Ситніков Валерій Степанович. Теоретичні та реалізаційні основи створення лінійних цифрових частотно- залежних перетворювачів з регульованою точністю для систем керування

Краткое описание

Ситніков Валерій Степанович. Теоретичні та реалізаційні основи створення лінійних цифрових частотно- залежних перетворювачів з регульованою точністю для систем керування : дис... д-ра техн. наук: 05.13.05 / Одеський національний політехнічний ун-т. - О., 2005.

Ситніков В.С. Теоретичні та реалізаційні основи створення лінійних цифрових частотно-залежних перетворювачів з регульованою точністю для систем керування.Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2005.
Дисертація присвячена створенню теоретичних та реалізаційних основ аналізу та побудови цифрових частотно-залежних перетворювачів з регульованою точністю (ЦЧПРТ) з удосконаленими властивостями для систем керування, які забезпечують роботу перетворювача при заданих похибках частотних характеристик у робочому частотному діапазоні, а також реалізації цих перетворювачів на структурних схемах з мінімальним рівнем шуму квантування.
Запропоновані теоретичні та реалізаційні основи базуються на методах формування опису ЦЧПРТ, контролю їх рівня вихідного шуму квантування та формування структурної організації, що сприяло регулюванню точності перетворювачів і підвищенню ефективності системи керування.
Корекція елементарної складової за рахунок пристрою корекції дозволяє одержати квазіідеальні частотні характеристики ЦЧПРТ. В залежності від задачі, яку вирішують та вимог до частотних характеристик обирається варіант та метод корекції. Для зниження сумарного рівня шуму квантування запропоновано комплексний підхід до його аналізу та оцінки. Запропоновано метод зниження сумарного рівня шуму квантування для реалізації ЦЧПРТ високого порядку та обрання структурної організації перетворювача з мінімальним рівнем вихідного шуму квантування в робочому частотному діапазоні.
В основу створених ЦЧПРТ покладені результати теоретичних досліджень.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-технічної проблеми, що полягає в розробці теоретичних та реалізаційних основ створення ЦЧПРТ, а також теоретичних основ аналізу та технічної реалізації їх з метою поліпшення технічних властивостей при заданих обмеженнях.
Запропоновані методи формування опису ЦЧПРТ, контролю їх рівня вихідного шуму квантування та формування структурної організації, що сприяло регулюванню точністю перетворювачів.
Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи слідуючі.
Виявлені фактори, що знижають вплив обмеженої розрядності на точність, та визначені шляхи компенсації цих факторів за рахунок корекції заданих характеристик та зміни структурної організації ЦЧП.
Запропоновані теоретичні основи регулювання точністю на базі розподілу передавальної функції на елементарну складову та складову корекції, що дозволило знайти вимоги до додаткової складової передавальної функції при заданих показниках точності відтворення частотних характеристик.
Одержав подальший розвиток метод корекції частотних характеристик, що дало можливість одержати ЦЧПРТ низького порядку з квазіідеальними частотними характеристиками. Обраний метод корекції дозволяє при отриманні квазіідеальних частотних характеристик розширити робочий частотний діапазон.
Запропоновані реалізаційні методи створення ЦЧПРТ. Використання пристроїв корекції рекурсивного типу дає значно кращу АЧХ ЦЧП з неконтрольованою ФЧХ ніж використання пристроїв корекції нерекурсивного типу. При такій корекції діапазон робочих частот зростає у середньому в два рази.
Ідеалізація ФЧХ при формуванні частотних характеристик ЦЧПІ та ЦЧПД накладає додаткові вимоги до передавальних функцій пристроїв корекції. Залежність коефіцієнтів передавальної функції від заданих вимог до АЧХ дозволяє керувати точністю відтворення бажаної характеристики та точністю всього пристрою. Робочий частотний діапазон зростає на (10-15)%.
Реалізаційні методи створення ЦЧПРТ з квазіідеальними характеристиками дають нелінійну залежність граничної частоти робочого частотного діапазону від вимог до характеристик та коефіцієнтів передавальної функції.
Запропоновані теоретичні основи визначення коефіцієнту підсилення шуму ЦЧПРТ встановлюють взаємоз’язок між коефіцієнтами передавальної функції та структурною організацією перетворювача. При усередненні коефіцієнту підсилення шуму в смузі робочих частот спрощується аналіз структурних схем ЦЧП.
Запропоновані теоретичні основи комплексного аналізу шуму квантування ЦЧПРТ високого порядку, які обґрунтовують одержання мінімального вихідного шуму квантування в робочому частотному діапазоні при виборі варіанту з’єднання їх секцій.
Запропоновані реалізаційні методи контролю рівня вихідного шуму квантування встановлюють, що властивості класу та типу секції ЦЧПРТ високого порядку, їх структурна організація визначають відношення усереднених у смузі пропускання коефіцієнтів підсилення шуму та підсилення пристрою. При каскадному з’єднанні секцій на їх послідовність впливають усереднені у смузі пропускання коефіцієнти підсилення секцій, які повинні зменшуватися у наступній секції. Коефіцієнт підсилення усереднений у смузі пропускання об’єднує реальний коефіцієнт підсилення та довжину робочого частотного діапазону.
Одержали подальший розвиток теоретичні основи формування структурної організації ЦЧПРТ з мінімальним рівнем вихідного шуму квантування в робочому діапазоні частот. Одержана оцінка кількості шумуючих розрядів, що дає змогу обрати структурну схему при регулюванні точністю.
Запропоновані реалізаційні методи створення ЦЧПР показали, що структурні схеми з розосередженими джерелами шуму притаманні ЦЧПІ, а також пристроям, АЧХ яких подібна до АЧХ фільтрів нижніх частот. Структурним же схемам з зосередженими джерелами шуму притаманні ЦЧПД, а також пристроям, АЧХ яких подібна до АЧХ фільтрів верхніх частот.