Система с синхронным детектором.

Другим вариантом экстремальной системы с модулирующим поисковым сигналом является система с синхронным детектором. В ней также гармонический поисковый сигнал добавляется к основному сигналу, однако анализ требуемого направления движения к экстремуму выполняется иначе.

Один из вариантов схемы ЭС с синхронным детектором представлен на рис. 2.23. Схема включает множительное устройство, ГСС – генератор синусоидальных сигналов, ПФ – полосовой фильтр, НФ – низкочастотный фильтр, УПУ – усилительно-преобразовательное устройство, ИМ – исполнительный механизм, НЧО – непрерывная часть объекта.

В УПУ может быть использован любой закон управления (пропорциональный, релейный).

ПФ – полосовой фильтр с характеристикой включен для повышения точности определения.

Рис. 2.23. Структура экстремальной системы с сихронным детектированием

Выходной сигнал звена с экстремальной связью входа и выхода подается на полосовой фильтр (ПФ), где выделяется область в окрестности периодической составляющей основной частоты сигнала поиска. Включение полосового фильтра повышает точность определения .

Далее сигнал с выхода фильтра подается на блок перемножения, а затем на фильтр низкой частоты, где производится усреднение сигнала во времени. Это позволяет получить систему пропорционального типа, в которой сигнал обратной связи напрямую может использоваться для движения к экстремуму.

Приведем краткий анализ системы с синхронным детектором, включающей объект с экстремальной характеристикой, зависящей от одной регулируемой координаты. Сигнал на входе экстремального звена можно записать в виде:

,

где - основной сигнал на входе экстремального звена. Тогда сигнал на выходе экстремального звена имеет вид .

Считая, что постоянен или меняются настолько медленно, что этим можно пренебречь, разложим функцию в ряд Тейлора в окрестности точки . Получим

.

Здесь значения частных производных определены в точке .

Выходной сигнал умножим на и усредним по времени на периоде модулирующего сигнала:

.

Таким образом, выход синхронного детектора можно описать как

Этот член, определяющий основную ошибку, имеет величину минимум второго порядка малости, а при специальном выборе частот даже 3 или 4.

Таким образом, основной часть ЭС является синхронный детектор, который можно представить функциональной схемой рис. 2.24.

Рис. 2.24. Синхронный детектор

Если выход синхронного детектора непосредственно поступает на исполнительное устройство для управления по координате , то система с синхронным детектором относится к типу пропорциональных систем. Если сигнал перед этим поступает на релейный элемент, то получаем релейную экстремальную систему.