скретности в случае управляющей ЦВМ, работающей в режиме разделения времени). Оно слабо зависит от формы построения вычислительного алгоритма и в основном определяется числом умножений при реализации алгоритма (7.87), равным /+/п.

Выбор щирины разрядной сетки вычислителя является весьма сложной и ответственной задачей. Конечная щирина разрядной сетки проявляется в двух аспектах. Во-первых, коэффициенты разностного уравнения (7.87) представляются двоичными числами с конечным числом разрядов и, следовательно, округляются. Это приводит к изменению динамических свойств фильтра и даже может нарушить устойчивость системы. Во-вторых, результат каждого умножения операнда на коэффициент усекается или округляется, что аналогично эффекту квантования по уровню в АЦП или ЦАП и может быть учтено введением аддитивных щумов квантования.

В [9] показано, что наиболее критичны к ограниченности разрядной сетки цифровые фильтры, реализованные в прямой или канонической форме, особенно при высоком порядке дискретной передаточной функции D{z). Предпочтительнее в этом смысле последовательная и параллельная формы.

Самым достоверным методом исследования эффектов квантования и округления в вычислителе является моделирование на универсальной ЦВМ. Если порядок цифрового фильтра невелик, то при ориентировоч-

Рис. 7.26

НОМ расчете ширину разрядной сетки вычислителя можно взять на несколько двоичных разрядов большей, чем число разрядов в АЦП или ЦАП.

Цифровая система АСН. В качестве примера замкнутой цифровой системы радиоавтоматики рассмотрим систему АСН, функциональная схема азимутального канала которой приведена на рис. 7.26. Угловое рассогласование между направлением на цель и равносигнальным направлением антенны измеряется аналоговым угловым дискриминатором Л, выходной сигнал которого через АЦП поступает на цифровой фильтр ЦФ. Вырабатываемый им управляющий сигнал подается на шаговый электродвигатель ШД, который через редуктор Р с передаточным числом йр поворачивает антенну в требуемом направлении. Работу шагового двигателя обеспечивают преобразователь П двоичного выходного числа управляющего фильтра в единичный код, т. е. в последовательность из Xi управляющих импульсов, следующих с некоторым периодом Ту, и схема управления СУ, усиливающая управляющие импульсы по мощности и распределяющая их по обмоткам шагового двигателя.

Период следования управляющих импульсов Ту определяет максимальное возможное значение средней угловой скорости поворота антенны ап- Действительно, если управляющие импульсы поступа-

ют на шаговый двигатель непрерывно, причем каждый импульс заставляет его ротор повернуться на величину шага Аф, то антенна будет поворачиваться со средней угловой скоростью арсн=йрАф/Ту. Отсюда

Т,<йрАф/<-.

(7.88)

Удовлетворяющее неравенству (7.88) значение Ту обычно оказывается существенно меньшим периода дискретности Т, с которым работают АЦП и цифровой фильтр. Это позволяет при рассмотрении динамических свойств системы считать шаговый двигатель дискретным интег-

рующйм звеном (накопителем) с передаточной функцией W (г) = 4zT >

работающим с периодом Т, а на структурной схеме системы из фактически имеющихся двух импульсных элементов с периодами Т и Ту учитьшать лишь первый.

D(zj

Рис. 7.27

Структурная схема рассматриваемой цифровой системы АСН изображена на рис. 7.27, где -азимут радиолокационной цели (задающее воздействие); ар - угол поворота равносигнального направления антенны в азимутальной плоскости (управляемая величина); Аа - угловое рассогласование (ошибка); v - возмущающее воздействие, приведенное к входу углового дискриминатора; k и - коэффициенты передачи углового дискриминатора и редуктора; - шум квантования по уровню в АЦП; - цена единицы младшего разряда АЦП; D{z) и 1Гшд (г) -дискретные передаточные функции цифрового фильтра и шагового двигателя {а, арн, Аос, v - функции времени t; Xi и Vl- решетчатые функции дискретного времени п).

Выбор параметров системы производят на основе методики, изло; женной в §7.3, в такой последовательности. С учетом характеристик задающего и возмущающего воздействий, требований по точности, быстродействию и запасу устойчивости находят желаемую дискретную передаточную функцию разомкнутого контура системы и требуемую величину периода дискретности Т/. Принимая во внимание неравенство (7.88), выбирают период следования управляющих импульсов в схеме управления шаговым двигателем Ту, оценивают возможность выполнения условия Ту<Т. Исходя из допустимой ошибки от квантования по уровню в АЦП, выбирают цену единицы его младшего разряда б, затем по формуле (7.83) определяют требуемое число разрядов в АЦП. Наконец, по известным желаемой дискретной передаточной функции разомкнутого контура системы и дискретной передаточной функции неизменяемой части системы с использованием формулы (7.70) определяют дискретную передаточную функцию цифрового фильтра. С учетом выбранного ранее периода дискретности Т можно оценить требуе-

мое быстродействие цифрового вычислителя, на котором управляющий фильтр реализуется.

Примеры других цифровых систем радиоавтоматики рассмотрены в [9, 13, 19].

Использование микропроцессоров и микроЭВМ. Новые возможности для совершенствования систем радиоавтоматики, усложнения и оптимизации алгоритмов их функционирования появились в 70-х годах в связи с разработкой и началом массового производства микропроцессоров.

Характеристики радиотехнических систем, как и характеристики вычислительной техники, систем управления, в очень сильной мере зависят от конструктивного и технологического совершенства используемой при их построении элементной базы. Пройдя за несколько де-сятков лет путь от электронных ламп, транзисторов к интегральным схемам и, наконец, к большим и сверхбольшим интегральным схемам (БИС и СБИС), разработчики аппаратуры столкнулись с новыми проблемами. Высокие затраты на проектирование и технологическую подготовку производства БИС окупаются лишь при большом объеме их выпуска и ограниченной номенклатуре. Однако при использовании узкоспециализированных БИС с неизменяемой структурой на практике требуется все большее число их типов с малым объемом выпуска. Поэтому развитие микроэлектроники преимущественно в направлении увеличения номенклатуры узкоспециализированных БИС при относительно малой их серийности оказалось нецелесообразным. Выход был найден в разработке микропроцессорной техники, включающей микропроцессорные наборы БИС и микроЭВМ.

Воспользуемся следующими определениями [1, 15]. Микропроцессор - это БИС, реализующая логические и арифметические операции, функции которой задаются программным путем. Вследствие этого микропроцессоры являются универсальными БИС, способными выполнять функции многих типов узкоспециализированных БИС. Благодаря универсальности микропроцессоры могут выпускаться большими партиями, что обеспечивает быстрое снижение их стоимости, доступность и гибкость в применении.

Микропроцессорный набор представляет собой совокупность специально разработанных совместимых БИС, в которую кроме микропроцессора входит БИС оперативного, постоянного и перепрограммируемого запоминающих устройств (ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ), интерфейсные БИС для связи микропроцессора с внешними устройствами и памятью, а также другие схемы, обеспечивающие работу микропроцессора Часто микропроцессор, рассматриваемый в составе микропроцессор ного набора, называют центральным процессорным элементом (ЦПЭ) Наиболее распространены микропроцессорные наборы с однокристалЬ ными микропроцессорами, ширина разрядной сетки которых фикси рована и составляет 8 или 16 бит. Это отечественные наборы серий К580, К581, К586 и некоторые другие [10]. В них применяется аппаратное управление, т. е. программа вычислений может быть составлена с использованием лишь ограниченного числа базовых команд (порядка 10), список которых для каждого типа микропроцессора постоянен.

9* Зак. Б61 243