: ТРОО Бизнес-Наука-Общество, 2012.- Вып.1, Ч. 7.- С.124-125.

Подписано в печать 05.04.2012. Формат 60х84 1/16.

Усл. печ. л. 0,93. Усл. кр.-отт. 3,72. Уч.-изд. л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ 1Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УМосковский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматикиФ 119454, Москва, пр. Вернадского,    Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям