Метод синтезу радіотехнічних cлідкувальних систем високої точності з розділеними процедурами управління і фільтрації

Abstract

UK: Актуальність. У комбінованих системах автоматичного управління (САУ) з принципом керування за збуренням виникають труднощі контролю збурень у деяких об’єктах радіотехнічних систем та дещо менша точність. Це особливо помітно, коли на об’єкт діє кілька рівноцінних збурень, врахування яких потребує підвищення складності і зменшення надійності САУ. А нехтування різко знижує точність системи. Тому є необхідність у розробці методу синтезу радіотехнічних слідкувальних систем, який усуває вказані недоліки. Мета. Розробка методу синтезу автоматичних слідкувальних систем високої точності із розділеними процедурами управління та фільтрації в умовах, коли величина, яка управляється, не вимірюється (вхідний корисний вплив), при наявності збурень для побудови слідкувальних систем (особливо радіотехнічних, де вхідна корисна дія не вимірюється, а тому комбіноване управління не можливе). Метод. Для досягнення мети дослідження використовувалися методи теорії автоматичного управління. Результати. Показано, що в слідкувальних САУ, які працюють за відхиленням існує протиріччя між умовами роздільного синтезу фільтра оцінювання (зглажування) і фільтра (регулятора) управління. Запропоновано рішення задачі управління і оцінювання в рамках двоконтурних систем, еквівалентних комбінованим системам. Другий контур можна представити добутком зворотної передаточної функції за помилкою першого контуру на передаточну функцію регулятора, охопленого позитивним зворотнім зв’язком, а також на зворотну передаточну функцію об’єкту управління без інтегруючих ланок. Запропоновано замість розімкнутого регулятора застосувати фільтр оцінювання з передаточною функцією замкнутого фільтра для отримання оцінки. Характеристичний поліном двоконтурної системи автоматичного управління виключає вплив стійкого фільтра оцінювання другого контуру на стійкість всієї САУ. Поліном чисельника передаточної функції за помилкою повинен мати різницю поліномів, що забезпечує досягнення інваріантності. Двоконтурна САУ являється еквівалентною комбінованій, так як в ній забезпечується: інваріантність помилки відносно задавальної дії без безпосереднього її вимірювання; cтійкість першого контуру при стійкому другому контурі. Синтезована двоконтурна САУ, еквівалентна комбінованій. Розрахований та побудований фільтр оцінювання, проведений аналіз впливу цього фільтра на астатизм САУ (тобто на її точність). Висновки. Наукова новизна розробленого методу синтезу автоматичних слідкувальних систем високої точності із розділеними процедурами управління та фільтрації в умовах, коли величина, яка управляється, не вимірюється при наявності збурень полягає в тому, що еквівалентність комбінованим системам, на відміну від методів диференціальних зв’язків, досягається не трьома, а двома контурами управління. Практична значущість полягає в тому, що запропонований метод доцільно застосовувати для побудови слідкувальних радіотехнічних систем, де вхідна корисна дія не вимірюється при наявності зовнішніх впливів та збурень, в системах управління літальними апаратами. EN: Context. In combined automatic control systems (ACS) with the principle of control by disturbance, there are difficulties in controlling disturbances in some objects of radio engineering systems and somewhat lower accuracy. This is especially noticeable when the object is affected by several equal disturbances. Taking them into account requires increasing the complexity and reducing the reliability of the ACS. And neglect sharply reduces the accuracy of the system. Therefore, there is a need to develop a method of synthesis of radio technical tracking systems that eliminates the indicated shortcomings. Objective. The article presents a synthesis method for high precision radio tracking systems, which are equivalent to combined systems with split control and filtering procedures when the entry useful (preset) action, which is not measured and external disturbances and interferences are present simultaneously. Method. Methods of automatic control theory were used to achieve the goal of the research. Results. It has been demonstrated that there is a conflict between the conditions for split synthesis of the evaluation (smoothing) filter and the control filter (regulator) in automatic tracking control systems operating with deviation. The article offers a solution to the problem of control and evaluation in the framework of two-circuit systems, which are equivalent to combined systems. The second circuit can be presented as a product of a reverse transfer function with an error in the first circuit to the transfer function of Controller, which has a positive feedback from the operator, as well as the reverse transfer function of the control object without integrating links. It is proposed to use for evaluation an evaluation filter with closed filter transfer function instead of an open regulator. The characteristic polynomial of a two-circuit automatic control system (ACS) excludes the influence of the stable second-circuit evaluation filter on the stability of the entire ACS. The polynomial of the numerator of the transfer function must have the difference of polynomials by error, which ensures the achievement of invariance. A double-circuit ACS is equivalent to a combined one, since it provides the following: invariance of the error with respect to the preset action without directly measuring it; stability of the first circuit with a stable second circuit. The synthesized double-circuit ACS is equivalent to a combined one. The author has calculated and constructed the evaluation filter, the influence of this filter on ACS astatism (i. e., on its accuracy) has been analyzed. Conclusions. The scientific novelty of the developed method of synthesis of high-precision automatic tracking systems with separate control and filtering procedures in conditions where the controlled value is not measured in the presence of disturbances is as follows. Equivalence to combined systems, in contrast to the methods of differential connections, is achieved not by three, but by two control loops. The practical significance lies in the fact that the proposed method is advisable to use for the construction of surveillance radio engineering systems, where the input useful effect is not measured in the presence of external influences and disturbances. In aircraft control systems.