Устройство для автоматической регулировки параметров радиоэлектронной аппаратуры

 

Изобретение относится к устройствам , предназначенным для автоматизации настроечно-регулировочных работ с радиоэлектронной аппаратурой, а именно к самонастраивающимся системам, автоматически, с использованием модели , выбирающим режим для достижения заданного критерия, предназначенным для настройки электрических цепей радиотехнических устройств по амплитудно-частотной характеристике. Целью лзобретения является повьшение быстроV действия и расширение функциональных возможностей. Устройство для автоматической регулировки параметров радиоэлектронной аппаратуры содержит генератор 1 качающейся частоты, к выходу которого подключены образцовое радиоэлектронное устройство 2 и регулируемое радиоэлектронное устройство 3, первый 4 и второй 5 амплитудные детекторы , дифференциальный усилитель 6, парафазный усилитель 7, двухтактный детектор 8, блок 9 исполнительных устройств, блок 10 определения знака производной, аналого-цифровой преоб- Q разователь 11, цифровой вычислительный блок 12, генератор 13 импульсов, /Л счетчик 14 импульсов, элемент 15 срав- J нения, блок 16 делителей частоты. Цель изобретения достигается за счет введения блоков 10-16. 1 ил. S оо о to го оо со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 С 05 В 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ р к ( ) 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3995300/24-24 (22) 23. 12. 85 (46) 07.04.87. Бюл. N- 13 (72) А.Б. Сизов (53) 62-50(088.8) (56) Климов А.К., Лопухин В.А., Шеханов Ю.Д. Регулировка электронной аппаратуры в микроэлектронном исполнении.—

Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.38-40. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

РЕГУЛИРОВКИ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ (57) Изобретение относится к устройствам, предназначенным для автоматизации настроечно-регулировочных работ с радиоэлектронной аппаратурой, а именно к самонастраивающимся системам, автОматически, с использованием модели, выбирающим режим для достижения заданного критерия, предназначенным для настройки электрических цепей радиотехнических устройств по ампли„„SU„„1302239 А1 тудно-частотной характеристике. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Устройство для автоматической регулировки параметров радиоэлектронной аппаратуры содержит генератор 1 качающейся частоты, к выходу которого подключены образцовое радиоэлектронное устройство 2 и регулируемое радиоэлектронное устройство 3, первый 4 и второй 5 амплитудные детекторы, дифференциальный усилитель 6, парафазный усилитель 7, двухтактный детектор 8, блок 9 исполнительных устройств, блок 10 определения знака производной, аналого-цифровой преобравователь 11, цифровой вычислительный блок 12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 импульсов, элемент 15 сраввевиа, блок 1б делителей частоты.

Цель изобретения достигается за счет введения блоков 10-16. 1 ил.

1302239 2 ются генератор 1 качающейся частоты, амплитудный детектор 5 и исполнительт ные устройства блока 9. При этом перед подключением рабочих органов исполнительных устройств блока 9 к соответствующим настроечным элементам регулируемого устройства 3 последние .устанавливаются в исходное положение и, таким образом, их параметры при3

1О нимают известные начальные значения

Изобретение относится к области автоматизации контрольно-испытательных и настроечно-регулировочных рабо с радиоэлектронной аппаратурой (РЭА) а именно к самонастраивающимся систе мам, автоматически с использованием модели выбирающим режимом для достижения заданного критерия, предназначенным для настройки электрических цепей радиотехнических устройств по амплитудно-частотной характеристике, и может быть использовано при автоматизации технологических процессов производства РЭА, в частности в составе гибких производственных модулей, для настройки параметров различных радиоэлектронных объектов: усилителей низкой частоты, усилителей высокой и промежуточной частоты радиовещательных и телевизионных приемников, элект-20 ронных вольтметров переменного тока, блоков передающих устройств, связной аппаратуры, аппаратуры радиорелейных линий связи и др, Цель . изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, образцовое радиоэлектронное устройство 2, регулируемое радиоэлектронное устройство 3, первый 4 и второй 5 амплитудные детекторы, дифференциальный усилитель 35

6, парафазный усилитель 7, двухтактный детектор 8, блок 9 исполнительных устройств, блок 10 определения знака производной, аналого-цифровой преобразователь 11, цифровой вычисли- 40 тельный блок 12, генератор 13 импульсов, счетчик 14 импульсов, элемент

15 сравнения, блок 16 делителей частоты.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 качающейся частоты перекрывает весь диапазон частотной характеристики(u),, > )регулируемого

50 устройства 3. Период качания частоты генератора в диапазоне(оЗ„с ) равен Т.

Выход генератора 1 подключен к входу образцового устройства 2, амплитудно-частотная характеристика

55 (АЧХ) которо го является эталоном для настройки регулируемого устройства 3. Перед началом настройки к регулируемому устройству 3 подключаП„,, П,„,..., П„1 = О„

1, где R — число настроечных элементов, V» вектор начальных значений их параметров.

После включения генератора 1 выхбдные напряжения регулируемого 3 и образцового 2 устройств через соответствующие амплитудные детекторы 4 и 5 поступают на дифференциальный усилитель б,предназначенный для выделения разности продетектированных выходных сигналов устройств 2 и 3.

Обозначим выход блока 6 как aV(t) разность напряжений повторяющих формы эталонной АЧХ и АЧХ регулируемого устройства 3. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 6 через парафазный усилитель 7 поступает на вход двухтактного детектора

8, имеющего квадратичную характеристику преобразования сигналов. На выходе детектора 8 формируется напряжение, которое представляется в виде функции

Т

0 = - t

Выходное напряжение детектора 8 через аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 11, преобразование в цифровой сигнал, поступает в цифровой вычислительный блок 12.

Цифровой вычислительный блок 12 устройства работает следующим образом.

Для рассматриваемого класса радиоэлектронных объектов зависимость выходного напряжения двухтактного детектора 8 (критерия регулировки) от значений параметров настроечных элементов описывается следующим стохастическим уравнением:

q,.=Е p;v,(v„) + .=p - u(v;)+(, =1 (2) где j — индекс измерения (цикла регулировки), 13022 з

U- — вектор значений параметров

J настроечных элементов размерностью К;

V(U.)- вектор-функция векторного ар4 гумента U . .с элементами Ч;

J — 1,2,..., M» (3- вектор случайных коэффициентов, принимающий для каждого устройства, поступающего на регулировку, неизвестное пос-10 тоянное значение в соответствии с нормальной функцией плотности распределения вероятностей P (p) N (p у ); . — случайная величина, характе- 15 ризующая погрешности измерения и ошибку аппроксимации, нормально распределенная

P(Q ) N(06 )

Определение ф(-) и значений р,,Е„О 20 осуществляется априори, до работы с серией радиоэлектронных устройств, подлежащих регулировке, с помощью известных математических методов на основе статистической обработки 25 данных, полученных в результате работы с отдельными устройствами серии. л

Приведенные характеристики (М(). po>

Х Р)являются исходными данными о регу- . лируемом устройстве; необходимыми 30 для работы блока 12, которые вводятся в его память до начала регулировки вместе с программой работы.

После приема информации от АЦП 11 на вход 1 блоком 12 производится пре- З5 образование значения Q, во внутренний код. Затем производится анализ близости АЧХ регулируемого устройства

3 и эталонной, АЧХ по условию О,„. Е,, где - заданная точность настройки.40

Если это условие выполняется, то, регулировка прекращается и переходят к регулировке следующего устройства, если.нет, то выбирают режим поиска, заключа)ощийся в проверке условия 45

abs (Q„.-Q„. ) e

Еслй это условие выполняется, то продолжается работа устройства в режи-ме локального поиска, если нет, то в режиме глобального поиска. 50

В режиме локального поиска для определения частных производных критерия регулировки Q по параметрам настроечных элементов используется дискретный фильтр Калмана-Бьюси.

Статистически оптимальная оценка вектора неизвестных случайных параметл ров Д„ вычисляется по рекуррентным

39

4 формулам дискретной калмановской фильтрации

Е„= (r — К„Ч (V„)3 E„., — ковариационная матрица ошибок; (4) K,. ;-; < (v„. ) Ы+ ч (v „. ). е „.; ч(п„. )) (5) -вектор-коэффициент усиления

) = 1,2,...

Затем определяется вектор-градиент частных производных, задающий направление движения рабочих органов блока 9 исполнительных устройств

V„Q„.= Р3 Ч..ч(О„) (6) В режиме локальной настройки по значению вектора-градиента вычисляются коэффициенты деления n„- =(n,,n,. °

6» 23» и„,! делителей частоты блока 16.

Для этоro определяется максимальная компонента вектора-градиента

max I abs(— - ) i = 1,2, ° ° ° RJ = ао;

1J (7) Ее номер присваивается параметру

m и коэффициент деления, соответствующей ш-му настроечному элементу (m-й делитель частоты блока 16), принимается равным единице и ;=1.

Затем вычисляются коэффициенты деления, соответствующие настроечным элементам 1=1»2».. ° »К, n .= abs(-- () j дО дО.

DU . OU. ь»,j (8) V . = — sign() аО аП,„

I (9) После сброса счетчика 14 импульсов цифровой вычислительный блок 12 вьщает цифровые сигналы, равные и»„. и Ч ;»

1 = 1,2,..., R, на вторые входы делителей частоты блока 16 и вторые входы исполнительных устройств блока 9 со« ответственно. После этого согласно алгоритму работы вычислительный блок

12 подает сигнал запуска на вход 1 и направления движения рабочих органов блока 9 исполнительных устройств

S 1302 генератора 13 импульсов и переходит в режим ожидания прерывания от блока

10 определения знака производной.

По запуску генератор 13 импульсов формирует последовательность импульсов, калиброванных по длительности

5 и амплитуде и имеющих постоянную частоту повторения. Импульсы поступают через делители частоты блока 16 на соответствующие исполнительные уст- 10 ройства блока 9. При этом установка коэффициента деления по каждому каналу, соответствующему отдельному (д-му) настроечному элементу, обеспе гивает то, что частота импульсов, 15 поступающих по каналу этого (i-ro) настроечного элемента, пропорциональна соответствующей (i-й) компоненте вектора-градиента частных производных (6). При подаче на 1-е входы исполни- 0 тельных устройств блока 9 импульсов от делителей частоты рабочие органы исполнительных устройств отрабатывают движения, скорость которых пропорциональна частоте импульсов, а следовательно, пропорционально частоте изменяются и значения параметров настроечных элементов. Поскольку направления перемещения рабочих органов (знак изменения значений параметров) опреде- 30 ляются сигналами, заданными на 2-х входах исполнительных устройств блока

9, то таким образом обеспечивается изменение значений настроечных элементов в направлении, отрицательном вектору-градиенту критерия качества регулировки, т.е. в сторону наибольшего уменьшения Я по всем компонентам

О (настроечным элементам), вследствие чего АЧХ регулируемого устройства . 40 приближается к эталонной АЧХ.

Изменение критерия качества регулировки Q характеризующего квадратичную меру близости амплитудно-частотных характеристик (1), отражается 45 в изменении выходного напряжения двухтактного детектора 8, которое подается на вход блока 10 определения знака производной. При этом на выходе блока 10, состоящего из дифференциатора, определяющего величину производной входного сигнала по времени

aQ/gt, и различителя sign (dQ/Bt) в котором определяется знак производной (в качестве различителя исполь" зуется логический элемент), сигнал появляется только в том случае, если знак производной перестает быть отрицательным:

239 б

sign (BQ/Bt) = 0V1.

Последнее условие свидетельствует о том, что уменьшение критерия качества регулировки при движении в вычисленном направлении прекратилось.

Выработанный блоком 10 сигнал прерывания подается на второй отключающий вход генератора 13 импульсов и на 3-й вход цифрового вычислительного блока 12, где повторяется цикл вычисления и установки нового направления поиска.

Для определения значений параметров настроечных элементов регулируемого устройства блок 12 осуществляет опрос регистра данных счетчика 14 импульсов. На первом цикле эти значения соответствуют исходным состояниям настроечных элементов и равны О . Для

1 последующих циклов они определяются по предыдущим значениям параметров и по указанию счетчика импульсов SÄ с учетом установленных коэффициентов деления и направлений движения рабочих органов по формуле

i=i,2...R

3 (10) Затем блок 12 осуществляет прием цифрового сигнала от АЦП 11 и т,д.

В режиме глобального поиска, когда выполняется условие abs(Qg -Q 1)<

< E.< свидетельствующее о том,что возможности локального поиска исчерпаны, вычисляется новая зона локального поиска. Для этого, применяются известные математические методы, использую щие генератор случайных чисел, равномерно распределенных в области допустимых значений параметров настроечных элементов с последовательным исключением из этой области зон локального поиска, и определяется начальная точка нового локального поиска U;+, .

Лля перевода регулируемого устройства 3. в это состояние вычисляются направление движения рабочих органов

V, . = sign(U . — U ), (11)

1,J+1 1 J+> 1,4 шаг движения (количество импульсов) S. = aU . = max 1 аЬз(Б;; -U;,))(12)

I 1

1-=1... К и коэффициенты деления

1302239 и.. = аЬз(Л „.„(П;;„— Б,,1 1 (13)

i=1,2,...,R.

После сброса счетчика 14 импульсов блок 12 выдает цифровые сигналы, рав- 5 ные вычисленным значениям коэффициентов деления, направлений движения рабочих органов и шагу движения соответственно на блоки 16,9 и 15. После этого блоком 12 вырабатывается сигнал 10 запуска генератора 13 импульсов и блок 12 переходит в режим ожидания прерывания от элемента 15 сравнения.

Движение рабочих органов исполнительных устройств блока 9 осуществляется 15 так же, как и при локальной настройке, в направлении, установленном на вторых входах блока 9 пропорционально коэффициентам деления делителей частоты блока 9. Однако при глобаль- 20 ном поиске цикл регулировки прекращается по переходу регулируемого устройства 3 в состояние, соответствующее значениям U„"., параметров настроечных элементов. Об этом сигнализирует элемент 15 сравнения, вырабатывающий сигнал прерывания по сравнению заданного на 2-м входе значения со значением регистра данных счетчика 14 импульсов, подключенным З0 к его первому входу, поступающий на

2-й вход генератора 13 импульсов и

4-й вход блока 12. После прерывания по входу 4 ow элемента сравнения начинается очередной цикл регулировки, 35 вычислительный блок 12 осуществляет считывание с АЦП и т.д.

Таким образом обеспечивается поиск во всех зонах локальных экстремумов и настройка регулируемого устройства 40

3 завершается по достижении требуемого качества (меры близости АЧХ регулируемого устройства и эталонной АЧХ)., 45

Введение в структуру устройства приведенных выше блоков и связей дает возможность сократить время настройки за счет использования дискретного фильтра Калмана-Бьюси для определения статистически оптимальных оценок неизвестных параметров стохастической модели регулируемого устройства, позволяющего повысить точности определения частных производных, а также за счет исключения необходимости в пробных шагах и применения градиентного метода наискорейшего спуска с переменным шагом для организации процесса автоматического поиска экстремума критерия качества регулировки.

Режим глобальной настройки расширяет возможности системы при регулировке сложной РЭА, поскольку для нее критерий качества, как правило, имеет несколько локальных экстремумов, а требуемую точность настройки обеспечи-, вает только один из них.

Особое преимущество предлагаемое устройство имеет при создании гибких технологических модулей производства

РЭА, поскольку по сравнению с известными устройство позволяет уменьшить себестоимость контрольно-регулировочных операций, увеличить коэффициент использования измерительной аппаратуры, в том числе средств вычислительной техники, и уменьшить требования к квалификации операторов-регулировщиков.

Формула изобретения

Устройство для автоматической регулировки параметров радиоэлектронной аппаратуры, содержащее Генератор качающейся частоты, выход которого соединен с первым выходом устройства и через последовательно соединенные образцовое радиоэлектронное устройство и первый амплитудный детектор с первым входом дифференциального усилителя, вход устройства через второй амплитудный детектор соединен . с вторым входом дифференциального усилителя, выход которого через парафазный усилитель подключен к входу двухтактного детектора, и блок исполнительных устройств, соединенный выходами с вторыми выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены блок определения знака производной, подключенный входом к выходу двухтактного детектора и входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом цифрового вычислительного устройства, подключенного вторым входом к выходу блока определения знака производной, а третьим входом— к выходу счетчика импульсов и первому входу элемента сравнения, выход которого соединен с четвертым входом цифрового вычислительного устройства и первым входом генератора импульсов, второй вход которого подключен к вы1302239

Составитель В. Башкиров

Редактор Н. Тупица ТехредЛ.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 1215/46 Тираж 864

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис ное,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходу блока определения знака производной, а третий вход - к первому выходу цифрового вычислительного устройства, выход генератора импульсов соединен с входом счетчика импульсов и первыми 5 . входами блока делителей частоты, вторые входы которого подключены к вторым выходам цифрового вычислительного устройства, а выходы — к первым входам блока исполнительных устройств, соединенного вторыми входами с третьими выходами цифрового вычислительного устройства, четвертый и пятый выходы которого подключены к вторым входам соответственно элемента сравнения и счетчика импульсов.