Система фазовой автоподстройки частоты - Курсовая работа

1) Разработать систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). 2) Технические требования: 2.1 Принять ФНЧ в виде последовательно соединенных форсирующего звена с постоянной времени Т2 и инерционного звена с постоянной времени Т1;коэффициент передачи ФНЧ-. 2.3 Принять ПГ и УЭ в виде безинерционных звеньев с коэффициентами передачи и . 2.4 ФАПЧ должна обеспечивать полосу пропускания (0…?n), ?n=240 1/c показатель колебательности M=1,5; запас устойчивости по усилению ; ошибку системы относительно входа не более 0,01. 3.3 Выбрать коэффициент передачи системы и постоянной времени ее составляющих, удовлетворяющие техническим требованиям.Система ФАПЧ является системой автоматического регулирования или следящей системой, частота настройки которой определяется частотой управляющего сигнала, а сигналом рассогласовния является разность фаз управляющего сигнала и сигнала обратной связи. В связи с тем, что настройка осуществляется по разности фаз, система является астатической по отношению к частоте. Системы ФАПЧ начали использоваться в 1932 г для синхронного детектирования и демодуляции радиосигналов в составе контрольно-измерительных схем и систем дистанционной телеметрии. Сейчас, когда появились интегральные микросхемы, системы ФАПЧ могут обеспечить надежную высококачественную работу и в то же время быть малогабаритными, потреблять небольшую мощность. Объектом управления в системе ФАПЧ является ПГ, частота колебаний (или фаза) напряжения, которого изменяется в зависимости от напряжения, вырабатываемого управляющим элементом (УЭ), при этом напряжение ПГ остается неизменным.Блок позволяет выполнить операцию интегрирования уравнения: Возмущение n(t) учитывает влияние на качество работы системы флюктуационной составляющей напряжения, воздействие ??г - влияние нестабильности частоты ПГ. Или: Из этого выражения следует, что если начальное рассогласование частот от эталонного генератора и ПГ ?н будет скомпенсировано ?гу, то частота сигнала с эталонного генератора кажется равной частоте сигнала с ПГ. Имеющая размерность круговой частоты, определяет максимальное допустимое начальное рассогласование частот, которые могут скомпенсировано в системе ФАПЧ, эту величину называют полосой удержания системы. В установившемся режиме разность фаз ? - постоянная величина, поэтому частота сигнала с ПГ равна частоте сигнала с эталонного генератора, т.е. ошибка стабилизации частоты сигнала ПГ равна нулю. Тогда ее передаточная функция будет: Передаточная функция фазового детектора по определению имеет вид: Подстраиваемый генератор и управляющий элемент согласно заданию в виде безинерционных звеньев, тогда их передаточные функции имеют вид: Так как все звенья в цепи включены последовательно, то передаточная функция системы ФАПЧ для разомкнутого состояния имеет следующий вид: Где: Коэффициент передачи системы ФАПЧ;Выберем коэффициент передачи системы и постоянные времени ее составляющих, удовлетворяющих техническим требованием и условиям устойчивости системы с использованием критерия Гурвица. Устойчивость характеризует способность системы возвращаться в состояние равновесия после исчезновения внешних сил, которые вывели ее из этого состояния. Для оценки устойчивости системы воспользуемся критерием Гурвица. С этой целью характеристическое уравнение запишем в виде: Для нашей системы это: Чтобы составить матрицу Гурвица воспользуемся следующим порядком: В левом верхнем углу матрицы записывается коэффициент ап-1, по главной диагонали располагаются коэффициенты с младшими индексами в порядке уменьшения от ап-1 до а0.. Тогда для системы ФАПЧ матрица Гурвица будет иметь вид: Условия устойчивости: 1).Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) определяет зависимость от частоты отношения амплитуды сигнала на выходе системы к амплитуде сигнала на входе. Фазочастотная характеристика (ФЧХ) устанавливает зависимость сдвига фаз между входным и выходным сигналами, и определяется: Логарифмические частотные характеристики включают в себя построенные отдельно на одной плоскости логарифмическую амплитудную характеристику (ЛАХ) и логарифмическую фазовую характеристику(ЛФХ). По оси абсцисс откладывается угловая частота в логарифмическом масштабе, а по оси ординат откладывается модуль в децибелах.2 - Логарифмическая амплитудная характеристика: Расчетные значения: с-1 с-1 с-1 Из графика получим: То есть имеем совпадение: График ЛФХ.На переходные процессы в МИС накладываются определенные ограничения, связанные с особенностями работы систем. Например, в системах управления курсом торпеды не допускаются большие углы отклонения от заданного курса, т.к. может произойти потеря эхо-сигнала от цели в процессе самонаведения. Для повышения надежности работы ограничивается число колебаний в переходном процессе при изменении заданного курса.

Содержание

Задание на курсовой проект

Введение

1. Структурная схема

1.1 Анализ работы системы ФАПЧ по структурной схеме (рис.1)

2. Передаточные функции системы: разомкнутой системы Wp(p), замкнутой системы W3 (р), ошибки We (p)

3. Выбор коэффициента передачи системы и постоянных времени ее составляющих

4. Частотные характеристики системы: ЛАХ, ЛФХ

5. Переходной процесс в системе ФАПЧ

6. Разработка схемы электрической принципиальной ФД и ФНЧ

Выводы

Список используемой литературы

Приложение