Адаптация поляризационных фильтров с учетом ограничений Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Д.М.Пиза, М.П.Чернобородов, Б.Н.Бондарев: АДАПТАЦИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ С УЧЕТОМ ОГРАНИЧЕНИЙ

УДК 621.396.9

АДАПТАЦИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ С УЧЕТОМ

ОГРАНИЧЕНИЙ

Д.М.Пиза, М.П.Чернобородов, Б.Н.Бондарев

Получены аналитические выражения, позволяющие оценить эффективность адаптивных поляризационных фильтров при произвольных параметров помех с регулярной поляризацией. В результате проведенных расчетов оценен коэффициент подавления помех и остаточная дисперсия помехи на выходе адаптивного фильтра с учетом реальных ограничений.

Отримано математичт вирази, яш дозволяють ощнити ефективтсть адаптивних поляризацшних ф1льтр1в при дов1льних параметрах завад з регулярною поляризащею. В результат1 проведених розрахунтв виконано ощнку коефщ1ента пригтчення завад та тдсумковоЧ дисперсп завади на виход1 адаптивного ф1льтра з врахуванням реальних обмежень.

The analytic expressions, which allow to evaluate the effectiveness of the adaptive polarization filters with arbitrary parameters of the interferences with the regular polarization were obtained. As a result of the conducted calculations, the coefficient of suppression of the interferences and the residual dispersion of the interference at the outlet of the adaptive filter taking into consideration the practical limitations was estimated.

Внедрение в радиотехнические системы адаптивных поляризационных фильтров привело к интенсивным исследованиями их характеристик с учетом ограничений. Так, в [1] проведены исследования эффективности таких фильтров при произвольных характеристиках помех. Полученные результаты установили количественную связь между степенью рассогласования поляризационного базиса помехи и ее коэффициентом подавления. Получены также оценки остаточной дисперсии помехи на выходе поляризационного фильтра от угла рассогласования базиса помехи относительно согласованного поляризационного базиса, когда дисперсии помех в дуально-поляризованных каналах совпадают.

Однако, в реальных условиях функционирования радиотехнических систем существуют и другие ограничения, которые приводят к дополнительному снижению эффективности поляризационных селекторов. Прежде всего, необходимо оценить снижение эффективности фильтрации сигналов на фоне помех с учетом ограничения весовых коэффициентов поляризационного фильтра.

На рис.1 приведена структурная схема объекта исследований - адаптивного поляризационного фильтра, в котором в качестве элемента адаптации используется известный [2,3] автокомпенсатор помех. На рис.1 A1 и A2 -дуально-поляризованные антенны, X(t) и Y(t) - помеховые сигналы в каналах приема, t ) выходной сигнал X и X -

перемножители и сумматор.

Рассмотрим случай, когда выполняются условия

W = W, = P ,

max ±max огр '

(1)

т.е. максимальные значения квадратурных составляющих весового коэффициента ^тах и ^^тах ограничены значением Рогр.

Анализ корреляционной матрицы сигналов дуально-поляризованных каналов приема показал, что если в качестве исходного выбран согласованный базис 2 2

О^ = Оу^ , то при рассогласовании взаимного поляризационного базиса отношение дисперсий помеховых сигналов в каналах приема поляризационного селектора описывается зависимостью

1 - (pr v ) |sin2

а 2/а 2 = v r x0v0/max ' T '

v x 1 - (pxv ) |sin2¥| ,

Wo max

(2)

где (р^ „ ) - нормированный коэффициент взаимной гхоуо тах

корреляции в согласованном базисе, ^ - угол рассогласования поляризационного базиса: ^ е [—п/4, п/4] .

Рисунок 1

Известно, что в установившемся режиме работы адаптивного фильтра квадратурные составляющие весового коэффициента определяются выражениями [2]

W = -Р • °x/0v , W± = -Pl ' °x/0V •

(3)

РАДЮЕЛЕКТРОН1КА

Из выражений (3), в соответствии с (2), следует, что предельными значениями весовых коэффициентов есть величины 0 и ^ . Очевидно, что в реальных условиях такие значения коэффициентов не могут быть реализованы. Поэтому при оценке эффективности адаптивных поляризационных фильтров необходимо иметь возможность оценивать возможные ограничения весовых коэффициентов.

Подставляя значения квадратурных составляющих коэффициентов взаимной корреляции р и р^ в выражение для коэффициентов подавления помех [2]

К = -101§[ 1 - |р|2]

получим

К = -101^

■ Ш 2 а2"

1 - Ш 1р1-ах/ау +

(4)

(5)

В работе [1] показано, что при произвольных поляризационных параметрах помех в линейном базисе нормированный коэффициент взаимной корреляции определяется выражением

(рх У ) С082V

_х о у0 т ах___

[ 1 - ( рх у ) 2 8Ш 2 2 V ] 1 1 2

х0у0 тах

(6)

С учетом выражений (2) и (6) из (5) получим:

К= -101^

1-

- Ш

+ Ш

- Ш

(рху ) С082у[1- (рх у ) Ип2V]112

4 х 0у0 т ах_х0у0 тах_-_

[1 - ( рх у )2 81п 2 2 V ] 11 2 [1 + ( рх у ) I З1п2V ]

х0у0 тах х0у0 тах

1- (рх у ) Мп2 V

2 х 0-у0 т ах

1+ (рх у ) Ип2V

1 х0у0 тах .

(рх у ) С082V

- х0у0 тах_'

[1 + ( рх у ) | 8 ш 2 VI ]

х0у0 тах

—101^

1-

-Ш

1- (рх у ) Мп2V"

2 х 0 у 0 та х

1+ ( р х у ) 1 81п 2 V

х0у0 тах

(7)

не выполняется. В этом случае модуль комплексного коэффициента передачи вспомогательного канала поляризационного селектора в установившемся режиме определяется выражением

Ш = рху -ах/ау = Рху

[1+ (рху ) |81п2у|п172

] х0у0 тах__

1- ( рх у ) 1 81 п 2 V

. х0у0 тах .

, (10)

где р ху - значение нормированного коэффициента взаимной

корреляции, обусловленное идентичностью каналов приема. При этом выражение (7) упрощается и принимает вид

К = -101в

1-

(рх у )2 С0822V

] х 0у0 тах__

1 - (рх у )2 81п22V

х0у0 тах

(11)

На рис. 2 приведены зависимости коэффициента подавления стационарной активной помехи от угла рассогласования взаимного базиса V .

К„, дБ

-40 -30 -20 ........К) 0 10 20 30 40

у/, град

X

или, с учетом того, что

Рисунок 2

Расчет выполнен для относительных интенсивностей поляризованных составляющих помеховых сигналов в каналах приема при согласованном базисе равных 30 и 50 дБ (кривые 1 и 2). Уровень ограничения действительной и мнимой составляющих коэффициента передачи вспомогательного канала Рогр = 1 .

Ш = 2 + ж2

(8)

выражение (7), в соответствии с равенством (1), можно записать

Кп = -10^

■ (рх у ) С082V

1 - 2 72 Р х0у0тах

огр[1+ (рх у ) |81п2V]

х0у0 тах

1- (рх у ) Мп2 V

+ 2 р 2 х 0у0 т а х'__

огр1+ ( рх у ) I 81п 2 V

х0у0 тах

(9)

В интервале углов Ду, где обеспечивается линейный режим работы поляризационного селектора, равенство (1)

<тдб

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Рисунок 3

^ , град

30

1607-3274 "Радюелектрошка. 1нформатика. Управлшия" № 2, 2001

А.Н.Щербаков: МОДЕЛЬ РЕКУРРЕНТНОЙ АДАПТАЦИИ ДИССИПАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОЧИСТКЕ НЕФТИ

Пунктиром на рис.2 показана эффективность поляризационного селектора без учета ограничения весовых коэффициентов (по результатам работы [1]).

Из рис. 2 следует, что рассогласование базиса, при котором происходит ограничение коэффициента передачи вспомогательного канала поляризационного селектора, приводит к резкому уменьшению коэффициента подавления помех. Это обуславливает значительный рост остаточной дисперсии помехи на выходе поляризационного селектора (см. рис. 3). Для сравнения, пунктирными линиями показана остаточная нормированная по собственным

шумам дисперсия помехи на выходе поляризационного фильтра без учета ограничения весовых коэффициентов.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Пиза Д.М. Эффективность адаптивных поляризационных фильтров при произвольных параметрах помех // Проблемы управления и информатики. - Вып.3, 1998. - с. 110-114.

2. Джули Д. Поляризационное разнесение в радиолокации. ТИИЭР, т.74, №2, 1986. - с. 6-34.

3. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981. - 416 с.

УДК 621. 372. 8

МОДЕЛЬ РЕКУРРЕНТНОЙ АДАПТАЦИИ ДИССИПАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОЧИСТКЕ НЕФТИ

А.Н.Щербаков

PaccMampueammcM nymu noeuweuux atytyeKmueHocmu ynpaeneHux dunaMunecKUMu cucmeMaMu mexHomzunecKux ycmanoeoK u,exa nodiomoeKu Hetymu. npedxoxeHHax peKyppeHmHaM ModeAb o6ecne%ueaem cma6unu3au,urn duccunamuemix npou,eccoe u npocmym uHmepnpemau,urn e MuKponpou,eccopHue cemu ynpaexeHua.

Po3iAMdammbcM wnxxu nideum,eHHx etyeKmueHocmi KepyeaHHM duHaMinHuMu cucmeMaMu mexHoxoziuHux ycmaHoeoK u,exa nidzomoeKu Hatymu. 3anponoHoeaHa peKypeHmHa Modern 3a6e3ne%ye cma6irn3au,irn ducunamueHux npou,ecie ma npocmy mmepnpemau,irn do MiKponpou,ecopHux Mepex KepyeaHHM.

Presented are the ways for increasing the efficiency control for dynamic systems technological plants the department preparing oil. Propose model guarantee stabilization process and simple interpretation in microprocessor nets.

ВВЕДЕНИЕ

Процесс очистки сырьевой и получения товарной нефти обеспечивает цех подготовки нефти (ЦПН), содержащий ряд установок технологического оборудования (ТО), рассредоточенного по предприятию. Характерным для ЦПН является: высокая мощность, непрерывность потока, изменение сырья, номенклатура качества, вариантность технологий, сложность и взаимосвязь ТО.

Проблемы стратегического управления, планирования, экономики, а также контроля и управления ТО решаются при помощи рассредоточенной информационно-управляющей системы (РИУС), охватывающей своим решением все системные задачи ЦПН. В архитектуре РИУС (рис.1) каждый уровень иерархии компьютерных сетей имеет свою направленность и специализацию для решения определенного класса задач.

стратегическим уровень

оперативным уровень

о о

ТО

| шумЫ |

Рисунок 1 - Уровни иерархии РИУС

Уровень автоматического управления и контроля базируется на сети микропроцессорных контролеров (МК), которые через каналы наблюдения и управления непосредственно воздействуют на ТО, выполняя жестко зашитую в постоянную память интерпретированную программу модели поведения. Модель поведения отражает конкретную стратегию О, представленную алгоритмом управления. Целями оптимального управления О часто выступают стабилизационные требования, устойчивости и (или) обеспечения экстремальных значений целевой функции W(o) = sup W(О) для максимума или W(o) = infW(o) для минимума. Воздействие стратегии МК на ТО протекает при дискретном времени t=0,l,2,...,N в последовательности схемы, приведенной на рисунке 2. Производится измерение свойств ТО по каналу