ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

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 сформированным в устройстве управления по управляющему воздействию 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 называют регулируемым, он измеряется с помощью специального датчика 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

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 который называют возмущающим воздействием.

Рис. 1.1. Схема системы РА: а — разомкнутой; б - замкнутой

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

В зависимости от принципа формирования сигнала управления различают два основных вида систем РА: разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых системах (рис. 1.1, а) сигнал управления зависит только от управляющего воздействия:

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. сигнал управления формируется на

основании измерения управляющего воздействия и выходного сигнала:

Выражения (1.1) и (1.2) называют алгоритмами или законалш управления систем РА. За счет обратной связи влияние 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 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 формируется по измеренному отклонению выходного сигнала от входного воздействия Схема такой системы показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Функциональная схема одноконтурной системы

Рис. 1.3. Функциональная схема системы с компенсацией возмущения

Сигнал, поступающий с выхода системы на ее вход, называют сигналом обратной связи, разность

— сигналом рассогласования или сигналом ошибки, а устройство, измеряющее измерителем рассогласования, который совместно с устройством управления

образует регулятор системы РА. Не следует путать сигнал ошибки с ошибкой системы, которая равна разности управляющего воздействия и выходного сигнала

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 и используется для формирования сигнала управления При выполнении определенных соотношений можно добиться того, чтобы выходной сигнал не зависел от возмущающего воздействия что является достоинством таких систем управления.

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