Анализ частотных составляющих сигнала

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….4

1 Анализ технического задания……………………………………………………5

2 Конструкторская часть …………………………………………………………..6

2.1 Алгоритм получения случайного числа, распределенного по нормальному закону………………………………………………………………………………..6

2.2 Разработка формирующего фильтра…………………………………………..8

2.3 Разработка математической модели тестового сигнала…………………..….9

2.4 Разработка структуры и математической модели полосового фильтра…...10

2.5  Разработка структуры и математической модели регулятора……………..15

2.6 Разработка программного обеспечения……………………………………...16

2.7 Результаты математического моделирования……………………………….18

Заключение………………………………………………………………………...22

Список использованных источников…………………………………………….23

Приложение..............................................................................................................24

ВВЕДЕНИЕ

Бортовые приборы управления на подвижном объекте (ПО) выполняют три функции:

1. Задают информацию о положении конечной точки траектории ПО.

2. Реализуют заданные законы управления (Дифференцирование, интегрирование, нелинейные преобразования).

3. Согласуют системы координат, например, земную и связанную с ПО.

В данной курсовой работе рассмотрена обработка сигнала, несущего информацию о заданной точке, суммированную с сигналом об угловом положении подвижного объекта.

Такая ситуация встречается в системах так называемой связанной модуляции. Такие системы впервые разработаны в КБП (г. Тула). Появление систем такого класса в своё время решило важнейшую техническую задачу разработки эффективных и недорогих систем высокоточного оружия. Впервые аппаратура выделения координат (АВК) использовалась не только для определения положения ПО, но также для измерения с большой точностью его углового положения. Таким образом, из состава бортовой аппаратуры управления был исключён гироскоп крена, который по тем временам был самым дорогостоящим элементом ПО [1].

Сигнал на выходе АВК содержит информацию о положении центра масс ПО и синусоидальный сигнал, пропорциональный синусу угла крена. В задачи курсовой работы входит разработка узкополосного фильтра, обеспечивающего выделение синусоидальной составляющей сигнала с минимальными фазовыми искажениями. Такое требование обусловлено тем, что фазовое искажение сигнала крена приводит к возникновению связи каналов управления, вплоть до срыва наведения ПО.

На выходе АВК могут присутствовать помехи, обусловленные флуктуациями атмосферы, шумами электронной аппаратуры и ошибками системы слежения. Эти помехи являются случайными с нормальным законом распределения. Кроме того, в сигнале могут присутствовать методические помехи, соответствующие принятому методу выделения координат ПО (например, плоско-параллельным движением рамки с модулирующими растрами).

Ввиду того, что вращение ПО вокруг оси крена может быть неравномерным вследствие, например, изменения его продольной скорости, разрабатываемый фильтр должен изменять свою резонансную частоту в соответствии с частотой полезного сигнала.

Узкополосный фильтр должен быть реализован на цифровых элементах, что положительно скажется на габаритах бортовой аппаратуры управления.

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

В качестве исходных данных заданы частота и амплитуда полезного сигнала (сигнала крена), частота и амплитуда методической (гармонической) помехи и среднеквадратическое отклонение (СКО) шума, распределённого по нормальному закону в заданной полосе.

Необходимо разработать цифровой полосовой фильтр, настраиваемый автоматически на частоту полезного сигнала. Метод настройки указан в задании и предполагается периодометрическим, то есть в процессе работы системы определяется временной интервал между минимумами и максимумами входного сигнала и по ним определяется резонансная частота полосового фильтра.

Фильтр имеет второй порядок, то есть два параметра - полосу пропускания и резонансную частоту. Полосы пропускания необходимо определить из обеспечения необходимого уровня помех на выходе фильтра.