Презентация на тему "Основы радиолокации и построения ЗРК (ЗРС)"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Основы радиолокации и построения ЗРК (ЗРС)

  Дисциплина

• 
  Слайд 2

  Тема №9

  Автоматические системы РЛС Общие сведения об автоматических системах. Элементы автоматических систем. Занятие №1

• 
  Слайд 3

  Учебные и воспитательные цели:

  Изучить структурную схему САУ и принцип работы ее основных систем. Воспитывать у студентов дисциплинирован-ность и организованность в ходе занятия.

• 
  Слайд 4

  Список литературы:

  Карпекин В.Е.«Автоматические системы радиолокационныхстанций», стр. 4-9, 39-64,109-111 Галлямов А.Р., Ромашкин А.А., Сагула А.И. «Электронные приборы и импульсные устройства РЛС».

• 
  Слайд 5

  Учебные вопросы:

  1. Структурная схема САУ, принцип работы ее основных систем. 2. Элементы автоматических систем.

• 
  Слайд 6
  

  Для реализации данной цели РЛС должны обеспечивать решение следующих частных задач: - поиск и обнаружение объекта; - взятие его на сопровождение; - сопровождение объекта по угловым координатам и дальности; - выдачу необходимой информации об объекте с требуемым качеством. Радиолокационные станции (РЛС) используются в качестве технических средств получения информации. Они предназначены для непрерывного, точного определения координат летательных аппаратов, наземных и надводных объектов.

• 
  Слайд 7
  

  При автоматическом управлениивоздействие на управляемые системы осуществляют специальные управляющие устройства, получившие наименование автоматических систем. Управление может быть ручным или автоматическим. При ручном управлениина ход процессов, происходящих в отдельных устройствах и в целом РЛС, воздействует непосредственно человек – оператор из состава обслуживающего персонала станции.

• 
  Слайд 8
  

  сопровождение объектов по угловым координатам и дальности; управление антеннами; стабилизация положения антенн относительно плоскости горизонта; поддержание постоянства несущей частоты передатчика и перестройка его на другие частоты; автоматическая регулировка усиления приемных каналов и т.д. Автоматические системы используются для выполнения следующих функций:

• 
  Слайд 9

  Структурная схема САУ и принцип работы ее основных систем

  Структуры современных автоматических систем характерны своим многообразием, которое выражается в различном количестве и типах функциональных элементов, видов соединений, в особенностях принципов функционирования и конструктивного исполнения.

• 
  Слайд 10
  

  Структурная схема САУ. – задающий элемент САУ. Он формирует входное управляющее воздействие и определяет закон изменения выходной величины в динамике работы системы. В автоматических системах РЛС задающее устройство может формировать требуемое значение управляемой величины в виде электрического напряжения (в системах АПЧ), угловых величин в системах управления антеннами и т.д.

• 
  Слайд 11
  

  Структурная схема САУ. 2 – измерительный элементили дискриминатор. Это совокупность чувствительного элемента и устройства сравнения. Элемент сравнения необходим для определения в каждый момент времени соотношения величин x(t) и y(t). В результате сравнения формируется разность, называемая рассогласованием или ошибкой САУ - (t). (t) = x(t) - y(t)

• 
  Слайд 12
  

  Структурная схема САУ. 3 - корректирующее устройство. Предназначено для изменения свойств автоматических систем в нужном направлении, то есть преобразования сигнала рассогласования или управления в целях придания системе необходимых динамических свойств.

• 
  Слайд 13
  

  Структурная схема САУ. 4 - усилительный элемент. Он необходим для преобразования управляющего воздействия с точки зрения его усиления по амплитуде, мощности. В САУ РЛС широко применяются - электромашинные, - магнитные, - гидравлические - пневматические усилители.

• 
  Слайд 14
  

  Структурная схема САУ. 5 - исполнительное устройствовырабатывает управляющее воздействие, прикладываемое непосредственно к объекту управления в требуемом виде. В качестве этих элементов могут применяться электродвигатели, электронные схемы, электромеханические устройства (в системах АПЧ передатчика), гидравлические приводы (в системах стабилизации антенны).

• 
  Слайд 15
  

  Структурная схема САУ. 6 - объект управления, регулирования. 7, 8- соответственно главная и местная обратныесвязи CAP. Местная ОС служит для предания системе требуемых динамических свойств. На объект управления в динамике работы CAP неизбежно влияние как внешних, так и внутренних возмущающих воздействий - F(t).В нашем примере на ракету в процессе ее полета может влиять, например, ветер.

• 
  Слайд 16

  Основные величины, характерные для любой автоматической системы:

  x(t)- управляющее воздействие, или задающая, входная величина; y(t)- выходная величина, характеризующая состояние объекта управления; (t)- сигнал рассогласования системы. Применительно к управлению полетом ЗУР по заданной траектории величину x(t) можно определить как заданное направление полета ЗУР, y(t) - реальное направление полета.Чувствительным элементом является гироскоп ракеты, исполнительным - рулевые машины, сама ЗУР представлена в виде объекта управления.

• 
  Слайд 17

  Вывод:

  При всём многообразии автоматических систем, применяемых в современных РЭС, они строятся на общих рассмотренных принципах и характеризуются общими качественными показателями.

• 
  Слайд 18

  Измерительные и преобразующие элементы

  Наиболее часто в качестве измерителей и преобразователей в автоматических системах применяются дискриминаторы, сельсинные пары, вращающиеся трансформаторы, тахогенераторы. Дискриминаторы служат для обнаружения рассогласования в системах радиоавтоматики и его преобразования в величину, удобную для последующего усиления. Наиболее часто в АС величиной рассогласования является постоянное или переменное напряжение. Измерители рассогласования классифицируют по виду входной величины. В соответствии с этим признаком различают: частотные,фазовые, угловые и временные дискриминаторы.

• 
  Слайд 19
  
• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21
  

  Дискриминаторы с последовательным сравнением сигналов; Дискриминаторы с мгновенным равносигнальным направлением. Антенна автоматической системы сопровождения по направлению (АСН) с одновременным сравнением сигналов. В дискриминаторах второй группы системы АСН антенна состоит из отражателя и 4-х излучателей, расположенных симметрично относительно геометрической оси отражателя. Излучатели формируют четыре ДНА. Линия пересечения этих диаграмм, совпадающая с геометрической осью отражателя, является равносигнальным направлением антенны (РСН). В зависимости от способа формирования РСН угловые дискриминаторы АСН делятся на две группы:

• 
  Слайд 22
  

  Работа фазового дискриминатора в АСН с одновременным сравнением сигналов суммарно-разностного типа. В целом ряде систем АСН используется суммарно - разностная обработка отраженных сигналов для определения величины и знака ошибки сопровождения по направлению. Рассмотрим образование сигнала ошибки в дискриминаторе суммарно - разностной системы АСН в какой либо одной плоскости: угломестной или азимутальной.

• 
  Слайд 23
  

  Если в анализируемой плоскости РСН и ЛВЦ (линия визирования цели) не совпали, то сигналы U1 и U2 не будут равны между собой. С выходов суммарно - разностного волноводного моста М снимаются разностный и суммарный сигналы: U = U1 - U2, U = U1 + U2 В преобразователях частоты, состоящих из смесителей СМ и СМ и общего гетеродина Г, формируются разностное и суммарное напряжения промежуточной частотыU’иU’. Усиленные в УПЧ и УПЧсоответственно, эти переменные напряжения поступают на вход фазового дискриминатора ФД, причемU’ является опорным напряжением. На выходе ФД формируется постоянное напряжение UФД,величина которого тем больше, чем больше угловое несовпадение РСН и ЛВЦ. Для небольших значений рассогласования функция вида UФД = f() носит линейный характер, где – угол несовпадения ЛВЦ и РСН в данной плоскости.

• 
  Слайд 24
  

  Сельсинаминазываются специальные электрические машины переменного тока, предназначенные для работы в следящих системах. Принцип действия сельсина аналогичен принципу действия электродвигателя переменного тока. Сельсинная пара в трансформаторном режиме. В трансформаторном режиме пара сельсинов преобразует угловое перемещение ротора в электрический сигнал, снимаемый со статорной обмотки.

• 
  Слайд 25
  

  В индикаторном режиме положение ротора не фиксировано. Статорные однофазные обмотки подключены к источнику переменного тока. При одинаковом положении роторов по отношению к статорным обмоткам ( = ) индуцируемые в соответствующих роторных обмотках ЭДС равны между собой и противоположны по направлению. Эти ЭДС создаются магнитными потоками статорных обмоток сельсинной пары. Сельсинная пара в индикаторном режиме.

• 
  Слайд 26
  

  Широко распространены синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), у которых магнитные оси вторичных обмоток сдвинуты в пространстве на 90. Это позволяет получить ЭДС во вторичных роторных обмотках, пропорциональные функциям синуса и косинуса от переменного напряжения, подаваемого на вход СКВТ. Вращающиеся трансформаторы– это электрические машины с неявно выраженными полюсами ротора и статора, на каждом из которых размещаются по две обмотки. СКВТ предназначены для решения задач поворота координатных осей и преобразования координат, разложения вектора на составляющие в прямоугольной системе координат и наоборот.

• 
  Слайд 27
  

  Тахогенераторы широко применяются в АС современных РЛС в качестве измерительных и корректирующих элементов. Тахогенератором (ТГ) называется малогабаритный генератор постоянного тока с независимым возбуждением, ЭДС на выходных клеммах которого линейно зависит от числа оборотов ротора (якоря). ТГ является электрическим датчиком, входным сигналом которого служит угловая скорость валаякоря, а выходным – напряжение.

• 
  Слайд 28

  Усилительные элементы автоматических систем РЛС.

  Коэффициент усиления по мощности в наиболее часто применяемых двухкаскадных ЭМУ может достигать значения 104. Особенностью конструкции данного типа усилителей является то, что двигатель, вращающий ротор, и сам ЭМУ выполнены, как правило, в единой конструкции. Электромашинный усилитель (ЭМУ)– это генератор постоянного тока, ротор которого вращается двигателем. ЭМУпредназначен для усиления маломощных электрических сигналов за счет энергии двигателя, вращающего ротор.

• 
  Слайд 29
  

  Основным элементом простейшего МУ является дроссель, выполненный из сердечника в виде замкнутого магнитопровода. Магнитные усилители (МУ)нашли широкое применение в автоматических системах как усилители мощности. Входными сигналами МУ являются напряжения или токи постоянной величины, выходным – переменный ток.

• 
  Слайд 30

  Достоинства магнитных усилителей:

  Немедленная готовность к работе после включения; Высокая устойчивость к вибрациям и изменениям условий эксплуатации; Способность выдерживать значительные электрические перегрузки; Значительно большие коэффициенты усиления сигналов по току и мощности в одном каскаде, чем у электронных усилителей; Способность усиливать весьма малые по мощности (10-1210-16Вт) сигналы; Надежность, большой срок и простота в эксплуатации и обслуживании; Способность преобразовывать сигналы постоянного тока в пропорциональные им сигналы переменного тока без применения дополнительных преобразующих элементов.

• 
  Слайд 31

  Недостатки магнитных усилителей:

  Основным недостатком данного усилителя является его инерционность, которая определяется постоянной времени и может достигать при больших коэффициентах усиления значений до секунды и более. Это ухудшает устойчивость и быстродействие автоматических систем.

• 
  Слайд 32

  Исполнительные элементы САУ.

  Наиболее часто в качестве исполнительных элементов АС РЛС используются электрические двигатели постоянного и переменного тока. Двигателем постоянного токаназывается электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию вращения подвижной части двигателя – ротора. Они обладают свойством обратимости , т.е. способны работать и как электродвигатели, и как генераторы, в которых механическая энергия вращения ротора преобразуется в электрическую энергию постоянного тока. Двигатели и генераторы состоят из двух основных частей: ротора – вращающейся части двигателя; статора – неподвижной части двигателя.

• 
  Слайд 33
  

  Принцип действия двигателя постоянного тока основан на вращении проводника с током в виде рамки в магнитном поле. Если по проводнику течет ток, то на него действует пара сил F1 и F2, направление которых определяется по правилу левой руки. Для непрерывного вращения рамки, то есть постоянного действия и неизменной направленности сил F1 и F2, применяются контактные щетки Щ1 и Щ2 и коллекторные полукольца К1 и К2 якоря. Для изменения направления вращения якоря обычно меняется направление тока в якоре. Принцип действия двигателя постоянного тока.

• 
  Слайд 34
  

  Основными представителями двигателейпеременноготокаявляются асинхронные (АД)и синхронные (СД)двигатели. Причем последние обладают известным свойством обратимости, то есть могут работать и в качестве двигателей, и в качестве генераторов. Принцип действия данных двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля, создаваемого в обмотках возбуждения переменными токами. Под действием этого поля начинает вращаться якорь двигателя. Якорь может быть коротко замкнутым или фазным, в котором есть обмотка и контактные кольца. Наиболее часто в качестве АД используются трехфазные двигатели. На полюсах стального статора помещены три обмотки, смещенные одна относительно другой на 120. Трехфазный асинхронный двигатель.

• 
  Слайд 35

  Вывод:

  Рассмотренные элементы автоматических систем РЛС позволяют строить на их основе сложные системы управления разнообразными процессами в современных системах вооружения с требуемыми показателями устойчивости, точности, надежности управления.