CC BY
8
Рассмотрим расчет простых АК, удовлетворяющих условию симметрии:
у (г) = - у (г ± т); X (г) = - X (г ± т), (7)
когда (в предположении условного начала процессов при г = 0) описание АК на выходе РЭ при г > 0 согласно [1,5]
(8)
а сигнал на входе РЭ с учетом (2)
X (5) = Н (5) • 7 (5) = ■ 1+% = ! — + Г^' (9)
Ц - Яг) 1 +1 5 - 1 + е
где Аг0 = (5 - ) ■ X (5) при 5 ® Я г - коэффициенты (вычеты) разложения , относящиеся согласно [1,5] к описанию свободной составляющей реакции в (9), а второе слагаемое в (9) дает периодическую вынужденную (установившуюся) составляющую, причем - искомое описание установившихся АК при 0 < г < т , определяемое из (9) как
I Аг(
X уст (s ) = X! (s ) =
X (s) - ^ '0
(s - s,)
(1 + e~st). (10)
T
В интервале 0 < t < t = — описание (10) упрощается:
2
Xi(s) = _ £ = ± + ^Hz^l + ,1 (t) = -k + £(A - A,o0, (11)
s s - s t s s - s t
причем в (11) переходная характеристика (ПХ) ЛЧ согласно (2)
тт , ч H (s) -kB (s)/an A, , , v , ^ . s ,t
H1 (s) = —^ = 1-t( 7 n) = — + Zt—4-h1 ) = -k + £Ax • est, (12) s s{{( s - s г) s (s - s г)
где A, = (s - s,)H1 (s) при s ® s,.
Из сравнения (9) и (12) следует, что в (11)
1 - в - sx 2в - sx A, 0 = A,-; A, - A, 0 = A,-. (13)
г 0 г 1 + в - г г 0 г 1 + в -
Искомый полупериод АК определяем из условия переключения РЭ при t = 0, поскольку в силу непрерывности ПХ при n > m в (2) имеем
х j(0-) = х j(0+) = d = 1, (14)
т. е. из (11) в соответствии с (13), (14)
х,(0+) = -k + £ At = 1, (15)
IV ) ^ . 1 + в -s, х
при этом (15) - нелинейное функциональное уравнение, которое необходимо решить (например, указанными в [5] методами) для отыскания полупериода АК х = T/2 .
3. Общая характеристика применения теории дискретных цепей для анализа устойчивости АК в релейной цепи
Как показано в [1, 2], вариации параметров АК имеют место в РЦ, например, при бесконечно малом, т.е. «исчезающем» (согласно терминологии [4]) воздействии на входе РЭ
/вх (t) = b 0§(t) , (15а)
причем в (15а) /вх - это дельта-функция [5] бесконечно малой площади b 0, что соответствует требованиям устойчивости по Ляпунову (3).
Возникающая при этом бесконечно малая вариация сигнала на выходе ЛЧ X^ (?) > 0 приводит к преждевременному срабатыванию РЭ на Ах и сдвигу в (6):
у! 7Д= -(1 -е-£хКАх. £
Это в итоге дает вариацию сигнала на выходе РЭ в виде короткого прямоугольного импульса (удвоенной амплитуды)
У1 - У1 = У-х @ 2Ах8<^) ■
(16)
причем в (16): 1) не учтены малые высших порядков, что соответствует анализу устойчивости по Ляпунову [4]; 2) вариация X ^ эквивалентно пересчитана к площади появляющейся дельта-функции; 3)
коэффициент «2» обусловлен переключением РЭ с уровня «-1» на уровень «+1»; 4) вариации удовлетворяют условию симметрии (7), что также соответствует «отбрасыванию» бесконечно малых высших порядков; 5) временное смещение
Ах = [/вх (I) - хх (I)]/.Xо,
(17)
причем в (17) XX0 = XX(0-) - предполагаемая неизменной с учетом (7) скорость изменения координаты х в момент t = 0 - , непосредственно предшествующий переключению РЭ (неизменность XX0 также соответствует отбрасыванию «высших бесконечно малых»).
В результате систему уравнений РЦ для вариаций можно записать в следующем виде:
у х ^) = 2 XX 0-1 [р 0^) + X х ^ - пх)]
X, (£) = Н (8)У, (£).
(18)
В соответствии со свойством выборки дельта-функции [5] первое из уравнений (18) «работает» только в дискретные моменты времени пх (где п = 0, ± 1,± 2,* ). Поэтому естественным является переход к эквивалентному описанию (18) в виде 2-преобразования [5] уравнений дискретной цепи
(ДЦ):
7х (2) = 2X0-1 [р 0 (2) + Xх (2)]; Xх (2) = Н дц (2)7х (2),
(19)
причем в (19) Р0(2) = Р0 ^Р080(пх) - дискретная дельта-функция [5]; Ндц(2) - ПФ эквивалентной ДЦ, алгоритм отыскания которой оказывается сложнее, чем в [1], поскольку ЛЧ в данной работе является существенно иной.
Уравнение замкнутой ДЦ (19)
Xх (2) = 2X0-1Ндц (2) [р 0 + Xх (2)] ,
т.е. ПФ замкнутой ДЦ
X х ( 2) = 2 -X -Н дц ( 2 ) = 2 Н дц ( 2)
Н (2)= ^ = 0 7 = ' , (20)
^ Р 0 1 - 2X 0ХН дц (2) X 0 - 2Н дц ( 2)
причем согласно [5] знаменатель ПФ - это характеристический полином (ХП) замкнутой ДЦ:
Р(2) = X0 - 2Ндц (2) = 0 . (21)
Если модули корней ХП (21) не превышают «единицы»
|2г| < 1, (22) то РЦ устойчива по Ляпунову, поскольку согласно разложению (20) на простейшие дроби Н з ( 2 )= X ^¡2! ( 2 - 2i) получим для вариации
Xх(пх) = р0 XВг2Пг , (23)
причем (23) при выполнении (22) описывает устойчивую систему согласно (3) при п (т.е. при
t = пх®¥).
Кроме того, согласно (21) при анализе устойчивости необходимо также уметь находить: 1) скорость изменения сигнала на входе РЭ XX0 = XX(0-) и 2) ПФ эквивалентной ДЦ Ндц (2) .
4. Особенности определения скорости изменения сигнала на входе РЭ в момент переключения Найти значение скорости установившихся АК XX уст (0-) = XX (0-) = XX 0 в последний момент перед переключением РЭ здесь значительно сложнее, чем в случае [1], где рассматривалась ЛЧ с непрерывной ИХ, когда XX(0-) = XX(0+) = -XX0(х-) . В данном случае разрывной ИХ ЛЧ в режиме установившихся АК имеем (опуская индекс «уст»):
X(0-) = -X(х-) Ф X(0+) , (24)
поскольку переключение РЭ (с уровня «-1» к уровню «+1») при t = 0 эквивалентно ступенчатому воздействию на входе ЛЧ Ау = 28^) , скорость которого Ау = 28^) . Это приводит к скачку производной сигнала на входе РЭ согласно (12):
А^е(0+) = 2^(0+) = 2И[ (0+) = 2^ з,А, . (25)
Поэтому, уточняя (24), можно записать
X(0-) = X(0+) -Аг(0+) ; (26)
теперь в соответствии с (11) с учетом установившихся АК ) = т(t) при 0 < t <х можно определить первую составляющую в (26):
X(0+) = Х£(Аг - Аг0). (27)
Согласно (26), (27) получим
X(0-) = X£(А, - Aiо) - 2£= -X£(А, + Aiо). (28)
С учетом (13) находим
X0 = X(0-) = -X £ [А, + А, (1 - е-" )/(1 + е-")] = ^
= -Х 25Д/ (1 + е ").
5. Особенности составления передаточной функции эквивалентной дискретной цепи
В [2, 3] показано, что формальное применение метода инвариантности (полного соответствия)
ИХ при переходе от ПФ аналоговой ЛЧ к ПФ ДЦ в данном случае (в отличие от [1]) неприемлемо. Описание вариации (16) является приближенным, поскольку более строго она - короткий прямоугольный импульс:
у !Х= 2 [5 ^ + Дт) — 61(Г)]. (30)
Таким образом, реакция ЛЧ на импульс (30) описывается разностью переходных характеристик, которые непрерывны; следовательно, при строгом подходе вариация X^(?) при t = 0 скачка не
имеет. В то же время описание (16) дает на выходе ЛЧ ИХ и соответствует скачку X^ при ? = 0, что
искажает физику описания АК в релейных цепях рассматриваемого класса.
Поэтому, воспользовавшись рекомендациями [2, 3] при переходе к ДЦ методом инвариантности ИХ, исключаем из рассмотрения «нулевой шаг», т.е. используем уточненное условие перехода:
к дц (пт) = к( пт) — к(0)5 0( пт). (31)
Согласно (12) с учетом к(?) = к1 (?) получим (для П > 0):
к дц (пт) = X *Ле*,тП — X 5 0( пт). (32)
Находим 2-преобразование выражений (31), (32), т.е. уточняем ПФ эквивалентной ДЦ:
2 ^ , , е
Н дц (2) = X $ гАг —— X $ Аг = X $ Аг —— (33)
ДЦ V / г г 2 — т , , , , 2 — т
6. Общая характеристика анализа устойчивости РЦ с разрывной ИХ линейной части
Согласно (21), (29), (33) находим характеристический полином замкнутой ДЦ:
Р(2) = 0 = х(0—) — 2Н дц (2) = —Е $ .А. —2--2Е —-= .. ..
4 ' ' дцч / ^ г г 1 + ег г2 — е$т (34)
= —2Е (2 +1)
^ г г(1 + е-)(2 — е* т)'
Выводы: 1) уравнение (34) позволяет найти корни 2г характеристического полинома эквивалентной дискретной цепи и оценить устойчивость релейной цепи; при |2г | £ 1 релейная цепь устойчива;
при |2г |> 1 релейная цепь неустойчива;
2) из (34) следует, что среди корней полинома обязательно будет корень
21 = —1, (35)
т.е. (35) полностью соответствует физике симметричных автоколебаний (7);
3) данные (35) с учетом (23), (22), (3), (4) свидетельствуют о том, что даже в случае устойчивой релейной цепи асимптотической устойчивости быть не может.
Таким образом, данная работа позволяет распространить единую методику анализа устойчивости автоколебаний в релейной цепи (с применением эквивалентной дискретной цепи) на случай разрывной импульсной характеристики линейной части цепи. Однако методика отыскания передаточной функции эквивалентной дискретной цепи в этом случае несколько видоизменяется.
Библиографический список
1. Ружников В. А. Особенности проектирования устойчивых моделей радиоэлектронных и электротехнических систем / В.А. Ружников, М.В.Силина, Э.П.Чернышев // 5-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: сборник научных докладов. - СПб.: Изд. сПбГЭТУ «ГЮТИ», 2003. -С. 250-253.
2. Прохорова В.А. Новый подход к проектированию устойчивых радиоэлектронных и электротехнических релейных автоколебательных систем с интегратором в цепи обратной связи. / В.А.Прохорова, В.А.Ружников, М.В.Силина, Э.П.Чернышев // Изв. вузов. «Радиоэлектроника». - 2006. - № 2. - С. 10-15.
3. Ружников В.А. Об устойчивости автоколебаний в гистерезисной релейной системе с разрывной импульсной характеристикой линейной части / Сборник «Современные проблемы радиоэлектроники». / В.А.Ружников, М.В Силина., Э.П.Чернышев. - Иркутск: Изд -во ИрГТУ, 2006. - С. 146-152.
4. Цыпкин Я.З. Теория релейных систем. / Я.З. Цыпкин - М. : Наука, 1955.
5. Бычков Ю.А. Основы теории электрических цепей. / Ю.А.Бычков, В.М.Золотницкий, Э.П. Чернышев. -СПб. : Изд-во «Лань», 2002.
УДК 621.879
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СЕТИ ТЕЛЕ- И РАДИОВЕЩАНИЯ НА ОСНОВЕ ОБОРУДОВАНИЯ «МИКРОТЕК»
С.А.Сыросенко1
Иркутский государственный университет путей сообщения, 664074, г. Иркутск, ул.Чернышевского, 15
Представлена реализация системы мониторинга сети теле- и радиовещания, организованная на основе системы дистанционного управления RCU-1, производства компании «Микротек», и программы «Микротек RCU-1 (Ethernet)». Ключевые слова: радиовещание, телевещание, система мониторинга оборудования, дистанционное управление, передающее оборудование, источники питания, диагностика состояния. Ил. 2. Библиогр. 2 назв.
THE SYSTEM MONITORING BROADCASTING AND TV BROADCASTING ON THE BASIS OF EQUIPMENT
Sirosenko S.A.
Irkutsk State University of Railway Engineering 15 Chernishevskiy St., Irkutsk, 664074
The author presents a realization of the system monitoring broadcasting and TV broadcasting. The system is organized on the basis of RCU-1 remote control system (produced by the company "Microtec") and the program "Microtec RCU-1 (Ethernet)". Key words: broadcasting, TV broadcasting, equipment monitoring system, remote monitoring, transmitting equipment, sources of energy, condition diagnostics. 2 figures. 2 sources.
Современные сети связи обладают большим количеством телекоммуникационного оборудования различных производителей и развитой распределенной инфраструктурой. Необходимость повышения экономической эффективности бизнес-процессов по предоставлению услуг, наряду со стремительным ростом их числа и сложности, заставляет уделять большое внимание совершенствованию принципов и механизмов контроля состояния оборудования, процедур реагирования на аварийные ситуации, планированию обслуживания оборудования на основе анализа результатов контроля его технического состояния. Важной целью в данном направлении является совершенствование систем мониторинга, повышение достоверности полученных данных и оперативности реагирования на изменение состояния объекта контроля.
Достижению такой комплексной цели чрезвычайно способствует активное использование современных информационных технологий, программных и аппаратных средств.
Анализ качества и эргономичности программного обеспечения, поставляемого в комплекте с оборудованием, показал, что произво-
дитель не всегда заботится об удобстве работы обслуживающего персонала. В ряде случаев программы, перегруженные количеством разнообразных настроек и функций, затрудняют возможность производить повседневные операции, что ведет к снижению качества управления всей сетью связи в целом.
Исходя из этого, была поставлена задача создать систему мониторинга, удовлетворяющую требованиям:
• масштабируемость (способность к дальнейшему увеличению возможностей системы);
• открытость (использование унифицированных решений, обеспечивающих простое и эффективное масштабирование);
• эргономичность (обеспечение максимального удобства управления и информативности при возникновении аварийных ситуаций);
• безопасность функционирования;
• обеспечение круглосуточного информирования инженеров группы технической поддержки и подключения к работам специали-
1
Сыросенко Станислав Александрович, аспирант, тел.: 8-914-8-75-11-09, е-mail: sta-scheese@mail.ru
Sirosenko Stanislav Alexandrovich, a post graduate of the Chair of Telecommunication Systems. Tel. 8914-8-75-11-09, е-mail: stascheese@mail.ru
С Начало )
_ ■i _
Файл конфигурации
^ . i ->< i =°°
j = COM(j)..COM(N)
Нет
Опрос параметров
База данных
Рис.1. Блок-схема модуля опроса
стов центров технической эксплуатации.
Для выполнения поставленной задачи было принято решение создать систему мониторинга, на основе которой в дальнейшем может быть создана единая система управления сетью теле- и радиовещания.
Система мониторинга создана на основе сети теле- и радиовещания, развернутой в 12 населенных пунктах Иркутской области компанией ООО «ИркутскЭнергоСвязь».
Для реализации системы разработана программа мониторинга оборудования, установленного в радиопередающих телевизионных центрах, работа которой основывается на взаимодействии с устройствами дистанционного управления RCU-1 [1], производства компании «Мик-ротек», по Ethernet-интерфейсу.
На этапе технического проектирования были разработаны архитектура системы, политика процесса и роль технического персонала в процессе мониторинга, а также определены параметры мониторинга передающего оборудования.
Система представляет собой программное обеспечение, написанное на языке третьего поколения AutoIt 3 [2], что позволяет гибко менять структуру и функции системы, добавлять новые модули без сложной переработки исходного кода. Основной трудностью при разработке модуля связи с устройством дистанционного управления RCU-1 стала реализация CRC-алгоритма обнаружения ошибок [3]. Для решения этой проблемы был разработан специальный модуль проверки циклического избыточного кода (CRC), применение которого не ограничивается потребностями системы мониторинга.
Архитектура системы - мониторинга имеет двухуровневую структуру:
1-й уровень - модуль опроса состояния оборудования (напряжения и токи всех источников питания передатчика, температура внутри
блоков, падающая, отраженная, входная мощности и т.п.). В дальнейшем данный модуль может быть вынесен в серверную часть системы и обеспечить многопользовательский доступ к информации.
2-й уровень - модуль индикации состояния оборудования. Клиентская часть системы, предоставляющая доступ к информации о состоянии оборудования и облегчающая выявление неисправностей в его работе.
Система имеет собственную базу данных, которая обеспечивает долговременную сохранность информации по определенным событиям и изменениям контролируемых параметров.
Работа модуля опроса состояния оборудования построена по блок-схеме, представленной на рис. 1.
После запуска программы происходит загрузка файла конфигурации. Далее инициируется бесконечный цикл мониторинга. Во вложенном цикле происходит опрос всех устройств, находящихся в сети. Полученная информация сохраняется в базе данных. И основной цикл повторяется.
Модуль индикации представляет собой приложение, запущенное на рабочей станции оператора сети, основное окно которого имеет вид, представленный на рис. 2.
Главное окно содержит: карту сети с наглядным расположением радиопередающих телевизионных центров и графическим отображением их состояния, дерево сети в виде списка населенных пунктов с центрами теле- и радиовещания и списка событий, содержащего дату и описание процесса, зафиксированного системой на каком-либо контролируемом устройстве.
Средства системы позволяют повысить оперативность устранения неполадок передающего оборудования за счет сокращения времени на установление и локализацию сбоев в работе
