Кореляційна система з диференціальним зв’язком вирівнювання часових запізнювань сигналів

Кореляційна система з диференціальним зв'язком вирівнювання часових запізнювань сигналів, що надходять від одного джерела по двох каналах, у першому з яких включений блок постійної затримки, вихід якого підключений до першого виходу системи, а також з'єднаний через перший блок затримки на ∆τ з першим входом першого корелятора і безпосередньо з першим входом другого корелятора, перший і другий корелятори складаються з послідовно з'єднаних помножувача і C2 2 87248 1 3 87248 Дана кореляційна диференціальна система вирівнювання часових запізнювань сигналів прийнята за прототип. Недолік системи прототипу полягає в тому, що вона побудована на підставі принципу керування по відхиленню і, як усім системам автоматичного керування цього класу, їй властиве протиріччя між умовами підвищення динамічної точності і стійкості. Це протиріччя є перешкодою на шляху підвищення динамічної точності і швидкодії системи прототипу. Винахід дозволяє зменшити помилки кореляційної диференціальної системи, викликані зміною задавального впливу - різниці часових запізнювань сигналів. Це досягається тим, що в кореляційну диференціальну систему вирівнювання часових запізнювань сигналів, що надходять від одного джерела G по двох каналах К1 і К2 (Фіг.3), що містить блок 1 постійної затримки, корелятори 2 і 3, що складаються відповідно з помножувачів 4 і 5 і фільтрів, що згладжують, 6 і 7, блоки 8 і 9 часової затримки на Δ t , пристрій, що віднімає 10, підсилювач-перетворювач 11, виконавчий елемент 12, блок 13 керованої затримки, уведений диференціальний зв'язок, що складається з динамічних ланок, що представляють собою математичні моделі: КБУЗ(р) - блока керованої затримки 14, Кпк(р) 4 кореляційного перетворювача 15, Кд(р) - коригувального елемента 17, двох суматорів 16 і 18. На Фіг.1 зображена структурна схема кореляційної системи без диференціального зв'язку прототипу ([5] мал.4), на Фіг.2 - з диференціальним зв'язком, на Фіг.3 - схема пропонованої кореляційної системи з диференціальним зв'язком. На Фіг.1-3: К ПК (р )= k ПК Т ПК р +1 - передатна функція кореля ційного перетворювача і його моделі 15; Куп(р)=kуп; Киэ(р)= k иэ ( Тиэр + 1)р ; КБУЗ(р)=kБУЗ - передатні фу нкції підсилювача-перетворювача 11, виконавчого елемента 12, блока керованої затримки 13 і його моделі 14 відповідно, Кд(р) - передатна функція коригувального елемента 17 диференціального зв'язку, визначається у відповідності з умовами підвищення динамічної точності і швидкодії системи. Кореляційна система з диференціальним зв'язком (Фіг.3) відповідно до структурної схеми (Фіг.2) описується рівнянням: 1 + КПК (р)k упКИЭ (р)kБУЗ Dt0 (р) = 1 - КПК (р)КИЭ (р)kБУЗК д (р) DtВХ (р) З рівняння видно, що передатна функція коригувального елемента кд(р) диференціального зв'язку входить тільки в умову інваріантості [7] 1-Кпк(р)Киэ(р)kбузКд(р)=0 і від неї не залежить характеристичне рівняння 1+Кпк(р)kупКиэ(р)kБУЗ=0, тобто не залежить стійкість замкнутої вихідної системи. Тому в кореляційній системі з диференціальним зв'язком відсутнє протиріччя між умовами підвищення динамічної точності і стійкості і диференціальний зв'язок (коригувальний пристрій Кд(р)) можна синтезувати відповідно до тих чи інших умов підвищення показників якості системи. З урахуванням розробленої авторами структурної схеми кореляційної системи (Фіг.2) схема пропонованої кореляційної системи вирівнювання часових запізнювань сигналів з диференціальним зв'язком зображена на Фіг.3. Кореляційна система з диференціальним зв'язком вирівнювання часових запізнювань сигналів, що надходять від одного джерела по двох каналах, при цьому вихід першого каналу через блок постійної затримки підключений до першого виходу системи, а також до першого входу першого корелятора через перший блок затримки на Δ t і безпосередньо до першого входу другого корелятора; вихід другого каналу з'єднаний з першим входом блока керованої затримки, вихід якого підключений до другого виходу системи, а також безпосередньо до другого входу першого корелятора і через другий блок затримки на Dt до другого входу другого корелятора, а виходи першого і другого кореляторів підключені відповідно до першого (інвертуючого) і другого (неінвертуючого) входів пристрою, що віднімає, вихід якого з'єднаний із входом підсилювача-перетворювача, а також з першим входом першого суматора, до другого входу якого через послідовно з'єднані математичні моделі блока керованої затримки і кореляційного перетворювача підключений вихід виконавчого елемента, що також підключений до другого входу блока керованої затримки, а вхід виконавчого елемента з'єднаний з виходом другого суматора, перший вхід якого з'єднаний з виходом підсилювача-перетворювача, а другий вхід через послідовно з'єднані коригувальний елемент і кореляційний перетворювач з'єднаний з виходом першого суматора. Винахід дозволяє підвищити динамічну точність і швидкодію кореляційної системи вирівнювання часових запізнювань сигналів. Це досягається введенням у кореляційну систему диференціального зв'язку, за допомогою якого здійснюється вимір задавального впливу - різниці часових запізнювань сигналів і необхідне його перетворення. Кореляційна система з диференціальним зв'язком працює в такий спосіб. При виникненні різниці Δ t ΒΧ(t) часових запізнювань напруг U1 і U2 на виході пристрою, що віднімає, 10 виникає напруга помилки [5] U0(t)= D R( D t0 )=kпкΔ t0 , пропорційне помилці системи Δ t0 . Напруга U0(t) через підсилювач - перетворювач 11 надходить у системі прототипі [5] на виконавчий елемент 12, що містить інтегруючу ланку. Під впливом вихідної напруги виконавчого елемента UИЭ(t) змінюється внесе 5 87248 ний в напругу U2 блоком керованої затримки 13 керований час затримки t у(t) таким чином, що помилка Δ t0 (t) зменшується. Якщо Δ t ΒΧ=const то зміна t у(t) буде відбуватися доти, поки напруга Uyп(t), що надходить на виконавчий елемент 12, не стане рівною нулю, що можливо при Δ t0 =0 і Δ t ΒΧ(t)= t γ(t). Якщо ж Δ tвх (t) буде змінюватись в часі, то для відповідної зміни t у(t) на виконавчий елемент 12 повинне надходити відповідна напруга. У системі прототипу ця на 6 пруга (напругаUуп(t)) формується з напруги помилки U0(t), тобто при зміні Δ tвх (t) помилка системи не може бути усунута. Таким чином, у системі прототипу з астатизмом першого порядку (наявність інтегратора у виконавчому елементі 12) при зміні Dtвх ( t ) виникає помилка Dt0 (t ) і Dtвх (t ) ¹ t у . Підвищення точності в пропонованій кореляційній системі досягається завдяки введенню диференціального зв'язку. На виході суматора 16 диференціального зв'язку напруга дорівнює UΣ2(t) = k пк Dt0 ( t ) + k пк t у ( t ) = k пк Dt0 ( t ) + t у ( t ) = k пк Dtвх ( t ) тобто напруга UΣ2(t) пропорційна побічно обмірюваному за допомогою диференціального зв'язку задавального впливу Δ t ΒΧ(t). При зміні Δ t ΒΧ(t), наприклад, з постійною швидкістю a: Δ tвх (t)=at, d Dtвх ( t ) =a необхідно з такою же швидкістю змінити t у(t). У кореляційній системі з диференціальним зв'язком з напругою помилки Uyn(t) в суматорі 18 складається напруга Uд(t) з виходу диференціального зв'язку. У випадку, що розглядається, (при Δ t ΒΧ(t)=at) напруга Uд(t) повинна дорівнювати dU 2 (t ) Dt ( t ) = k пк вх = k пк a , Uд = å dt dt тобто коригувальний елемент Кд(р) повинний бути елементом, що диференціює. При цьому необхідна швидкість a зміни t у досягається за рахунок напруги Uд(t), яка формується диференціальним зв'язком. Швидкісна помилка в цьому випадку Δ t0 =0. Усунення швидкісної помилки відповідає підвищенню порядку астатизму з першого до другого. Вибираючи відповідним чином передатну функцію Кд(р) коригувальної ланки можна домогтися більшого підвищення порядку астатизму (а отже, зменшення динамічних, середньоквадратичних помилок), а також підвищення показників якості перехідних процесів (наприклад, за рахунок мінімізації квадратичної інтегральної оцінки, компенсації повільно загасаючих компонентів перехідного процесу [7] і ін. методів). Зіставлення з прототипом показує, що в запропонованій кореляційній системі вирівнювання часових запізнювань сигналів для підвищення показників якості введенні диференціальний зв'язок, що складається з динамічних ланок - математичних моделей блока 14 керованої затримки (КБУЗ(р)), кореляційного перетворювача 15 (Кпк(р)), коригувального елемента 17 (Кл(р)), двох 16, 17 сумато рів, і тим самим відповідає критерію винаходу «новизна». Порівняння винаходу з іншими технічними рішеннями, відомими в науці і техніці, показує, що в запропонованій кореляційній системі відсутнє протиріччя між умовами підвищення динамічної точності і стійкості, властиве традиційним кореляційним системам і яке є перешкодою на шляху підвищення показників якості системи, і тому параметри диференціального зв'язку (коригувальний елемент Кд(р)) можуть синтезуватися (вибиратися) відповідно до умов підвищення динамічної точності і швидкодії. Це дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію «істотні відмінності». Використані джерела: 1. Кузубовский С.В. Корреляционные экстремальные системы. - Киев: Наук, думка, 1973. 224с. 2. Белоглазов И.Н., Тарасенко В.П. Корреляционно-экстремальные системы. - М: Сов. Радио, 1974.-392с. 3. Васильев В.И. Дифференциальные системы экстремального регулирования. - Киев: Издательство АН УССР, 1963. - 72с. 4. Зайцев Г.Ф., Стеклов В.К. Радиотехнические системы автоматического управления высокой точности. - Киев: Техніка, 1988, 188 с. 5. Зайцев Г.Ф., Булгач В.Л., Градобоева Н.В., Доля О.Н. Математическая модель корреляционной дифференциальной системы выравнивания временных запаздываний сигналов //Зв'язок, 2008. -№2 fit. 6. Радиоавтоматика, /Зайцев Г.Ф., Арсеньев Г.Н., Кривуца В.Г., Булгач В.Л. - К.: ООО «ДВК».Т.2.- 2004.- 476с. 7. Зайцев Г.Ф. Синтез следящих систем высокой точности. -К.: Техніка, -1971.- 204с. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 87248 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601