Разработка методики корректировки сигналов в каналах связи

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание
93
предприятию, вставшему на путь автоматизации, придется решать вопрос перевода всей технической документации в электронный вид, так как большинство пакетов АСУ работает с документацией, представленной в электронном виде. Поэтому внедрение АРМ ВТД-СВТ в данный момент поможет снять некоторые проблемы, связанные с этой непростой задачей.
5. Литература
Вальков В. М., Вершин В. Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. — Л.: ПОЛИТЕХНИКА, 1991.
Лысенко Э. В. Проектирование автоматизированных систем управления ТП. — М.: Радио и связь, 1987.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОРРЕКТИРОВКИ СИГНАЛОВ
В КАНАЛАХ СВЯЗИ
С.В. Чупарнова
Аннотация
При прохождении по линии связи сигнал телемеханики претерпевает искажения, меру которых можно оценить, анализируя спектральные характеристики входных и выходных сигналов. Рассмотрены основные принципы передачи сигналов и спектрального анализа последних. Предложен способ корректировки сигнала в реальном времени.
Ключевые слова: система телемеханики- сигнал- канал связи- линия связи- искажения- помехи- частотная модуляция- спектр- оценивающий фильтр- корректирующая обратная связь
Введение
В процессе эксплуатации телемеханических комплексов на Октябрьской железной дороге, особенно в связи с применением системы типа АСТМУ (автоматизированной системы телемеханического управления), велика доля отказов в работе таких систем из-за срыва передачи данных по линиям связи, что снижает эффективность использования комплексов телемеханики. Для телемеханической системы АСТМУ доля подобных отказов составляет 79%. В связи с этим возникает
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
94
острая необходимость исследования причин, по которым происходят такие сбои в работе телемеханики.
1. Структура телемеханического комплекса. Смешанная система связи. Постановка задачи
При эксплуатации телемеханических комплексов, структура которых представлена на рис. 1, выявлено, что диагностика и технический контроль отдельных элементов системы, как правило, не фиксирует отклонений технических параметров этих элементов от нормы. В это же время сигналы, проходящие по всему тракту, искажаются как по уровню, так и по частоте, а иногда и просто теряются. Возникает проблема определения тех участков линии связи, которые служат причиной таких нарушений.
Решение данной проблемы можно свести к корректировке или модификации проходящих сигналов на подобных участках с тем, чтобы уровень искажения сигнала не превышал заданных значений. В связи с этим на первый план выступает задача моделирования сигналов и линии связи.
Моделью линии связи может служить типовая передаточная функция, для получения которой необходимо создать обобщенные спектры образцового входного и образцового выходного сигналов, проходящих по линии связи (Зюко А.Г. и др., 1980).
Для корректировки входного сигнала в реальном времени необходимо провести опережающее умножение реального входного сигнала на передаточную функцию и сравнение результата преобразования с образцовым выходным сигналом.
астму дп
АСТМУ КП
неоднородная линия связи
М — АКУ — ЛАЗ — ВОЛС — ЛАЗ — АКУ — М
канал связи
Рис. 1. Структурная схема системы передачи данных телемеханики АСТМУ: АСТМУ ДП — аппаратура телемеханики диспетчерского пункта- М — модулятор- АКУ — абонентский кабельный участок- ЛАЗ — линейный аппаратный зал, оборудованный аппаратурой уплотнения- ВОЛС — магистраль волоконно-оптической линии связи- АСТМУ КП — аппаратура телемеханики контролируемого пункта.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
95
Система телемеханики АСТМУ может быть отнесена к смешанной системе связи (Величкин А.И., 1970), реализующей передачу цифрового сигнала от аппаратуры АСТМУ посредством модема, работающего в режиме частотной модуляции, в линию связи. Структурная схема смешанной системы связи приведена на рис. 2.
Помеха
S (t) ^ Каналообразующая X р 1 Г Прямой Л Оценивающий
аппаратура канал связи > фильтр
Корректирующая обратная связь
Рис. 2. Структурная схема смешанной системы связи
Непрерывное сообщение S, передаваемое в канал связи, может принимать бесчисленное множество значений, каждое из которых характеризуется определенной плотностью вероятности w (S), являющейся непрерывной функцией значений сообщения. На выходе системы связи необходимо оценить передаваемую величину.
В системе управления в момент времени t, на основании величины S*, являющейся оценкой сообщения S = S (t) принимается определенное решение. Оценку S* получают путем обработки сигнала Х1, выработанного на передающей стороне системы связи в предшествующий момент времени tj& lt- t на основании анализа отсчета смеси сообщения с шумом Л1. Разность t — tj = Т представляет собой запаздывание в передаче сообщения по системе связи.
Поскольку в канале связи действуют помехи, то возможны ошибки в приеме сигналов, которые характеризуются условной вероятностью Р (Х, х) приема сигнала Л при передаче сигнала Х, называемой вероятностью перехода.
На выходе системы связи в оценивающем фильтре вырабатывается оценка S*(t) сообщения S (t). Таким образом, оценивающий фильтр характеризуется способом формирования оценки передаваемого сообщения. Для моделирования корректирующей обратной связи может быть применен программный пакет National Instrument Lab View.
2. Анализ сигналов телемеханических комплексов
2.1. Принципы передачи сигналов телемеханики
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
96
Для передачи сообщений по линейному тракту применяется частотная модуляция цифрового сигнала посредством модема, которая служит для изменения частоты непрерывного несущего гармонического колебания по закону информационного сигнала, генерируемого аппаратурой телемеханики.
Частотно-модулированный сигнал имеет следующий вид:
Хчм (р = U cos (f0 t + M sin Q t), (1)
где M — индекс частотной модуляции, Q — частота информационного сигнала аппаратуры телемеханики Хинф (t), f0 — частота несущего гармонического колебания
Индекс частотной модуляции может быть представлен как
М=ДШ, (2)
где Af — девиация частоты
f (t)=p X (t)= p-Un-cos Q t (3)
При прохождении по линии связи сигнал претерпевает искажения, меру которых можно оценить, анализируя спектральные характеристики на входе и выходе отдельных участков линии связи.
2.2. Основные положения спектрального анализа сигналов
Сигнал, поступающий на вход модема от аппаратуры телемеханики контролируемого пункта представляет собой результат аналого-цифрового преобразования сигнала, приходящего непосредственно от исполнительных устройств.
Применив преобразование Фурье (Нейман Л.Р., Демирчян К. С., 1966), получим спектральную плотность сигнала:
ад ад ад
ST (О) =? s (kT)^e- kT) dt =? s (kT)e-okT
k=0 о k=0
(4)
Спектральная плотность квантованного по времени сигнала имеет периодическую структуру с периодом по оси частот mi = 2n/T. Так как для осуществления цифровой обработки требуется дискретизация сигнала не только по времени, но и по частоте, то сплошной спектр ST (m) должен быть представлен совокупностью своих значений ST (nAm) на дискретных частотах о = пАо.
Выражение (4) можно представить в виде выражения для дискретного преобразования Фурье сигнала, квантованного по времени:
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
97
N -1
s (n) = j s{k)e
k =0

-i-nk
N
, n=0, ±1, ±2,…, ±N/2
(5)
Выражение (5) можно рассматривать как алгоритм вычисления спектральных коэффициентов S (n) по заданным временным отсчетам s (k) и в пределах одного периода его можно записать в виде:
N -1 -^пк
S (n) = js (k)e N, n=0,1,…, N-1 (6)
k =0
Выражение (6) может быть использовано для вычисления спектральных коэффициентов сигнала. При этом к — номер отсчета, s (k) -измеренное значение сигнала с номером отсчета к- n — номер гармоники -спектральной составляющей, N — число отсчетов в реализации сигнала.
Располагая спектром сигнала и зная зависимость параметров линии связи от частоты (амплитудно-частотную характеристику линии связи), можно определить характер воздействия такой линии связи на рассматриваемый сигнал.
При исследовании телемеханического комплекса на участке Тосно -Чудово были получены математическое описание амплитуды обобщенного образцового входного и образцового выходного сигналов линии связи полиномами пятой степени, которые имеют следующий вид:
• для входного
У1 = 3,8−10−12-f 5−1,4−10−8-f 4+2,010−5f 3−0,01f 2+4,44f-614,68 (7)
при 300& lt- f & lt- 1300-
У2 = 3,8& lt--10−12-f 5+3,5−10−8-f 4−1,3404f 3+0,2f 2−210-f+74 802 (8)
при 1300& lt- f & lt- 2300, где f- частота сигнала, y — уровень сигнала
• для выходного
y3 = -3,6−10−16-f 5+4,340−12f 4−1,540−8f 3−10−6-f 2+0,1f-85 (9)
при 300& lt- f & lt- 2300.
Статистическая проверка пригодности модели проводилась методом наименьших квадратов.
Для исследования возможности восстановления сигнала в заданной полосе частот была разработана программа спектрального исследования, которая позволяет получить спектры входного и выходного сигналов, проходящих через линию связи и может быть использована как в качестве
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1
Содержание
98
элемента обратной связи при вычислении спектра, так и для выявления диапазона частот в большей степени определяющих помехоустойчивость линии связи.
3. Заключение
Отсутствие методов определения изменения параметров информационного сигнала при прохождении по линиям связи ТУ-ТС, причин сбоев передачи сигналов по каналам связи и тех параметров информационных сигналов, которые наиболее подвержены воздействию помех сделало актуальным создание методики, позволяющей по спектральным характеристикам входных и выходных сигналов, передаваемых по находящимся в эксплуатации линиям связи, провести корректировку сигнала по обратной связи.
4. Литература
Величкин А. И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений. — М.: Изд-во «Советское радио», 1970. — 296 с.
Нейман Л. Р., Демирчян К. С., Теоретические основы электротехники. Т.1. — М. -Л.: Издательство «Энергия», 1966. — 522 с.
Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Назаров М. В., Финк Л. М. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. — М.: Связь, 1980. — 288 с.
Реконструкция тяговых средств
УДК 629.4. 027
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ЛОКОМОТИВОВ ПРИ РЕМОНТЕ
А.А. Воробьев
Аннотация
Рассмотрены вопросы совершенствования процесса восстановления бандажей с учетом предполагаемого повышения твердости обода.
Известия Петербургского университета путей сообщения
2005/1

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой