Анотація до роботи:

Кирпач Л.А. Підвищення швидкодії систем фазового автопідстроювання за допомогою розімкнених компенсаційних каналів управління. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.13 – радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій.

Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова, м. Одеса, 2004 р.

Дисертація присвячена підвищенню швидкодії систем фазового автопідстроювання за допомогою розімкнених компенсаційних каналів управління (РККУ).

Виконано аналіз шляхів зменшення перехідної складової похибки систем ФАП і показано, що умова інваріантності перехідної похибки застосовується і для систем ФАП. Показана можливість досягнення квазіінваріантності перехідної похибки комбінованої системи ФАП при збереженні порядку астатизму і різних місцезнаходженнях інтегруючої ланки у замкненому контурі. Запропонована методика синтезу оператора РККУ комбінованої системи ФАП за умови компенсації початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки при врахуванні умови фізичної реалізуємості оператора зв’язку. Запропонована методика синтезу оптимальних параметрів фізично реалізуємого зв’язку по задавальному діянню комбінованих систем ФАП з умови мінімізації квадратичних інтегральних оцінок. Отримані нові результати дослідження впливу умов фізичної реалізуємості оператора зв’язку на мінімум квадратичної і покращеної квадратичної інтегральної оцінок. Показано, що при наявності обмежень на квадратичні інтегральні значення швидкості і прискорення управляємої величини комбіновані системи ФАП володіють більш широкими можливостями мінімізації квадратичної інтегральної оцінки, ніж системи з управлінням по відхиленню. Запропонована методика оцінки чутливості оптимальних за швидкодією систем ФАП до варіацій параметрів об’єкта управління.

Сукупність наукових положень, сформульованих і обгрунтованих у дисертаційній роботі, складає вирішення задачі підвищення швидкодії систем ФАП за допомогою розімкнених компенсаційних каналів управління у класі комбінованих систем, призначених для фільтрації несучої і кутової демодуляції в когерентних системах зв’язку,

13

а також в апаратурі зв’язку для здійснення тактової синхронізації і усунення фазових зсувів у підсилювачах та інших пристроях.

Основними результатами дисертаційної роботи є розробка структур систем ФАП з розімкненими компенсаційними каналами управління, методик їх синтезу та аналіз систем ФАП високої точності і швидкодії.

У дисертації одержані наступні теоретичні і практичні результати:

1. Виконано аналіз шляхів зменшення перехідної складової похибки систем ФАП і показано, що умова інваріантності перехідної похибки застосовується і для систем ФАП. Виявлено можливість досягнення квазіінваріантності перехідної похибки комбінованої системи ФАП при збереженні порядку астатизму і різних місцезнаходженнях інтегруючої ланки в замкненому контурі.

2. Запропонована методика синтезу передаточної функції розімкненого каналу управління комбінованої системи ФАП з умови компенсації початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки при врахуванні умови фізичної реалізуємості оператора зв’язку.

3. Приведений приклад синтезу передаточної функції зв’язку по задавальному діянню у комбінованій системі ФАП і показано, що завдяки введенню компенсуючого зв’язку по задавальному діянню, тривалість перехідного процесу зменшилась у 8,6 рази.

4. На основі порівнювального аналізу показано, що у системах ФАП з комбінованим принципом управління є більші можливості зменшення квадратичної інтегральної оцінки, ніж у системах ФАП з принципом управління по відхиленню. Запропонована методика синтезу оптимальних параметрів фізично реалізуємого зв’язку по задавальному діянню комбінованих систем ФАП за умови мінімізації квадратичних інтегральних оцінок.

5. Запропонована методика визначення параметрів замкненого контуру системи ФАП з управлінням по відхиленню при мінімізації квадратичних інтегральних оцінок.

6. Отримані нові результати дослідження впливу умов фізичної реалізуємості оператора зв’язку на мінімум квадратичної і покращеної квадратичної інтегральної оцінок. Показано, що при синтезі зв’язку по задавальному діянню з умови мінімізації

квадратичної інтегральної оцінки додаткового зменшення цієї оцінки можна досягти вибором параметрів як чисельника, так і знаменника передаточної функції зв’язку.

7. Показано, що при наявності обмежень на квадратичні інтегральні значення швидкості і прискорення управляємої величини комбіновані системи ФАП володіють більш широкими можливостями мінімізації квадратичної інтегральної похибки, ніж

14

системи з управлінням по відхиленню. Оптимальні значення параметрів зв’язку по задавальному діянню залежать від міри обмеження і змінюються зі зміною останньої.

8. Показано, що так як квадратична інтегральна оцінка у комбінованій системі ФАП менша, ніж у системі ФАП з управлінням по відхиленню, то для реалізації можливості отримання високої точності у комбінованих системах необхідно пред’явити більш жорсткі вимоги до величин допусків на параметри елементів і їх стабільності під час експлуатації, ніж у системах ФАП з принципом управління по відхиленню.

9. Показано, що у синхронних режимах дискретна система фазового автопідстроювання забезпечує ефективне усунення фазових флуктуацій, не погіршуючи частими підстроюваннями короткочасну нестабільність частоти.

10. Для формування сигналів управління в оптимальних за швидкодією системах ФАП доцільно використовувати алгоритми усереднення з нескінченною пам’яттю та з постійним коефіцієнтом корекції.

11. Запропонована методика синтезу законів управління фазою у класі розімкнених, оптимальних за швидкодією системах ФАП. При цьому процедура синтезу законів управління фазою в оптимальних за швидкодією розімкнених системах ФАП складається з наступних етапів: визначення знаку стрибка фази (частоти) еталонного сигналу; вибір знаку першого інтервалу управління; визначення числовим методом моменту переключення Т₁ та моменту закінчення перехідного процесу Т₂; перевірка нерівності 0 < Т₁< Т₂; формування регулятором системи ФАП управляючого коду; перетворення цифрового коду в неперервну напругу.

12. Розроблені алгоритми синтезу оптимальних за швидкодією систем ФАП з постійним і змінним інтервалом квантування. Процедура синтезу оптимальних за швидкодією систем ФАП складається з наступних етапів: лінеаризація статичної характеристики цифрового фазового детектора та цифро-аналогового перетворювача, визначення відповідних коефіцієнтів передачі; вибір змінних стану системи. Опис об’єкту управління у змінних стану з урахуванням лінеаризованих перетворювачів; складання диференційних рівнянь стану (ключ розімкнено) та перехідних рівнянь стану (ключ замкнено) лінеаризованої системи; визначення вектора стану для кожного інтервалу квантування і розрахунок вхідних та вихідних сигналів регулятора на кожному інтервалі

за умови закінчення перехідних процесів за n інтервалів для об’єкта управління n-го порядку; визначення оптимальної передаточної функції та оптимального рекурентного алгоритму роботи цифрового регулятора дискретної системи фазового автопідстроювання.

15

13. Запропонована методика оцінки чутливості оптимальних за швидкодією систем ФАП до варіацій параметрів об’єкта управління, яка складається з наступних етапів: визначення можливих варійованих параметрів об’єкта управління; визначення вихідних координат (змінних стану) системи ФАП при номінальних (розрахункових) значеннях параметрів на кожному інтервалі квантування; визначення аналітичним або експериментальним шляхом функцій чутливості вихідних координат при номінальних значеннях параметрів; визначення варіацій вихідних координат системи на кожному інтервалі квантування при відхиленнях параметрів об’єкта управління; побудова перехідних процесів для варійованих координат системи, задання вимог на максимально припустимі відхилення параметрів об’єкта управління.

Результати дисертаційної роботи знайшли використання у розробках Українського науково-дослідного інституту зв’язку і впроваджені в навчальний процес Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій.

Публікації автора:

1. Нетудихата Л.І., Кирпач Л.А. Неперервні та цифрові системи фазової синхронізації.: Навчальний посібник – К.: УНДІЗ, 2001-86 с.

2. Нетудихата Л.І., Кирпач Л.А., Сторчак К.П. Методи фазової синхронізації в пристроях зв'язку: Навчальний посібник – К.:УНДІЗ, 2001 – 83 с.

3. Кирпач Л.А. Синтез оптимальных параметров связи по задающему воздействию систем ФАП из условия минимизации квадратичных интегральных оценок качества. – К.: ж-л “Зв’язок” №3, 2002 – С. 2 - 6.

4. Кирпач Л.А. Влияние отклонений параметров комбинированной системы ФАП на квадратичную интегральную оценку. – К.: ж-л “Зв’язок” №4, 2003 – С. 57-60.

5. Юдин А.К., Кирпач Л.А. Минимизация квадратичной интегральной оценки качества системы фазовой автоподстройки. – Праці УНДІРТ, №2 (34) – 3 (35), 2003. – С. 60-62.

6. Нетудыхата Л.И., Кирпач Л.А., Ламаш А.А. Квазиоптимальная двухсвязная система фазовой автоподстройки с ОСФАП, описываемой дифференциальным уравнением, содержащим производные в правой части. – Вісник Українського Будинку економічних та науково – технічних знань №1, 2003. – С.108-114.

7. Стеклов В.К., Кирпач Л.А., Нетудыхата Л.И. Минимизация среднеквадратической ошибки в комбинированных системах фазовой синхронизации. – Вісник Українського Будинку економічних та науково – технічних знань №1, 2003. – С.166-173.

8. Стеклов В.К., Катасова Н.В., Кирпач Л.А. Синтез передаточной функции связи по задающему воздействию в системе ФАП при наличии ограничений. – Харьков: ж-л “Радиотехника”, вып. 133, 2003.- С. 234-238.

9. Кирпач Л.А. Определение оптимальной передаточной функции системы фазовой автоподстройки из условия минимума среднеквадратической ошибки при неполной априорной информации о входных сигналах.- Наукові праці Донецького національного технічного університету, вип. 64, 2003. – С. 45-51.

10. Нетудыхата Л.И., Кирпач Л.А. Оптимальная по быстродействию двухсвязная система фазовой автоподстройки с дополнительной разомкнутой связью по задающему

16

воздействию. – Тезисы докладов МНК “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”, ХНУРЭ, 2003. – С. – 58 – 59.

11. Кирпач Л.А. Минимизация улучшенной квадратичной интегральной оценки. – Тезисы докладов МНК “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”, ХНУРЭ, 2003. – С. – 64 – 65.