4. СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ

Упрощенная блок-схема системы автоматического сопровождения одного канала углового сопровождения радиолокационной станции SCR-584 показана на рис. Х.11. Устройства системы, обведенные штриховой линией, представляют блок выделения сигнала ошибки

К числу этих устройств следует отнести: антенну со сканирующим устройством Л, приемник детектор сигнала ошибки усилитель У, коммутатор К и сглаживающий фильтр Напряжение с выхода фильтра через усилитель постоянного тока поступает в электромашинный усилитель ЭМУ. Последний питает электродвигатель который через редуктор Р связан с параболоидом антенны механической связью (на рис. Х.11 эта связь показана штрих-пунктирной линией). В корректирующее устройство системы входят мостовая тахометрическая схема четырехполюсник и электронный усилитель обратной связи

Угловая ошибка следящей системы радиолокационной станции определяется в виде разности двух углов:

где

— угловое положение линии визирования;

— угловое положение оптической оси антенны.

При отклонении оптической оси антенны от направления на цель на выходе приемника возникает напряжение

где — коэффициент усиления высокочастотного тракта радиолокационной станции.

Рис. X.11. Блок-схема канала углового сопровождения радиолокационной станции: 1 — предварительный усилитель; 2 — оконечный каскад усилителя постоянного тока по прямой цепи; 3 — оконечный каскад усилителя постоянного тока в цепи обратной связи

Передаточную функцию высокочастотного тракта станции запишем в виде

Напряжение поступает на вход детектора сигнала ошибки, принципиальная схема которого показана на рис.

Обозначим через — внутреннее суммарное сопротивление диода и генератора сигнала ошибки [4], тогда напряжение генератора сигнала ошибки будет

где — изображение тока генератора сигнала ошибки;

— импеданц схемы, состоящей из омического сопротивления и емкости на входе детектора.

Очевидно,

или

Подставляя выражение (Х.100) в уравнение (Х.99), получим

Напряжение на входе детектора сигнала ошибки

Передаточную функцию детектора сигнала ошибки можем найти, взяв отношение напряжения на выходе к напряжению на входе

Итак,

Введем следующие обозначения:

тогда вместо выражения можем написать

Напряжение с выхода детектора проходит через усилитель, коммутатор и сглаживающий фильтр. Упрощенные принципиальные схемы этих устройств следящей системы радиолокационной станции также показаны на рис. Х.12.

Напряжение на выходе фильтра

где — передаточный коэффициент усилителя и коммутатора. Передаточную функцию фильтра запишем в виде

где

Согласно выражениям (Х.104) и (Х.105) общая передаточная функция усилителя, коммутатора и сглаживающего фильтра может быть записана в виде

С помощью обозначений

получим выражение (Х.106) в виде

Управляющее напряжение поступает на вход усилителя постоянного тока (см. рис. Х.11), на выходе которого включены навстречу друг другу управляющие обмотки ЭМУ.

Рис. Х.12. Упрощенная принципиальная схема детектора и усилителя сигнала ошибки, коммутатора, сглаживающего фильтра радиолокационной станции

Напряжение на выходе предварительных каскадов УПТ определяется через коэффициент усиления

откуда находится передаточная функция предварительных каскадов УПТ

Анодные токи ламп выходного каскада протекают по управляющим обмоткам ЭМУ, и результирующий поток управляющей обмотки создается разностью этих токов (т. е. ). Ниже ток управления ЭМУ будем обозначать через

Для вывода дифференциальных уравнений ЭМУ и электродвигателя воспользуемся обозначениями, показанными на рис. Х.13, а. Уравнение переходных процессов в управляющей обмотке ЭМУ можно записать в виде

где — омическое сопротивление и индуктивность управляющей обмотки.

Рис. Х.13, Принципиальные схемы устройств радиолокационной станции: а — электромашинного усилителя и электродвигателя привода антенны; б — корректирующего фильтра

При вращении якоря ЭМУ вспомогательным электродвигателем между короткозамкнутыми щетками образуется э. д. с., величина которой при полной компенсации реакции якоря запишется в виде

где — омическое сопротивление и индуктивность поперечной цепи якоря;

— омическое сопротивление и индуктивность дополнительной (сериесной) обмотки;

— коэффициент усиления первого каскада ЭМУ по току. Неподвижный поперечный поток, в свою очередь, при вращении якоря создает на продольных щетках:

где омическое сопротивление и индуктивность якоря по продольной оси;

— омическое сопротивление и индуктивность компенсирующей обмотки (поток компенсирующей обмотки всегда направлен навстречу потоку реакции якоря);

— омическое сопротивление и индуктивность якоря электродвигателя;

— шунтирующее сопротивление, позволяющее получить требуемую степень компенсации ЭМУ;

— постоянная противо-э. д. с. электродвигателя привода антенны;

— коэффициент усиления второго каскада ЭМУ по току. Уравнение движения электродвигателя запишем в обычном виде:

где — приведенный к валу вращения электродвигателя момент инерции антенны и других вращающихся частей;

— движущий момент;

— момент сопротивления.

Так как электродвигатель привода антенны имеет независимое возбуждение, то его движущий момент определяется следующей зависимостью:

где — моментная постоянная электродвигателя.

Будем считать, что момент сопротивления на выходе ЭМУ пропорционален скорости вращения электродвигателя, тогда получим

Подставляя в уравнение выражения

Применяя к уравнениям преобразование Лапласа, получим следующую систему уравнений:

где

При практически полной компенсации ЭМУ постоянная времени Та мала и ею можно пренебречь.

Тогда, исключив из системы уравнений получим

где

Передаточную функцию привода можно представить себе состоящей из двух передаточных функций: передаточной функции ЭМУ

и передаточной функции электродвигателя

где — коэффициент усиления первого каскада ЭМУ по напряжению;

коэффициент усиления второго каскада ЭМУ по напряжению;

- передаточный коэффициент электродвигателя.

Рассмотрим тахометрическую обратную связь следящей системы, (рис. Х.13, а). Уравнения моста запишем в следующем виде:

Значение тока определим из уравнения (Х.115):

Исключив из уравнений (Х.118) и (Х.119) , получим следующее выражение для выходного напряжения моста:

Положив для простоты в уравнении получим

где

Заметим, что

При балансе моста имеем тогда выражение обращается в нуль. В этом случае напряжение на входе моста пропорционально скорости вращения якоря электродвигателя.

Учитывая нагрузку на входе тахометрического моста, уравнение (Х.121) примет следующий вид:

Из выражения (X.122) определим передаточную функцию тахометрического моста:

где

Напряжение с выхода тахометрического моста поступает на корректирующий фильтр, нагрузкой которого является выходной потенциометр (рис. Х.13, б).

Передаточная функция корректирующего фильтра имеет вид [71

Разделив числитель и знаменатель выражения получим

Выражение (X.125) можно преобразовать к следующему виду:

где

Разлагая знаменатель выражения (X.126) на элементарные множители

и вводя обозначения

получим

Напряжение с выхода корректирующего устройства поступает на электронный усилитель обратной связи (см. рис. Х.11). Передаточная функция последнего

где — коэффициент усиления усилителя обратной связи.

Напряжение с выхода усилителя обратной связи поступает на экранные сетки выходных ламп, где происходит их алгебраическое суммирование с сигналом, поступающим от сглаживающего фильтра (т. е. от сигнала прямой цепи схемы).

После усиления конечным каскадом сигнальное напряжение поступает на управляющие обмотки ЭМУ.

Итак,

Передаточная функция оконечного каскада УПТ в прямой цепи может быть представлена в виде

где — коэффициент усиления оконечного каскада УПТ в цепи обратной связи (между управляющей сеткой и анодом). Передаточная функция оконечного каскада УПТ по цепи обратной связи имеет следующий вид:

где — коэффициент усиления оконечного каскада УПТ в цепи обратной связи между экранной сеткой и анодом. Коэффициент усиления УПТ в прямой цепи будет

где купт — полный коэффициент усиления в УПТ в прямой цепи.

Передаточную функцию механической передачи от антенны к электродвигателю представим в виде

где — передаточное число редуктора.

Структурная схема системы, из которой видно, что следящая система радиолокационной станции состоит из контура гибкой обратной связи с передаточными функциями и главного контура, приведена на рис. Х.14.

Рис. Х.14. Структурная схема следящей системы радиолокационной станции

Пользуясь структурной схемой для передаточной функции системы по каналу угла места цепи с разомкнутой главной обратной связью, получим следующее выражение:

или в развернутом виде

Передаточная функция следящей системы радиолокационной станции по каналу азимута имеет тот же вид, что и по каналу угла места цели.