Синтез и исследование системы автоматического регулирования параметров

При отсутствии ошибок все контрольные суммы будут иметь значение «ноль».
Correction_block – схема коррекции информационных разрядов принятого сообщения в заданном помехозащитном коде. По условию задачи в моем варианте коррекция ошибок не производится. Поэтому схема будет иметь вид, представленный на рис. 18.

Рисунок 18. Схема коррекции информационных разрядов принятого сообщения.
Keys – схема распознавания одиночных и двойных ошибок представлена на рис. 19.

Рисунок 19. Схема распознавания одиночных и двойных ошибок.
При отсутствии ошибок на входах i1 – i4 в наличии логические нули (все контрольные суммы совпали) на выходе элемента NOR (ИЛИ-НЕ) логическая единица. Если одновременно с этим на входах k1 – k4 какое-либо слово в двоичном коде, то оно будет продублировано на выходных выводах k1 – k4 элементами AND (И). Если контрольные суммы не сходятся (наличие одной или 2-х ошибок), то на одном или нескольких входах i1 – i4 присутствует одна или несколько логических единиц. В этом случае на выходе элемента NOR (ИЛИ-НЕ) будет логический ноль, на выходных выводах k1 – k4 элементов AND (И) так же будет логический ноль. Передаваемое слово с ошибкой или ошибками не будет передано со входов на выходы схемы распознавания. При отсутствии ошибки на выходе blocking_signal будет «логическая единица», при наличии «логический ноль».
Analyzer – автоматический двоичный счетчик ошибок заданной кратности представлен на рис.20.

Рисунок 20. Автоматический двоичный счетчик
ошибок заданной кратности.
Анализатор осуществляет поразрядное сравнение передаваемых информационных разрядов и принятых (контрольные не учитываются). И подсчитывает в двоичном коде количество необнаруженных трансформаций заданной элементом Kratnost (рис. 7) кратности. Двоичный код отображается на индикаторе.
DC – дешифратор принятых команд представлен на рис.21. В данной схеме совмещены декодер обыкновенного двоичного кода, построенный на инверторах NOT (НЕ) и элементах конъюнкции AND (И). На элементах логического умножения Product производится перемножение логической единицы, соответствующей числу уставки на эталонное значение уставки, полученное десятичное значение через элемент ADD подается на контрольный осциллограф и локальную САР.

Рисунок 21. DC – дешифратор принятых команд
Экспериментальная часть
1. Запустим процесс симуляции всей системы SAR при отсутствии искажений в линии связи (период возмущений 25.6 сек). На экране виртуального осциллографа OU получим изображения (рис.22):

Рисунок 22. Результат работы локальной САР.
На рисунке сверху вниз изображены:
– принятые из линии связи значения уставок;
– реализованный процесс регулирования объекта регулирования;
– график ошибок;
– результат сравнения принятых и полученных значений уставок (0 отличий, что означает – схема функционирует верно).
2. Запустим процесс симуляции ошибок в линии связи
(период колебаний 0.05). Привести описание эксперимента (где менять параметры, откуда снимать показания и проч.)
Заполним таблицу, в которой представлены результаты подсчета необнаруженных трансформаций различной кратности.
Обработка результатов эксперимента
Достигнутые показатели качества регулирования локальной САР следующие.
На вход подаем значение уставки «9», снимаем характеристику (рис. 23)

Рисунок 23.
Значение перерегулирования по уставке «9» составит порядка «2», что составляет 22%.
На вход подаем значение уставки «9», отключаем источник помех и снимаем характеристику времени регулирования при нулевой допустимой ошибке (рис. 24). Время регулирования при нулевой ошибке будет tрег=2,4сек.


Рисунок 24.
Оценим достоверность передачи команд.
Результаты в виде осциллограмм не приведены в связи со слабым различием цвета по их контуру. Расчет проводится по формуле:
,
где:
– вероятность искажения символа (по условию задания);
– количество подсчитанных в модели трансформаций;
– кратность ошибки.
Кратность «0». Ошибок нет.
Кратность «1». Ошибок нет.
Кратность «2». Ошибок нет.
Кратность «3». Ошибок нет.
Кратность «4» Количество трансформаций N4=7.

Кратность «5». Ошибок нет.
Кратность «6». Ошибок нет.
Кратность «7». Ошибок нет.
Результирующая вероятность необнаруженной трансформации будет:

По результатам работы характеристики САР приведены в табл. 6.

Технические характеристики САР с передачей команд по каналу телеуправления
Таблица 6.
Тип характеристики Значение Помехозащищенный код Модифицированный код Хэмминга Число сообщений, N 16 Длина слова Хэмминга, n 8 Число информационных разрядов, m 4 Число контрольных разрядов, k 4 Режим работы декодирующего устройства Обнаружение ошибок Вероятность правильной передачи команды Вероятность необнаруженной трансформации команды Вероятность обнаруженной трансформации команды Тип регулятора локальной схемы САР ПИД Настройка регулятора Режим с 20% перерегулированием Значение перерегулирования локальной САР по уставке 9 2 Значение перерегулирования локальной САР по уставке 9, % 22 Время регулирования локальной САР при допустимом остаточном отклонении (5%) tрег, сек 2,4

Выводы

Модифицированный помехозащищенный код Хемминга успешно справляется с обнаружением как одиночных, так и двойных ошибок, а так же при необходимости производит корректировку одиночных ошибок. В моем случае, результирующая вероятность необнаруженной трансформации имеет достаточно низкое значение, что позволяет говорить о высокой надежности модифицированного кода Хэмминга применительно к представленному каналу связи. Расчет схемы локальной САР в целом произведен верно, перерегулирование составляет 22%, а время регулирования 2,4 секунды. Результат регулирования – нормальный. Системы кодирования сигналов, а также системы локального регулирования позволяют минимизировать влияние внешнего воздействия на каналы связи.

Список использованной литературы
Л.1 Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов ж.-д. трансп. – М.: Транспорт, 1995
Л.2 Ю.Г. Боровков, доц. А.В. Орлов. Теоретические основы автоматики, телемеханики и связи: Рабочая программа и задание на курсовую работу с методическими указаниями. – М.: РОАТ, 2008
Л.3 А.В. Орлов. Задание на курсовой проект с методическими указаниями по выполнению по дисциплине «Теоретические основы автоматики, телемеханики и связи». – М.: РОАТ, 2014
Л.4 Инструкция: Типы регуляторов. Методика настройки регуляторов. КП Микрол – Ивано-Франковск: 2011.








33






∆y

τо

Tо

T











Рис. 7. Общий вид системы автоматического регулирования с передачей уставок по телемеханическому каналу связи

Пер.

tрег