Инерционные методы обработки информации в комплексной системе измерения скорости ЛА - Курсовая работа

Задачей проектирования комплексной измерительной системы, состоящей из Доплеровского измерителя скорости и сноса и датчика воздушной скорости, является определение видов и параметров алгоритма обработки имеющейся измерительной информации. Без точного знания конкретных параметров невозможно автоматически регулировать полет ЛА или принимать экипажу правильные решения, поэтому именно точность измерительных систем безмерно важна. Процесс комплексирования системы состоит из нескольких этапов.При горизонтальном полете ЛА для обеспечения достаточно большой проекции вектора путевой скорости W на направление облучения и сохранения значительного отражения в направлении ДИСС применяют наклонное облучение земной поверхности: Рис.1. Доплеровский измеритель позволяет непосредственно определить скорость по спектру частот сигнала, отраженного земной поверхностью. Имея в виду, что каждой из N элементарных полосок соответствует доплеровский сдвиг частоты: Для всей облучаемой площади спектр отраженного сигнала можно представить последовательностью частот: Если отражающие свойства поверхности в пределах облучаемой площади одинаковы, то форма огибающей спектра определяется формой доплеровской направляющей антенны измерителя в вертикальной плоскости. Если вектор W горизонтален и составляет с осью направляющей антенны угол ? в горизонтальной плоскости и угол ?0 в вертикальной плоскости, то средняя частота спектра определяется как: При совмещении направления облучения в горизонтальной плоскости с вектором W угол ?=0 и приращение достигает максимума: доплеровский измеритель инерционный скорость Погрешности измерения скорости с помощью ДИСС:-Погрешности, вызванные креном ЛА.Этот метод применим к любым измерителям, в то время, как синтез оптимально-инвариантной системы может быть осуществлен в тех случаях, когда число полюсов передаточной функции по крайней мере одного измерителя не превосходит числа ее нулей. Такая схема получена из общей структурной схемы комплексной системы путем ограничения числа измерителей. Условие инвариантности такой схемы можно представить в виде: Достоинством схемы является возможность реализации преобразователя и фильтра каждого канала в одном устройстве, передаточная функция которого может быть всегда получена при любом соотношении между числом нулей и полюсов передаточных функций измерителей. Действительно, в соответствии со схемой имеем: С точки зрения точности схема с фильтром разностного сигнала эквивалентна схеме с параллельно фильтрацией. Но в схеме необходимо реализовать в отдельности преобразователи в каждом из каналов, что возможно лишь в случае, когда степени числителей передаточных функций обоих измерителей не ниже степени их знаменателя.Безынерционными называют системы, использующие метод обработки, при котором не учитываются прошлые показания измерителей на момент выработки оценки. В инерционных системах помимо структурной избыточности используется избыточность во времени, так как обрабатываются измерения, полученные не только в момент выработки оценки, но и хранящиеся в памяти системы результаты измерений на предыдущем интервале времени. Существует четыре основных вида синтеза комплексной системы: - Параметрический Под оптимальным синтезом понимается определение и структуры и параметров в отдельных каналах, исходя из условия минимума среднего квадрата ошибки.Регулярная ошибка не имеет нарастания по заданию, значит, вариант с астатизмом 2-го порядка не будет рассматриваться. Оптимально-инвариантный синтез с аппроксимацией белым шумом 1.039 7.511 3.848 0.013 3.861 Оптимально-инвариантный синтез без аппроксимации белым шумом 1.179 8.525 3.394 0.007875 3.402 Минимум суммарной дисперсии ошибки обеспечивается в параметрическом синтезе без АБШ, соответственно для расчетов выбираем его.Спектральная плотность ошибок определяется следующим образом: d? При подстановке корреляционных функций для первого канала: И для второго канала: Получим для первого канала: Для второго канала: По данным выражениям построены графики спектральных плотностей ошибок измерителей: ? S1(?) S2(?) S1(?)W1(j?)|2 S2(?) |W2(j?)|2Как известно, данные статистические характеристики связаны между собой прямым и обратным преобразованиями Фурье: Для получения стационарного процесса с заданными характеристиками, обычно используют метод формирующего фильтра, рассчитывая его таким образом, чтобы при подаче на вход фильтра процесса x(t) типа белого шума его выходной сигнал y(t) обладал необходимыми свойствами. Для получения передаточной функции Ф(р) такого фильтра спектральную плотность процесса подвергают факторизации, т.е. представляют ее в виде произведения двух комплексно сопряженных сомножителей, все нули и полюса первого из которых лежат в левой полуплоскости, а второго - в правой: Предполагается, что интенсивность порождающего белого шума x(t) равна единице. Корреляционная функция и спектральная плотность имеют вид: Осуществим факторизацию спектральной плотности. Для этого преобразуем выражение в знаменателе, представив его в виде

Содержание

Введение

1. Глава 1. Комплексная система

1.1 ДИСС

1.2 ДВС

1.3 Выбор и обоснование структуры комплексной инвариантной системы

2. Глава 2. Синтез инерционного алгоритма

2.1 Анализ методов оценки, выбор рабочего варианта с помощью компьютерного моделирования

2.2 Результаты компьютерного моделирования

2.3 Определение спектральных плотностей измерителей

2.4 Факторизация спектральных плотностей каналов

2.4.1 Факторизация по первому каналу

2.4.2 Факторизация по второму каналу

2.5 Определение дисперсий ошибки оценки

2.6 Оценка эффективности комплексирования

3. Глава 3. Исследование показателей качества

3.1 Робастность

3.2 Помехозащищенность

4. Глава 4. Классификация системы

4.1 Расчет системы классификации

4.2 Расчет времени переходного процесса

Заключение

Список литературы

Задачей проектирования комплексной измерительной системы, состоящей из Доплеровского измерителя скорости и сноса и датчика воздушной скорости, является определение видов и параметров алгоритма обработки имеющейся измерительной информации.

Без точного знания конкретных параметров невозможно автоматически регулировать полет ЛА или принимать экипажу правильные решения, поэтому именно точность измерительных систем безмерно важна. В проектируемой комплексной системе этот параметр будет определяющим.

Процесс комплексирования системы состоит из нескольких этапов. Сначала выбирается наиболее подходящая к заданию структура, потом метод оценки по определенному критерию, анализируется эффективность по каждому из каналов. После чего оценивается качество системы по параметрам робастности, помехозащищенности и достоверности.

В курсовом проекте рассматриваются инерционные методы обработки информации в комплексной системе измерения скорости ЛА. Инерционные системы используют для повышения точности измерения временную избыточность информации, то есть в процессе выработки оценки измеряемого параметра используются и результаты, полученные ранее. В ряде случаев это позволяет решить задачу повышения точности без использования структурной избыточности, то есть комплексирования. Недостатком таких методов являются сложные вычисления.