Генераторные преобразователи повышенной чувствительности для систем управления и контроля

• Автор: Иванов, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 335 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 ЭФФЕКТ СВЕРХЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРИРУЕМЫХ КОЛЕБАНИЙ К ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

1.1 Структуры автоколебательных систем.

1.1.1 Автоколебательная система с однопетлевой обратной связью

1.1.2 Автоколебательные системы с двухпетлевой обратной связью

1.1.3 Комбинационные генераторы.

1.1.4 Синхронизируемые генераторы.

1.2 Эквивалентные ФЧХ разомкнутых систем

1.3 Полосный фильтр с нетипичной ФЧХ

1.4 Устойчивость автоколебательных систем в режиме

повышенной чувствительности.

1.4.1 Однопетлевой генератор в режиме повышенной
чувствительности
1.4.2 Генератор с многопетлевой обратной связью в режиме повышенной чувствительности.
1.4.3 Комбинационный генератор в режиме повышенной
чувствительности
2 СТРУКТУРЫ ГЕНЕРАТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В РЕЖИМЕ ПОВЫШЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
2.1 Преобразователи на базе однопетлевой АКС
2.1.1 Параметрические преобразователи с частотным выходом.
2.1.2 Параметрические преобразователи с фазовым выходом.
2.2 Преобразователи на базе двухпетлевой АКС
2.2.1 Параметрические преобразователи с частотным выходом.
2.2.2 Параметрические преобразователи с фазовым выходом.
2.3 Преобразователи на базе комбинационного генератора.
2.3.1 Преобразователи девиации частоты.
2.3.2 Преобразователи девиации частоты в девиацию фазы.
2.3.3 Преобразователи девиации фазы в девиацию частоты.
2.3.4 Преобразователи девиации фазы
2.3.5 Параметрические преобразователи с частотным выходом
2.3.6 Параметрические преобразователи с фазовым выходом.
3 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ ОДНО И ДВУХПЕТЛЕВЫХ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.
3.1 Характеристики преобразователей на базе генератора
с однопетлевой обратной связью
3.1.1 Параметрические преобразователи с частотным выходом.
3.1.2 Погрешности преобразователей с частотным выходом
3.1.3 Параметрические преобразователи с фазовым выходом.
3.1.4 Погрешности преобразователей с фазовым выходом
3.2 Характеристики преобразователей на базе генератора
с двухпетлевой обратной связью
3.2.1 Параметрические преобразователи с частотным выходом.
3.2.2 Погрешности преобразователей с частотным выходом
3.2.3 Параметрические преобразователи с фазовым выходом.
3.2.4 Погрешности преобразователей с фазовым выходом
3.2.5 Линеаризованная модель преобразователей на генераторе
с двухпетлевой обратной связью.
4 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ КОМБИНАЦИОННОГО ТРХЧАСТОТНОГО ГЕНЕРАТОРА.
4.1 Характеристики преобразователей девиации частоты
и девиации фазы на комбинационном генераторе
4.1.1 Характеристики преобразователей девиации частоты
4.1.2 Погрешности преобразователей девиации частоты
4.1.3 Характеристики преобразователей девиации частоты
в девиацию фазы
4.1.4 Погрешности преобразователей девиации частоты
в девиацию фазы
4.1.5 Характеристики преобразователей девиации фазы
в девиацию частоты.
4.1.6 Погрешности преобразователей девиации фазы
в девиацию частоты.
4.1.7 Характеристики преобразователей девиации фазы
4.1.8 Погрешности преобразователей девиации фазы.
4.2 Характеристики параметрических преобразователей
4.2.1 Характеристики параметрических преобразователей
с частотным выходом
4.2.2 Погрешности параметрических преобразователей
с частотным выходом
4.2.3 Характеристики параметрических преобразователей
с фазовым выходом
4.2.4 Погрешности параметрических преобразователей
с фазовым выходом.
ВЫВОДЫ.
5 КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.
5.1 Компьютерные модели преобразователей на генераторах
с однопетлевой обратной связью.
5.1.1 Исследование статических характеристик.
5.1.2 Исследование динамических характеристик
5.2 Компьютерные модели преобразователей на генераторах
с двухпетлевой обратной связью
5.2.1 Исследование статических характеристик
5.2.2 Исследование динамических характеристик
5.3 Компьютерные модели преобразователей
на комбинационных генераторах.
5.3.1 Исследование статических характеристик
5.3.2 Исследование динамических характеристик.
ВЫВОДЫ .
6 ЦИФРОВЫЕ ГЕНЕРАТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.
6.1 Выбор цифровых фильтров для генераторных
преобразователей.
6.2 Синтез цифровых фильтров с инвертированной ФЧХ для автоколебательных систем повышенной чувствительности.
6.3 Цифровые преобразователи на автогенераторах
с однопетлевой обратной связью
6.4 Цифровые преобразователи на комбинационном генераторе.
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Свойства этой автоколебательной системы во многом схожи со свойствами генератора с двухпетлевой обратной связью. Однако появляется возможность, варьируя свойства цепей взаимной связи, влиять на частоты генерируемых колебаний. Из всех возможных режимов работы рассматриваемой автоколебательной системы можно выделить три основных режима. Синхронный режим реализуется в области полос синхронизации. Они соответствуют взаимодействию колебаний с частотами, кратными частотам свободных колебаний в генераторах при отсутствии синхронизации. Режим биений реализуется в областях рядом с областями синхронизации. Он характеризуется модуляцией генерируемых колебаний. Режим свободных колебаний реализуется в областях, где полосы пропускания контуров генераторов не перекрываются. Частоты генерируемых колебаний практически не отличаются от частоты свободных колебаний. Как и в системах с многопетлевой обратной связью, разнообразие свойств автоколебательной системы достигается за счт амплитудного фактора. Изменение амплитуды сигнала синхронизации, так же как и изменение его частоты и начальной фазы, вызывает изменение частоты генерируемых колебаний. Этот эффект используется в функциональных преобразователях и модуляторах. Увеличение числа взаимно связанных генераторов позволяет реализовать режим генерации колебаний на комбинационных частотах, аналогичный режиму, имеющему место в комбинационном генераторе. Одновременно реализуются и синхронный режим, и режим биений. В режиме диапазонной перестройки частоты генерируемых колебаний амплитудный фактор позволяет повысить чувствительность угловых модуляторов и преобразователей. Однако одновременно и теряется важное потенциальное свойство генераторных преобразователей независимость частотнофазовых преобразований от амплитуды генерируемых колебаний. Частоту автоколебаний можно найти по эквивалентной ФЧХ автоколебательной системы при разомкнутой цепи обратной связи. Условие баланса амплитуд далее будем считать выполненным. Если генератор содержит один реактивный четырхполюсник с известной ФЧХ рис. ФЧХ с осью частот. В более сложных случаях необходимо найти эквивалентную ФЧХ, выполнив свртку цепи обратной связи к одному эквивалентному четырхполюснику. При каскадном соединении четырхполюсников их ФЧХ складываются. МаЛСАЭ. Параметры четырхполюсников взяты произвольно. На рис. Вариация этой частоты всегда меньше вариации резонансных частот четырхполюсников. В этом случае частота автоколебаний не может иметь повышенную чувствительность к управляющему воздействию. Рисунок 1. Эквивалентная ФЧХ. Результат сложения двух ФЧХ качественно меняется, если использовать второй четырхполюсник с нетипичной ФЧХ, например имеющей противоположный инвертированный наклон. Результат приведн на рис. У0 . Л а2 уР Л
Рисунок 1. Эквивалентная ФЧХ. Видно, что при смещении резонансных частот относительно друг друга, баланс фаз выполняется на частоте, лежащей вне полосы ограниченной резонансными частотами четырхполюсников. Этот эффект позволяет увеличить чувствительность частоты автоколебаний к вариации управляющего параметра. Сблизим значения добротности четырхполюсников и посмотрим, как это отразится на положении эквивалентной ФЧХ. На рис. Значение частоты, на которой выполняется условие баланса фаз, изменилось во много раз больше, чем отклонение резонансных частот четырхполюсников относительно друг друга. Рисунок 1. Эквивалентная ФЧХ. Сделаем добротности четырхполюсников одинаковыми и исследуем вид эквивалентной ФЧХ в данном случае рис. Так как в этом случае точки пересечения эквивалентной ФЧХ с осью частот нет, она сместилась либо в ноль, либо в бесконечность, то можно говорить о бесконечной чувствительности или о сверхчувствительности1 3. Наклон эквивалентной ФЧХ в области полосы пропускания может быть типичным, как это было выше, или нетипичным, в зависимости от соотношения добротностей четырхполюсников рис. Недостатками рассмотренных эквивалентных ФЧХ являются малые значения фазовых сдвигов в полосе пропускания четырхполюсников и стремление фазовых сдвигов к нулю вне полосы пропускания.