WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 33 | 34 || 36 | 37 |   ...   | 65 |

КЗ ж WЧ2 j = WУС1 j WНРЭ j ( ) ( ) ( ) Желаемую частоту пересечения п, по которой (26) КЗ выполняется условие (28), можно определить по не KДТ1WУС2 j WИП j KДТ2.

( ) ( ) равенству (29), а коэффициенты усиления KУС1 и KУС2, Если логарифмические АЧХ слагаемых числителя обеспечивающие пересечение ЛАЧХ слагаемых чиспересекаются, то на общей ЛАЧХ ПФ разомкнутого лителя ПФ WНСТ РК s на данной желаемой частоте, ( ) контура НСТ в точке пересечения возможен резоможно найти из решения системы уравнений (30):

нансный провал. Поскольку на частоте пересечения жж п ЛАЧХ модули слагаемых числителя равны – - 2 3 ± 2k arg jп arg jп ( ) ( ) (W )- (W ) (29) Ч1 ЧWЧ1 jп = WЧ2 jп = Ki п – то глубина прова( ) ( ) ( ) + 2 3 ± 2k;

Авиационная и ракетно-космическая техника устойчивость НСТ при большей частоте среза и более жж WЧ1 KУС1, jп = WЧ2 KУС1, KУС2, jп ( ) ( ) высокое быстродействие. Для этого случая выполним. (30) ж динамический синтез ИСТ и НСТ, воспользовавшись WНСТ РК KУС1, KУС2, jп = KНСТ () 0 методом В. В. Солодовникова [3].

Распространенными требованиями при испытаниПри уменьшении коэффициента KУС2 коэффициент ях систем электропитания являются: обеспечение передачи KИСТ разомкнутого контура ИСТ должен максимальной скорости нарастания тока обеспечивать приемлемую точность стабилизации max dIВИЭП dt a, [А/с]; максимального тока IВИЭП, [А];

тока через НРЭ.

Числитель ПФ разомкнутого контура ИСТ также обеспечение переходных отклонений по току IВИЭП, представляет собой сумму двух слагаемых, однако, [А]. Для примера предъявим к системе следующие трепрактически во всем диапазоне частот выполняется бования: скорость нарастания тока IВИЭПа = 2,5 А/мкс;

условие (31) и меньшим слагаемым можно пренебmax максимальный ток IВИЭП = 25 А; переходные отклоречь:

КЗ нения по току IВИЭП = ±5 А. Исходя из данных WУС2 s WИП s KДТ2ZВИЭП s YНРЭ s << ( ) ( ) ( ) ( ) (31) требований, для НСТ можно определить необходимое КЗ КЗ << WУС2 s WИП s KДТ2WУС1 s WНРЭ s KДТ1.

( ) ( ) ( ) ( ) время регулирования Tр НСТ = 10 мкс и перерегулирование НСТ 10 %.

В результате ЛАЧХ ПФ разомкнутого контура ИСТ не будет иметь резонансного провала. По методу В.В. Солодовникова [3] найдены желаемая частота среза НСТ fжНСТ = 125 кГц, запас по Приведены ЛАЧХ и ФЧХ числителя WЧ j и ( ) фазе НСТ = 50° и граничные значения ординат составляющих его слагаемых WЧ1 j и WЧ2 j ( ) ( ) среднечастотного участка ЛАЧХ Lm НСТ = ±17 дБ.

согласно выражению (19) для разных коэффициентов Требования к динамическим свойствам ИСТ можKУС1 и KУС2 (рис. 5):

но выбрать исходя из следующих соображений. ИСТ должен ограничить ток НРЭ до того, как температура LЧ = 20lg WЧ j ; (32) ( ) ( ) ( ) кристаллов транзисторов НРЭ достигнет максимально допустимой. Например, для НРЭ, состоящего из Ч = arg WЧ j. (33) ( ) ( ) ( ) восьми полевых транзисторов IRF740N и при максимальном токе IНРЭ = 25А, время регулирования ИСТ На частоте пересечения (рис. 5, а) наблюдается редолжно составлять TрИСТ 5мс. Перерегулирование зонансный провал на ЛАЧХ и скачок на ФЧХ, так как условие (28) не выполняется. В этом случае для обес- ИСТ не должно быть большим, так как оно может печения устойчивости контура НСТ необходимо су- приводить к перегрузке НРЭ. Для перерегулирования ИСТ = 20 % вычислены желаемая частота среза для щественно уменьшить частоту среза и, следовательно, быстродействие НСТ. Выполнение условия (28) ИСТ fжИСТ = 250Гц, запас по фазе ИСТ = 50° и граничуменьшает глубину провала на ЛАЧХ и величину ные значения ординат среднечастотного участка скачка на ФЧХ (рис. 5, б), что позволяет обеспечить ЛАЧХ Lm ИСТ = ±17 дБ.

а б Рис. 5. ЛАЧХ и ФЧХ числителя и слагаемых числителя ПФ разомкнутого контура НСТ:

а – при KНСТ = 400, KУС1 = 2,2, KУС2 = 50; б – при KНСТ = 400, KУС1 = 41, KУС2 = 2, Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева а б Рис. 6. ЛАЧХ и ФЧХ ПФ скорректированных разомкнутых контуров ИСТ (а) и НСТ (б) и корректирующих устройств (КУ) Поскольку нескорректированные ИСТ и НСТ не Методами теории автоматического управления прообладают требуемыми запасами устойчивости, то не- водят расчет корректирующих устройств, обеспечиобходима коррекция частотных характеристик. Ана- вающих заданные показатели качества переходного лиз показал, что обеспечение устойчивости и требуе- процесса.

мого качества регулирования относительно просто В скорректированном контуре ИСТ частота среза достигается применением последовательных коррек- fИСТ = 37 кГц, запас по фазе ИСТ = 83°. В скорректиротирующих устройств интегро-дифференцирующего ванном контуре НСТ частота среза fНСТ = 190 кГц, типа (рис. 6).

запас по фазе НСТ = 87°. Переходные процессы На основании изложенного авторами предложена в НУРТ (рис. 7) при набросе и сбросе тока IВИЭП, полученследующая методика динамического синтеза нагруные в результате моделирования в пакете Micro-CAP, зочных устройств рекуперационного типа:

удовлетворяют предъявляемым требованиям.

1. Исходя из заданной ошибки стабилизации тока ВИЭП выбирают коэффициент KНСТ разомкнутого контура НСТ согласно выражению (21).

2. Исходя из заданной ошибки стабилизации тока, протекающего через НРЭ, выбирают коэффициент KИСТ разомкнутого контура ИСТ согласно выражению (22).

3. Строят ЛАЧХ и ФЧХ слагаемых числителя ПФ разомкнутого контура НСТ на основе выражений (32), (33) и определяют разность фаз 1–2 на частоте пересечения п.

4. Если разность фаз 1–2 не удовлетворяет условию (28), то с помощью выражения (29) определяют Рис. 7. Переходные процессы в системе ВИЭП–НУРТ ж желаемую частоту пересечения п ЛАЧХ слагаемых Разработанная методика динамического синтеза числителя ПФ разомкнутого контура НСТ.

нагрузочных устройств рекуперационного типа по5. С помощью выражения (30) находят коэффицизволяет проектировать НУРТ с требуемыми динамиенты KУС1, KУС2 усилителей-сумматоров, обеспечическими характеристиками и качеством переходных вающих пересечение ЛАЧХ слагаемых числителя ПФ процессов.

ж разомкнутого контура НСТ на желаемой частоте п.

При этом уменьшается статический коэффициент пеБиблиографические ссылки редачи KИСТ разомкнутого контура ИСТ. Если требо- 1. Мизрах Е. А., Лобанов Д. К. Энергосберегаювание обеспечения заданной точности стабилизации щее нагрузочное устройство для испытаний систем тока НРЭ критично, то можно увеличить границы электропитания постоянного тока // Вестник СибГАУ.

интервала, указанного в выражении (28), в который 2010. Вып. 6 (32). С. 56.

должна попадать разность фаз 1–2, на 20 %. На 2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемопрактике это не оказывает существенного влияния на техника : пер. с нем. М. : Мир, 1982.

вид ЛАЧХ и ФЧХ ПФ разомкнутого контура НСТ.

3. Попов Е. П. Теория линейных систем автомати6. Исходя из технических требований, предъявческого регулирования и управления. М. : Наука, ляемых к испытательному комплексу, задают требо1989.

вания к динамическим характеристикам НСТ и ИСТ.

Авиационная и ракетно-космическая техника E. A. Mizrakh, D. K. Lobanov DYNAMIC SYNTHESIS OF DC LOAD WITH ENERGY RECUPERATION INTO POWER NETWORK OF SPACECRAFT POWER SUPPLY SYSTEM TEST COMPLEX The method of dynamic synthesis of DC load with energy recuperation into power network of spacecraft power supply system test complex has been developed.

Keywords: energy-efficiency, DC load, recuperation.

© Мизрах Е. А., Лобанов Д. К., УДК 621.396.962.В. А. Фельк, Ю. С. Воронцов, А. Н. Фомин, А. И. Ступников ИЗМЕРЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЭФФЕКТА ДОПЛЕРА Предложена методика высокоточного измерения дальности с использованием модифицированного эффекта Доплера.

Ключевые слова: эффект Доплера, фазовая автоподстройка частоты.

Измерение абсолютного значения дальности мож- c D + d = n, (2) но реализовать путем осуществления приращения 2( f +f ) частоты излученного радиосигнала при условии, что где d – приращение дальности.

фаза принятого сигнала от переотражающей антенны Из соотношений (1) и (2) получаем выражение для в точке излучения исходного радиосигнала будет стаприращения дальности d :

ционарна. Это условие можно выполнить за счет изменения частоты исходного радиосигнала таким обcn cn cnf - cnf - cnf cnf d =- = -. (3) разом, чтобы разность фаз принимаемого сигнала от 2( f +f ) 2 f 2( f +f ) f 2 f переотражающей антенны и исходного радиосигнала была равна нулю. Данный принцип измерения можно Последнее выражение представим в обобщенном реализовать, используя генератор исходного радио- виде:

сигнала, которым будет управлять устройство фазоd f =-. (4) вой автоподстройки частоты (ФАПЧ) по сигналу расD f согласования, принимаемого от переотражающей анОписание экспериментальной установки.

тенны [1]. Особенность метода заключается в том, что Современные цифровые синтезаторы частоты гигаможно измерять абсолютную дальность с точностью герцового диапазона обеспечивают шаг перестройки менее длины волны.

частоты 100 Гц и менее, что позволяет использовать Теоретическое обоснование метода. Измеряемое их в предложенном методе [2]. В лабораторных услорасстояние D определяется по соотношению:

виях макет локатора приведен в масштабе расстояний c 1 : 200, что позволяет осуществить работы в пределах D == (n + ), (1) 2 f 360° 2 помещения лаборатории на малых мощностях излучения с использованием приборов общего назначегде c – скорость распространения электромагнитной ния: осциллографа С1–91 и анализатора спектра СК4–59.

волны; f – частота генератора управляемого напряЗначения приращения частоты на 1 мм перемещения жением (ГУН); – полная фазовая задержка;

антенны ретранслятора согласно выражению (4) составит 600 кГц, что с достаточной точностью измеря – длина волны; n – целая часть фазовой задержки ется анализатором спектра СК4–59. Осциллографом сигнала.

С1–91 регистрируется огибающая принимаемого сиг- 360°n Здесь введено обозначение =, нала с выхода синхронного детектора.

360° На выходе генератора имеем сигнал частотой 2,85 ГГц с диапазоном перестройки 15 МГц и мощноn =.

360° стью 5 мВт. Нагрузкой генератора является микропоРабота ФАПЧ при использовании интегрального лосковый полуволновой вибратор, расположенный закона регулирования обеспечивает значение = 0 за в фокусе параболического отражателя диаметром 1 м, счет изменения частоты ГУН f, поэтому получаем: что обеспечивает коэффициент антенны равный 30 дБ.

Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева В макете принимаемый сигнал от переотражателя ным генератором. Электрическая схема ретранслятодетектируется фазовым детектором, усиливается на ра приведена на рис. 3.

70 дБ и после синхронного детектирования наблюда- Импульсный генератор выполнен на транзисторах VT1-VT2 и представляет собой симметричный мульется на экране осциллографа С1–91 (рис. 1, 2).

тивибратор. Частота генерирования составляет 300 Гц.

Генератор макета выполнен на транзисторе VTКоммутируемая нагрузка на Pin-диоде обеспечивает (типа КТ640) по схеме емкостной трехточки с заземпереключение фазы сигнала отражения на 180°, ленным коллектором. Синхронное детектирование это позволяет идентифицировать сигнал ретранслятосигнала осуществляется на базовом переходе транзира от сигналов окружающих объектов, подвижных стора VT1 и усиленный сигнал этим же транзистором и неподвижных.

снимается с его коллектора и подается на двухкаскадЭкспериментальная проверка метода. Методика ный полосовой усилитель с коэффициентом усиления лабораторных испытаний заключается в регистрации 80 дБ и затем на выход. Перестройка генератора осуприращения несущей частоты генератора в зависимоществляется изменением коллекторной емкости трансти от величины перемещения положения ретранслязистора VT1 путем изменения тока коллектора R1.

тора до локатора.

Нестабильность генератора не превышает 100 кГц.

Ноль фазы отраженного сигнала регистрируется на Антенна ретранслятора представляет собой параосциллографе С1–91, а частота сигнала излучения болическое зеркало диаметром 1 м, в фокусе которой и его мощность – анализатором спектра СК4–59. Расрасположен коммутируемый полуволновой микропостояние между антеннами устанавливается равным лосковый вибратор. Коммутируется вибратор Pin5 м. Параболические отражатели не используются, диодом Д1, обеспечивающим короткое замыкание а антеннами являются полуволновые микрополосковибратора тока Pin-диода 10 мА и холостой ход вые вибраторы. Величина перемещения ретранслятора измеряется линейкой со шкалой нониуса (исполь( Rpin > 1 кОм ) при обратном напряжении на Pinзована готовая механическая часть от волноводной диоде, равном 10 В. Управляется Pin-диод импульсизмерительной линии).

Рис. 1. Структурная схема макета:

ГУН – генератор управляемый напряжением; ФД – фазовый детектор; УС – усилитель;

СД – синхронный детектор; И – точка индикации огибающей выходного сигнала СД;

К – коммутатор переизлучающей антенны, установленной на точке переизлучения Рис. 2. Принципиальная схема макета Авиационная и ракетно-космическая техника Рис. 3. Электрическая схема ретранслятора Таблица Результаты испытаний макета № цикла d, мм 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 измерения 1 f, МГц 0 1,200 2,450 2,600 4,750 6,000 7,250 8,400 9,650 10,800 12,2 f, кГц 0 1,250 2,400 3,700 4,800 5,900 7,100 8,400 9,600 10,850 11,3 f, кГц 0 1,200 2,400 3,600 4,800 5,950 7,150 8,300 9,550 10,800 12,Таблица Результаты экспериментальных исследований l, мм 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 U, мВ 80 180 200 200 80 100 0 140 200 220 200 100 0 100 180 Частота генератора сигнала устанавливается вруч- тора должен быть не более 1 кГц. Реализацию режима ную с помощью потенциометра R1 (см. рис. 2). Коли- ФАПЧ целесообразно осуществить с использованием чество циклов измерений равно трем при шаге d = 2 мм микроЭВМ.

в диапазоне изменений d = ±10 мм относительно зад- него положения, устанавливаемого по нулю фазы сигнала на средней несущей частоте. Результаты испытаний приведены в табл. 1 при начальной частоте генератора сигнала, равной 2 840 МГц, что соответствует d = 0.

Согласно табл. 1, погрешность измерения величины приращения d антенны ретранслятора составляет менее 0,5 мм. Расстояние между антеннами увеличено до 21 м. Уровень шума – 20 мВ. Результаты эксперимента представлены в табл. 2. Расчетная точность метода измерения абсолютной дальности, реализованного на описанной установке, составляет ~0,01 мм.

По зависимости выходного напряжения от прира- Рис. 4. Зависимость выходного напряжения от приращения расстояния щения расстояния построен график (рис. 4).

Pages:     | 1 |   ...   | 33 | 34 || 36 | 37 |   ...   | 65 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.