Необходимо выполнить четыре задания
И. В. Богачков
ОСНОВЫ
РАДИОАВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Практикум по радиоавтоматике
Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности 210402 –
Средства связи с подвижными объектами – Телекоммуникации
Омск
Издательство ОмГТУ
УДК 621.37
ББК 32.84
Б73
Рецензенты:
Н. И. Горлов, д-р техн. наук, профессор, зав. каф. «Линии связи»
СибГУТИ, г. Новосибирск;
Ю. А. Пальчун, д-р техн. наук, профессор, академик Метрологической
академии, Ученый секретарь СНИИМ
Богачков, И. В.
Б73 Основы радиоавтоматических систем: практикум по радиоавтоматике / И. В. Богачков. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 92 с.
ISBN 978-5-8149-0726-4
В практикуме даны контрольные задания, задачи, рекомендации, примеры по их решению и оформлению. Приведено подробное описание лабораторных работ.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов, бакалавров и магистров «Телекоммуникации» и «Радиотехника», всех форм обучения, а также может быть полезен студентам других радиотехнических и связных специальностей.
УДК 621.37
ББК 32.84
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета
© ГОУ ВПО «Омский государственный
| |
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................. 4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ................................................................................. 5
Контрольные задания ............................................................................ 6
1. Основные сведения о методах анализа линейных РАС........................... 7
Задание № 1. Исследование простейших динамических звеньев.......... 13
2. Особенности звеньев второго порядка.................................................. 16
Задание № 2. Исследование звеньев второго порядка.......................... 21
3. Инженерный синтез корректирующего фильтра................................... 22
Задание № 3. Синтез РАС по заданной ЛАЧХ..................................... 25
4. Обобщенная структурная система следящей РАС................................. 27
Задание № 4. Исследование следящей РАС........................................... 29
Задачи.......................................................................................................... 32
5. Применение программы «MathCad» для выполнения заданий............ 35
6. Работа с программами-имитаторами..................................................... 52
Лабораторные работы........................................................................... 55
Лабораторная работа № 1. Исследование системы автоматической
регулировки усиления...................................................................................... 55
Лабораторная работа № 2. Исследование системы
частотной автоподстройки................................................................................ 61
Лабораторная работа № 3. Исследование системы фазовой
автоподстройки частоты................................................................................... 66
Лабораторная работа № 4. Исследование цифровой системы
фазовой автоподстройки частоты ................................................................... 73
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.......................................................................... 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.............................................................. 79
Приложение 1. Некоторые формулы преобразования Лапласа
и Z-преобразования.......................................................................................... 81
Приложение 2. Основные характеристики типовых динамических
звеньев РАС....................................................................................................... 83
Приложение 3. Некоторые формулы для вычисления дисперсии.................. 88
Приложение 4. Некоторые формулы для определения эффективной
шумовой полосы .............................................................................................. 89
Приложение 5. Некоторые формулы для вычисления
коэффициентов ошибок..................................................................................... 90
Предисловие
Дисциплина «Радиоавтоматика» относится к циклу общепрофессиональных дисциплин.
Для успешного усвоения дисциплины «Радиоавтоматика» необходимо знание таких предшествующих дисциплин, как «Высшая математика», «Основы теории цепей», «Электроника», «Основы автоматизации проектирования радиоэлектронных устройств», «Схемотехника аналоговых электронных устройств».
Полученные знания и навыки по данной дисциплине используются при изучении дисциплин специального цикла: «Устройства генерирования и формирования сигналов», «Устройства приема и обработки сигналов», «Основы радиотехнических систем», «Синтезаторы частоты».
После изучения материала теоретической части [1–6] студент приступает к выполнению контрольных заданий в соответствии со своим вариантом.
Перед каждым заданием даны краткие сведения, основные формулы, указания по изучению темы, рекомендации по выполнению работ.
Перед каждой лабораторной работой даны основные теоретические сведения, описания лабораторных стендов, методика выполнения работы.
В приложениях приведены таблицы некоторых оригиналов и изображений преобразования Лапласа и Z-преобразования, некоторые полезные формулы для вычисления коэффициентов ошибок и дисперсии, а также основные схемы, передаточные функции и характеристики простейших динамических звеньев.
Список сокращений
АПЧ – автоматическая подстройка частоты;
АРУ – автоматическая регулировка усиления;
АСД – автоматическое слежение по дальности;
АСН – автоматическое слежение по направлению;
АФЧХ – амплитудно-фазо-частотная характеристика;
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика;
ГУН – генератор, управляемый напряжением;
ИХ – импульсная характеристика (g(t));
ЛАЧХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика (L(w));
ЛФЧХ – логарифмическая фазо-частотная характеристика (j(w));
ОГ – эталонный генератор;
ОУ – объект управления;
ПГ – подстраиваемый генератор;
ПИФ – пропорционально-интегрирующий фильтр;
ПФ – передаточная функция;
ПХ – переходная характеристика (h(t));
РА – радиоавтоматика;
РАС – радиоавтоматическая система;
САР – система автоматического регулирования;
САУ – система автоматического управления;
СКО – среднеквадратическая ошибка (отклонение);
ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты;
ФД – фазовый детектор;
ФНЧ – фильтр нижних частот;
ФЧХ – фазо-частотная характеристика (j(w));
ЧД – частотный дискриминатор;
ЧПФ – частотная передаточная функция;
ЭГ – эталонный генератор;
х(t) – функция, описывающая сигнал ошибки РАС;
y(t) – функция, описывающая выходной процесс РАС;
γ – перерегулирование;
l(t) – функция, описывающая внешнее воздействие;
x(t) – функция, описывающая внешнее возмущение;
z – коэффициент демпфирования (относительный коэффициент затухания)
колебательной системы.
Контрольные задания
Номер варианта (N) и номера задач задаются преподавателем.
Необходимо выполнить четыре задания.
Решение каждого задания должно сопровождаться необходимыми пояснениями, рисунками, графиками, ссылками на использованную литературу. Не следует выводить формулы, которые имеются в учебниках [1–6].
Решение задач необходимо проводить в общем виде, а численные значения величин должны подставляться в конечные формулы. Необходимо указывать единицы измерений вычисляемых величин.
При подстановке численных значений нужно обратить особое внимание на приведение единиц измерений различных величин к единой системе (СИ или другим самосопряженным системам единиц).
Рекомендуется при расчетах и построении графиков использовать специализированные математические пакеты, например MathCAD.
Задание № 1 посвящено исследованию свойств динамических звеньев первого порядка по заданным принципиальной схеме и параметрам элементов. Целью работы является повторение методов анализа электротехнических и радиотехнических цепей, освоение инженерных методов построения динамических характеристик, в том числе асимптотических логарифмических амплитудно-частотных (ЛАЧХ) и фазово-частотных характеристик (ЛФЧХ)[1–6].
В задании № 2 изучается динамическое звено второго порядка. Кроме принципиальной схемы звена заданы параметры колебательности (демпфирования) его ПХ. После вычисления номинальных значений элементов схемы и анализа динамических свойств необходимо решить задачу коррекции, добившись требуемого вида переходного процесса.