Разработка методов демодуляции сигналов на основе динамической модели для систем управления распределенными объектами

• Автор: Коекин, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЙ
1Л. Описание модели в пространстве состояний
1.2. Представление основных сигналов в виде выхода модели в ПС
1.3. Методы комбинации сигналов и соответствующие комбинации сис
тем в пространстве состояний
1.4. Преобразование моделей и понятие эквивалентности
1.5. Характеристики сигналов и динамических систем
1.6. Характеристики динамических систем
1.7. Постановка задачи исследования
1.8. Выводы по первой главе
2. МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЙ
2.1. Общие положения
2.2. Амплитудная модуляция и манипуляция
2.3. Угловая модуляция и манипуляция
2.4. Выводы по второй главе
3. ОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИХ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛЬЮ В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЙ
3.1. Оптимальный алгоритм приема при использовании модели сигнала в пространстве состояний
3.2. Упрощение алгоритма фильтрации
3.3. Расчет вероятности ошибки
3.4. Фазовая манипуляция
3.5. Частотная манипуляция
3.6. Амплитудная манипуляция
3.7. Выводы по третьей главе

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ
РАСПРЕДЕЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ LONWORKS
4 Л. Постановка задачи управления
4.2. Сети управления LONWORKS
4.2.1. Микроконтроллер Neuron
4.2.2. Протокол LonTalk
4.2.3. Реализация методов на базе сети управления LonWorks
4.3. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Исследования в области оптимального приема начинались с первых работ В.А. Котельникова о потенциальной помехоустойчивости и Д. Миддлтона. Большой вклад в развитие этой теории внесли отечественные ученые А.А Харкевич, JI.C. Гуткин, Л.М. Финк, Б.Р. Левин, В.И. Тихонов и многие другие [1 - 7]. Среди зарубежных ученых можно отметить фундаментальные работы К. Шеннона, Г. Ван Триса, Э.Д. Витерби [8-11].
В то же время параллельно развивалась теория оптимального управления системами. Выдающийся вклад в развитие теории внесли такие зарубежные ученые как Р. Винер, Р.Э. Калман и P.C. Бьюси, а также отечественные ученые: Р.Л. Стратонович, B.C. Пугачев, И.Н. Синицын [12 - 15].
Многие задачи, решаемые в теории оптимального приема и теории оптимального управления, были тесно связаны между собой. Однако, до сих пор, в теории связи используются методы модуляции и демодуляции, изобретенные еще в начале развития систем связи и базирующиеся на модуляции параметров синусоидальной несущей.
С внедрением методов цифровой передачи информации, с использованием быстродействующих процессоров появилась возможность внедрения более сложных методов модуляции и демодуляции сигналов. Более того, в настоящее время системы связи и системы управления все больше используются как единый комплекс для управления сложными системами.
Так как современные системы управления базируются на основе представления управления моделью в пространстве состояний, то возникла необходимость в разработке методов модуляции и демодуляции, позволяющих также использовать такие модели. Это позволит упростить систему передачи и приема и в целом сэкономить ресурс систем связи путем передачи не информации, а знаний о поведении объектов управления.
Все это делают диссертационную работу весьма актуальной.

у 2(к) = С2х2(к).
Рассмотрим случай, когда матрицы С,, С2 и В2 единичные. В этом случае системы можно представить как
х1(к + 1) = А1х1(к), (1-53)
х2(£ + 1) = А2х2(к) + А,х,(А:). (1-54)
Подставив в (1.54) вектор состояния модели (1.53) на к-м шаге, получим
х20 + 1) = А2х20) + А,х,(к). (1.55)
Возьмем г-преобразование уравнения (1.55), в результате получим: гХ2(г) - гх2(0) = А2Х2(г) +

(д1-А2)Х2(д) = А1Х1(д) + дх2(0), где введены обозначения Z[xx (к)} = X, (г), Z {х2 (А:)} = Х2 (г).
Выход системы в операторной форме вычисляется как:
Х2 (2) = (Л - А2)-' А, X, (г) + (Л - А2 )-' гх2 (0).
Если Х2(0) = 0, то
Х2 (г) — (д1 - А2 )-1 А, X, (г). (1.56)
Из (1.56) можно найти функцию передачи второй системы как
Я(г) = Ь1£1 = (г1-А2)-'А|.
А,(д)
Таким образом, фундаментальная матрица второй системы
Ф2(г) = (д1-А2Г1А1 (1.57)
Вычислив обратное г-преобразование (1.57), получим импульсную характеристику дискретной линейной системы 2:
к2(п,к) = А2п~кАх рдяп>к. (1.58)