Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи
Одержано загальну енергетичну модель радіоканалу з завмираннями на основі інтерактивної системи MATLAB, побудовану на базі рівняння передачі сигналу від радіопередавача до радіоприймача з урахуванням затухання, запізнювання й завмирання сигналу в середовищі розповсюдження радіохвиль. Описано спосіб...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы управления и информатики |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210749 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи / В.И. Гостев // Проблемы управления и информатики. — 2010. — № 4. — С. 90-101. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859566471331446784 |
|---|---|
| author | Гостев, В.И. |
| author_facet | Гостев, В.И. |
| citation_txt | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи / В.И. Гостев // Проблемы управления и информатики. — 2010. — № 4. — С. 90-101. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы управления и информатики |
| description | Одержано загальну енергетичну модель радіоканалу з завмираннями на основі інтерактивної системи MATLAB, побудовану на базі рівняння передачі сигналу від радіопередавача до радіоприймача з урахуванням затухання, запізнювання й завмирання сигналу в середовищі розповсюдження радіохвиль. Описано спосіб усунення завмирань в каналі радіокерування та досліджено фаззі-систему автоматичного керування потужністю передавача в адаптивному каналі радіозв’язку.
The general power model of a radio channel with fadings on the basis of the interactive system MATLAB, constructed on the basis of the equation of a signal transmission from a radio transmitter to a radio receiver taking into account attenuation, delay and fadings of a signal in the environment of distribution of radio-waves is received. The way of elimination of fadings in the radio control channel is stated and the fuzzy-system of automatic control of the transmitter capacity in the adaptive radio communication channel is investigated.
|
| first_indexed | 2026-03-13T16:53:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
© В.И. ГОСТЕВ, 2010
90 ISSN 0572-2691
МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОЦЕНИВАНИЯ
В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
УДК 62-55:681.515
В.И. Гостев
ФАЗЗИ-СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ПЕРЕДАТЧИКА
В АДАПТИВНОМ КАНАЛЕ РАДИОСВЯЗИ
Введение. Одна из основных проблем для систем радиосвязи — борьба
с замираниями [1–7]. Существуют различные методы, направленные на решение
этой проблемы. Одним из таких методов является применение систем автоматиче-
ского управления (регулирования) мощностью передатчика прямого канала радио-
связи (систем АРМП), имеющих обратный канал радиоуправления [1, 6, 7]. В ра-
ботах, посвященных описанию и исследованию систем АРМП, рассматривается
идеализированная модель радиоканала, представленная апериодическим звеном
и звеном чистого запаздывания. В данной работе получена строгая общая энергети-
ческая модель радиоканала с замираниями на базе интерактивной системы
MATLAB, построенная на основе уравнения передачи сигнала от радиопередатчика
к радиоприемнику с учетом затухания, запаздывания и замирания сигнала в среде
распространения радиоволн, и проведено исследование системы АРМП с трактами
прямого канала радиосвязи и обратного канала радиоуправления с замираниями
в обоих каналах при представлении радиоканалов полученной энергетической мо-
делью. Учитывая, что радиоканалы существенно нелинейны, в системе исполь-
зуется нечеткий регулятор, для которого не требуется знание передаточной
функции объекта управления и который позволяет получить высокое качество
системы [8].
Формула для определения величины замираний в среде распростране-
ния радиоволн. В радиоканале прямой видимости (как в канале радиосвязи, так и
в канале радиоуправления) при отсутствии отражений мощность сигнала на входе
радиоприемного устройства определяется выражением [5]
,
fadо
recrectrtrtr
rec
LL
GGP
P
(1)
где trР — мощность передатчика в ваттах, recР — мощность сигнала на входе
приемного устройства в ваттах, rectr GG , — коэффициенты направленного дей-
ствия антенны передатчика и приемника соответственно, rectr , — потери в
фидерном тракте передатчика и приемника соответственно, оL — потери в сво-
бодном пространстве при распространении радиоволн, fadL — дополнительные
потери в атмосфере.
Потери в свободном пространстве при распространении радиоволн в луче
с прямой видимостью определяются выражением
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 91
,
4
2
D
Lо (2)
где D — расстояние между передатчиком и приемником, fc / — длина вол-
ны колебаний несущей частоты ,f c — скорость света.
Мощность сигнала на входе приемного устройства, определяемая выражением
,
о
recrectrtrtr
o
L
GGP
P
(3)
является детерминированной, в отличие от мощности ,/ fadorec LPР которая
при наличии замираний — случайный процесс.
При известных входном сопротивлении входного каскада радиоприемни-
ка R и коэффициенте усиления приемника recK напряжение на входе и выходе
радиоприемника в вольтах определяется как
,RPU recin (4)
,RPKU recrecout (5)
где мощность сигнала на входе приемного устройства recР выражена в ваттах.
Примем выходное напряжение радиоприемника, при котором замирания и дру-
гие помехи в радиоканале отсутствуют и по радиоканалу проходит полезная ин-
формация, в качестве напряжения уставки ,oU т.е.
.RPKU oreco (6)
Мощность сигнала в канале радиосвязи на входе радиоприемника в децибелах,
при условии, что замирания и другие помехи в радиоканале отсутствуют, равна
,
)Вт( 1
)Вт(
lg10
oAAtr
rec
o LGGP
P
P
rectr
(7)
где trP — мощность передатчика в децибелах,
trAG и
recAG — коэффициенты
усиления соответственно передающей и приемной антенн с учетом потерь в фи-
дерных трактах передатчика и приемника в децибелах, oL — затухание сигнала
на радиолинии в децибелах, определяемое формулой .
4
lg10
2
D
Lo Отметим,
что мощность передатчика, как и мощность приемника, выраженная в ваттах, пе-
реводится в мощность, выраженную в децибелах, по формуле
.
)Вт( 1
)Вт(
lg10)дБ(
tr
tr
P
P
Дадим определение замираний. Замирания — это физические явления, кото-
рые приводят к изменению (в основном, к уменьшению) мощности на входе ра-
диоприемного устройства канала радиосвязи от расчетной мощности ,oP задан-
ной уравнением передачи (7), связывающим мощности на выходе радиопередаю-
щего и на входе радиоприемного устройств этого радиоканала. Радиопередающее
устройство включает генератор электромагнитных колебаний, антенно-фидерный
тракт и передающую антенну. Радиоприемное устройство включает приемную
антенну, антенно-фидерный тракт и приемное устройство.
Для конкретного радиоканала его параметры (мощность передатчика ,trP
длина волны колебаний несущей частоты ,/ fc расстояние между передатчи-
92 ISSN 0572-2691
ком и приемником ,D коэффициенты усиления передающей и приемной антенн
с учетом потерь в фидерных трактах передатчика и приемника ,
trAG )
recAG — из-
вестные величины, поэтому на основании формулы (7) расчетным путем можно
определить мощность сигнала на входе радиоприемника .оP
Если в канале радиосвязи появились замирания, которые привели к дополни-
тельному затуханию мощности на fadL в децибелах, то мощность сигнала на
входе радиоприемника в децибелах равна
.
)Вт( 1
)Вт(
lg10
fado
rec
rec LP
P
P
(8)
Из формулы (8) дополнительное затухание мощности fadL в децибелах определя-
ется как
,
)Вт( 1
)Вт(
lg10
o
rec
fad P
P
L
(9)
где оP определяется по формуле (7).
Учитывая, что на основании формулы (5)
,
2
2
RK
U
P
rec
out
rec (10)
получаем формулу для определения величины замираний в среде распростране-
ния радиоволн на выходе радиоприемника канала радиосвязи в децибелах:
,lg10
2
2
o
rec
out
fad P
RK
U
L
(11)
где напряжение на выходе радиоприемника outU выражено в вольтах.
Пример расчета энергетики радиоканала с замираниями. Проведем при-
мерный расчет энергетики прямого тракта системы АРМП. Допустим, что мощ-
ность радиопередатчика ,Вт10trP входное сопротивление входного каскада
приемника Ом, 25r коэффициент усиления приемника .200recK Тогда
мощность радиопередатчика в децибелах равна
.дБ10
)Вт( 1
)Вт(
lg10
tr
tr
P
P
Допустим, что коэффициенты усиления передающей и приемной антенн с учетом
потерь в фидерных трактах передатчика и приемника в сумме
rectr AA GG
,дБ 502525 а затухание сигнала на радиолинии, определяемое формулой
,
4
lg10
2
D
Lo равно .дБ 120 Тогда мощность сигнала на входе радиоприем-
ника в децибелах, при условии, что замирания и другие помехи в радиоканале от-
сутствуют, на основании формулы (7) равна
.дБ 60120252510
)Вт( 1
)Вт(
lg10
rec
o
P
P
Отсюда 6
)Вт( 1
)Вт(
lg
recP
или .10
)Вт( 1
)Вт( 6 recP
Тогда мощность сигнала на
входе радиоприемника в ваттах равна .Вт10 6 orec PP
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 93
Итак, мощность сигнала на входе приемника при условии, что замирания и другие
помехи в радиоканале отсутствуют, равна 60оP децибел или 1оP микроватт.
При входном сопротивлении входного каскада приемника Ом 25R и ко-
эффициенте усиления приемника 200recK напряжение уставки в вольтах на
выходе приемника на основании формулы (6) равно
В. 12510200 6 RPKU oreco
Для рассматриваемого примера при заданных входном сопротивлении вход-
ного каскада приемника Ом 25R и коэффициенте усиления приемника
200recK запишем формулу (11) в числовом виде:
.60)10(lg10 62
outfad UL
Результаты расчетов приведены в таблице outU( — в вольтах, fadL — в деци-
белах):
Таблица
outU 0,1oU 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0,05 0,02
fadL 0 1,94 4,44 7,9588 13,98 20 26,02 33,98
Формула (11) для определения величины замираний в канале радиосвязи не
только позволяет определять замирания в среде распространения радиоволн канала
радиосвязи, но и по измерениям напряжения на выходе радиоприемника осу-
ществлять постоянный контроль помеховой обстановки в среде распространения
радиоволн. Формулу (11) также можно записать в виде
.
2
2
out
reco
fad
U
RKP
L (12)
На основании формул (5) и (6) запишем
;
2
2
RK
U
P
rec
out
rec (13)
.
2
2
RK
U
P
rec
o
o (14)
Для рассматриваемого примера ,1062 RKrec поэтому, если напряжение на
выходе радиоприемника уменьшается, например, до 0,4 В (при замираниях сигна-
ла 7,9588 дБ), значит, мощность сигнала на входе приемника от значения
Вт10 6оP уменьшается до значения .Вт1016,0 6recP
Энергетическая модель радиоканала с замираниями. Рассмотрим общую
энергетическую модель радиоканала с замираниями в интерактивной системе
MATLAB, используя конкретные данные из приведенного примера (рис. 1).
Радиопередатчик (Transmitter) имеет мощность 10trP Вт. С учетом коэф-
фициентов усиления передающей
trAG и приемной
recAG антенн и затухания сиг-
нала на радиолинии oL мощность сигнала на входе приемника, без учета замира-
ний, уменьшается на 70 дБ или в 710 раз и равна .Вт10 6оP Это учитывается
блоком Radiation damping. Кроме того, сигнал на входе приемника запаздывает во
времени относительно излученного передатчиком сигнала, что учитывается бло-
ком Transport Delay.
94 ISSN 0572-2691
Рис. 1
Допустим, что замирания периодически и скачкообразно уменьшают мощ-
ность сигнала на входе приемника на ,дБ9588,7)16,0(lg10 т.е. мощность за
счет замираний уменьшается от Вт10 6оP до .Вт1016,0 6recP Это эквива-
лентно тому, что мощность передатчика (без замираний) уменьшается от
Вт 10trP до .Вт 6,1trP Другими словами, действие замираний эквивалентно
уменьшению мощности радиопередатчика на .Вт 4,8
Имитация замираний (Fadings) выполнена c помощью генератора прямо-
угольных импульсов (generator) с амплитудой 8,4, блока с постоянным сигналом –
8,4, сумматора (Sum1) и сумматора (Sum). При синусоидальных замираниях
(Fadings) их имитация выполнена c помощью генератора синусоидальных колеба-
ний (Sine Wave), блока с постоянным сигналом – 4,2, сумматора (Sum2) и сумма-
тора (Sum). При моделировании частота колебаний выбрана равной срад 10/ /
(период 20 с).
Для нашего примера на основании формулы (5) имеем
.1000 recrecrecout PRPKU
Эта формула моделируется блоком Fcn. Последний блок Transfer Fcn моделирует
инерционные свойства приемника, выраженные здесь апериодическим звеном с
передаточной функцией ,/1),1/(1)( TbTssG T — постоянная времени. При
моделировании постоянные времени приемника и запаздывания сигнала в среде
распространения радиоволн приняты равными 0,01 с.
Замирания, как возбуждающие воздействия на радиоканал, в общем случае
являются случайными процессами, но для исследования радиоканала, особенно в
системах автоматического регулирования мощности с адаптивными радиоканала-
ми связи, замирания целесообразно представить типовыми возбуждающими воз-
действиями, например синусоидальными (при исследовании точности работы си-
стем по величине динамической ошибки) или периодическими ступенчатыми
функциями (при исследовании быстродействия систем по реакции на ступенчатые
воздействия) [6, 7]. На рис. 2 и 3 представлены процессы в радиоканале (см. рис. 1)
при синусоидальных и периодических ступенчатых замираниях в различных точ-
ках, где подключены индикаторы.
Отметим, что при различных параметрах различных радиоканалов энергети-
ческая модель любого радиоканала, как на рис. 1, будет состоять их блоков
Transmitter (радиопередатчик), Radiation damping (затухание сигнала в среде рас-
пространения радиоволн), Transport Delay (запаздывание сигнала в среде распро-
странения радиоволн), Fcn (пересчет мощности на входе радиоприемника в ваттах
напряжение на выходе приемника в вольтах — формула (5)), Transfer Fcn инерци-
онность приемника) с учетом параметров конкретного радиоканала.
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 95
Модель фаззи-системы автоматического управления мощностью в адап-
тивном канале радиосвязи. Математическая модель в интерактивной системе
MATLAB фаззи-системы автоматического управления мощностью в адаптивном ка-
нале радиосвязи представлена на рис. 4. На систему воздействуют внешние возму-
щения (замирания) в каналах радиосвязи (Fadings) и радиоуправления (Fadings1).
Принципиальное отличие этой модели от представленных в известных работах
(см., например, [6, 7]) заключается в описании радиозвеньев R1–R3, которые в этой
модели представлены трактами на рис. 1. Мощность радиопередатчиков, представ-
ленных блоками generator+Attenuator и generator1+Attenuator1 соответственно
в прямом канале передачи и обратном канале радиоуправления, регулируется с
помощью аттенюаторов (Attenuator и Attenuator1).
Математическая модель канала передачи данных (радиоканала связи) вклю-
чает следующие блоки: генератора (generator), управляемого аттенюатора
(Attenuator), радиозвена R1, который включает блоки Radiation damping, Transport
Delay, Fcn, Transfer Fcn (см. рис. 1).
Мощность на выходе передатчика, регулируемую аттенюатором, можно вы-
разить следующей нелинейной зависимостью [9]:
Вт
0
– 2
– 4
– 6
– 8
– 10
0 10 20 30 40 50 60
с
1,5
а
Вт10
– 8
1,2
1
0,8
0 10 20 30 40 50 60
с
0,6
0,4
0,2
б
В
1,2
1
0,8
0 10 20 30 40 50 60
с
0,6
0,4
0,3
1,1
0,9
0,7
0,5
в
Рис. 3
Вт
0
– 1
– 2
– 3
– 4
– 5
– 6
– 7
– 8
– 9
0 10 20 30 40 50 60
с
а
Вт10
– 8
1,2
1
0,8
0 10 20 30 40 50 60
с
0,6
0,4
0,2
б
В
1,2
1
0,8
0 10 20 30 40 50 60
с
0,6
0,4
0,2
в
Рис. 2
96 ISSN 0572-2691
.9 )(,1,0
;9)( 0)],(1,01[
;0 )(,
)(
max
max
max
tmP
tmtmP
tmP
tP
Здесь maxР — мощность генератора СВЧ-колебаний, )(tm — сигнал на входе ат-
тенюатора. Нелинейная характеристика аттенюатора изображена на рис. 5, а.
Рис. 4
Математическая модель управляемого аттенюатора в интерактивной системе
MATLAB изображена на рис. 5, б, где на вход In1 поступают СВЧ-колебания от
генератора мощностью ,maxР а на вход In2 подается переменная величина ),(tm
которая в прямом канале радиосвязи регулируется двигателем, на вход которого
подается управляющее напряжение с выхода нечеткого регулятора (Fuzzy
Controller, рис. 4). Выход Out аттенюатора моделирует мощность P(t), которая из-
лучается антенной в пространство.
Двигатель с регулирующим механизмом (Engine), посредством которого пе-
рестраивается аттенюатор, опишем передаточной функцией
,)]12([12)]([)( 11 ssasssG ee
где постоянная времени двигателя . 12/1/1 caTe Мощность генератора СВЧ-ко-
лебаний примем равной .Вт20max P Для получения на выходе передатчика пря-
мого канала радиосвязи номинальной мощности Вт10nomР на вход управляемо-
го аттенюатора Attenuator вводится напряжение уставки 50 m (см. рис. 5, б).
Для рассмотренного примера имитация замираний (Fadings) в прямом канале
радиосвязи выполнена с помощью генератора прямоугольных импульсов
(generator) с амплитудой 8,4, блока с постоянным сигналом –8,4, сумматора
(Sum3) и сумматора (Sum5). При синусоидальных замираниях (Fadings) их имита-
ция выполнена с помощью генератора синусоидальных колебаний (Sine Wave)
с амплитудой 4,2, блока с постоянным сигналом –4,2, сумматора (Sum2) и сумма-
тора (Sum5). При моделировании частота колебаний выбрана равной срад 10/ /
(период 20 с).
Изложим способ проектирования канала радиоуправления, позволяющий
практически полностью исключить влияние внешних воздействий (замираний
Fadings1) в этом канале.
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 97
P(t)
Pmax
0,5Pmax
0,1Pmax
m(t) 0 5 9
а
б
Рис. 5
Канал радиоуправления для устранения замираний Fadings1 в математиче-
ской модели системы автоматического управления мощностью передатчика пря-
мого канала проектируем с двумя каналами обратной связи, которые работают на
одной и той же несущей частоте и имеют одну и ту же среду распространения.
Используется временнóе разделение обратных каналов путем их стробирования.
Замирания Fadings1 в обоих каналах одинаковые. Блок генератора (generator1),
блок управляемого аттенюатора (Attenuator1), блок радиозвена R2 в канале ра-
диоуправления идентичны соответствующим блокам в прямом канале радиосвязи.
При нулевой ошибке (Error) на выходе аттенюатора Attenuator1 первого обратного
канала мощность Вт.10trP Такую же мощность получаем на выходе делителя
мощности Gain второго обратного канала. В оба канала поступают замирания
Fadings1. Учитывая временнóе разделение каналов, заключаем, что радиозвенья
R2 и R3 представляют один и тот же радиотракт.
В первом обратном канале сигнал на выходе звена R2 (поступающий с выхо-
да сумматора Sum7)
),()](1[)( 11 tututu о
где )(t — принятый сигнал ошибки рассогласования, оu — постоянный сигнал,
который может быть определен расчетным путем, )(1 tu — сигнал замираний на
выходе звена R2.
Во втором обратном канале сигнал на выходе звена R3 (поступающий с вы-
хода сумматора Sum6)
).()( 12 tuutu о
Нетрудно заметить, что ).()()( 21 tututu о
Таким образом, вычитая из выходного сигнала звена R2 выходной сигнал
звена R3 при идентичности звеньев R2 и R3 (в радиоприемнике это одно и то же
звено), получаем на выходе сумматора Sum1 преобразованный сигнал ошибки
рассогласования системы, в котором замирания отсутствуют. Поскольку оu —
постоянный сигнал, который может быть определен расчетным путем, то множи-
тель оu можно рассматривать как коэффициент пропорциональности (пропорци-
ональное звено в математической модели системы управления).
98 ISSN 0572-2691
Для того чтобы различить Fadings и Fadings1 замирания, в канале радио-
управления Fadings1 приняты синусоидальными, их имитация выполнена с по-
мощью генератора синусоидальных колебаний Sine Wave1 с амплитудой 2, блока
с постоянным сигналом –2, сумматора Sum4 и сумматоров Sum6 и Sum7. При мо-
делировании частота колебаний выбрана равной срад 2/ / (период 4 с). Замира-
ния в канале радиоуправления Fadings1 подаются на нижние входы сумматоров
Sum6 и Sum7 и компенсируются на выходе сумматора Sum1.
Цифровой нечеткий регулятор (Fuzzy controller на рис. 4) выполнен по
структурной схеме, приведенной на рис. 3.71(а) в работе [8] с идентичными воз-
веденными в степень треугольными функциями принадлежности. Ошибка рас-
согласования )(t на вход нечеткого регулятора поступает дискретно, с шагом
квантования с.01,0h Значения диапазонов Am, Bm, Cm, Dm подбираются
при настройке нечеткого регулятора. Кроме настройки диапазонов изменения
входных и выходной переменных подбираем также параметр c функций принад-
лежности для уменьшения ошибки в переходных и установившихся режимах ра-
боты системы.
Задача системы автоматического регулирования мощности передатчика пря-
мого канала радиосвязи — свести возникающую при поступлении возбуждающих
воздействий (замираний Fadings и Fadings1) ошибку рассогласования Error к ну-
лю. Для получения оптимальных процессов необходима настройка параметров
нечеткого регулятора — значений диапазонов изменения входных и выходной
переменных Am, Bm, Cm, Dm и параметра c функций принадлежности по кри-
терию минимума ошибки рассогласования Error.
Результаты моделирования системы АРМП. При синусоидальных внеш-
них возмущающих воздействиях (замираниях Fadings) оптимальные параметры
нечеткого регулятора следующие:
;006,0Am ;1,0Bm ;4Cm ;50Dm .2c
Процессы в модели фаззи-системы автоматического управления мощностью
в адаптивном канале радиосвязи (см. рис. 4) отображаются на индикаторах:
а) Error — ошибка рассогласования системы );(te б) Р — мощность на выходе ат-
тенюатора Attenuator прямого канала радиосвязи — );(tP в) m — управляющее
воздействие на входе аттенюатора Attenuator прямого канала радиосвязи m(t)),
и при возбуждающих воздействиях — синусоидальных и ступенчатых периодиче-
ских замираниях сигнала приведены соответственно на рис. 6 и 7.
Максимальная динамическая ошибка при синусоидальных внешних возму-
щениях (замираниях Fadings) при настроенном нечетком регуляторе не превыша-
ет 0,15 % от напряжения уставки .1 ВUo Режим отработки системой скачкооб-
разных изменений параметров среды распространения радиоволн является наибо-
лее тяжелым, возникают большие ошибки рассогласования при переходных
процессах. Но длительность переходных процессов не превосходит 1,5 с и после
завершения каждого переходного процесса ошибка становится практически рав-
ной нулю.
После того как система настроена при типовых возбуждающих воздей-
ствиях (замираниях), можно проверить работу системы при случайных воз-
буждающих воздействиях. Для моделирования стационарных случайных воз-
действий в интерактивной системе MATLAB использован блок Band-Limited
White Noise с соответствующим формирующим фильтром (Transfer Fcn). Схе-
ма моделирования с шагом моделирования Sample time 0,5 и значением
Noise power 300 приведена на рис. 8, где представлена модель системы
автоматического управления мощностью в адаптивном канале радиосвязи.
В блоке Transfer Fcn, который моделирует формирующий фильтр, положим
alf 0,0628, D 0,02.
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 99
Рис. 8
e(t)10
3
1,5
1
0,5
0 10 20 30 40 50 60
t, с
0
– 0,5
2
– 2
– 1
– 1,5
а
P(t)
18
16
0 10 20 30 40 50 60
t, с
15
11
10
19
17
14
13
12
9
б
m(t)
0
0 10 20 30 40 50 60
t, с
– 0,5
0,5
– 1
– 1,5
– 2,5
– 2
– 3,5
– 3
– 4,5
– 4
в
Рис. 6
e(t)
0,3
0,1
0 10 20 30 40 50 60
t, с
0
– 0,4
– 0,5
0,4
0,2
– 0,1
– 0,2
– 0,3
а
P(t)
18
16
0 10 20 30 40 50 60
t, с
15
11
10
19
17
14
13
12
9
б
m(t)
0
0 10 20 30 40 50 60
t, с
– 0,5
0,5
– 1
– 1,5
– 2,5
– 2
– 3,5
– 3
– 4,5
– 4
в
Рис. 7
100 ISSN 0572-2691
Процессы в модели фаззи-системы автоматического управления мощностью
в адаптивном канале радиосвязи (см. рис. 8) при случайных замираниях приведе-
ны на рис. 9.
n(t)
0
– 1
– 2
0 10 20 30 40 50 60
t, с
– 3
– 4
1
– 5
– 6
70 80 90 100
P(t)
15
14
1 3
0 10 20 30 40 50 60
t, с
1 2
1 1
16
1 0
9
70 80 90 100
а б
m(t)
0
– 0,5
– 1,5
0 10 20 30 40 50 60
t, с
– 2
0,5
70 80 90 100
– 1
– 2,5
– 3
e(t)10
3
1
0,5
0 10 20 30 40 50 60
t, с
1,5
70 80 90 100
0
– 0,5
– 1
– 0,5
в г
Рис. 9
Эти процессы отображаются на индикаторах: а) Fadings — замирания
в прямом канале радиосвязи n(t), б) Р — мощность на выходе аттенюатора
Attenuator прямого канала радиосвязи P(t); в) m — управляющее воздействие на
входе аттенюатора Attenuator прямого канала радиосвязи m(t); г) Error — ошиб-
ка рассогласования системы e(t). Как следует из осциллограмм, радиопередат-
чик прямого канала радиосвязи адекватно изменяет мощность в соответствии
с замираниями в среде распространения радиоволн. При этом ошибка рассогла-
сования Error весьма мала, т.е. на выходе приемника прямого канала радиосвязи
поддерживается напряжение, которое незначительно отличается от напряжения
уставки .oU
Из анализа работы представленной модели фаззи-системы можно заключить,
что мощность передатчика прямого канала радиосвязи при воздействии замира-
ний в этом канале при настроенном регуляторе увеличивается на величину зами-
раний и компенсировать можно только те замирания, выраженные в децибелах
или ваттах, которые не превышают мощность радиопередатчиков прямого и об-
ратного каналов системы АРМП.
Заключение. Представленные в данной работе энергетическая модель ра-
диоканала с замираниями, модель фаззи-системы автоматического управления
мощностью в прямом радиоканале с компенсацией замираний в канале радио-
управления, формула, на основе которой можно измерять замирания на выходе
приемника канала радиосвязи, могут служить основанием для проектирования
высококачественных адаптивных каналов радиосвязи.
Международный научно-технический журнал
Проблемы управления и информатики, 2010, № 4 101
В.І. Гостєв
ФАЗЗІ-СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО
КЕРУВАННЯ ПОТУЖНІСТЮ ПЕРЕДАВАЧА
В АДАПТИВНОМУ КАНАЛІ РАДІОЗВ’ЯЗКУ
Одержано загальну енергетичну модель радіоканалу з завмираннями на основі
інтерактивної системи MATLAB, побудовану на базі рівняння передачі сигналу
від радіопередавача до радіоприймача з урахуванням затухання, запізнювання й
завмирання сигналу в середовищі розповсюдження радіохвиль. Описано спосіб
усунення завмирань в каналі радіокерування та досліджено фаззі-систему авто-
матичного керування потужністю передавача в адаптивному каналі ра-
діозв’язку.
V.I. Gostev
FUZZY-SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL
OF CAPACITY OF THE TRANSMITTER
IN THE ADAPTIVE CHANNEL
OF A RADIO COMMUNICATION
The general power model of a radio channel with fadings on the basis of the interac-
tive system MATLAB, constructed on the basis of the equation of a signal transmis-
sion from a radio transmitter to a radio receiver taking into account attenuation, delay
and fadings of a signal in the environment of distribution of radio-waves is received.
The way of elimination of fadings in the radio control channel is stated and the
fuzzy-system of automatic control of the transmitter capacity in the adaptive radio
communication channel is investigated.
1. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: Учебник для вузов / А.С. Немировский,
О.С. Данилович, Ю.И. Маримонт и др. — М. : Радио и связь, 1986. — 392 с.
2. Тропосферная связь / Л.И. Яковлев, Г.В. Дедюкин, Э.С. Каграманов и др. — М. : Воениз-
дат, 1984. — 256 с.
3. Военные системы радиосвязи / Ю.П. Килимник, И.Н. Никольский, В.Ф. Пивоваров и др. —
Л. : ВАС, 1985. — 576 с.
4. Наритник Т.М., Почерняєв В.М., Уткін Ю.В. Радіорелейні та тропосферні системи пере-
дачі: Навч. посіб. — Полтава : Вид-во ПВІЗ. — 2006. — 419 с.
5. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. — М. : Эко-
Трендз, 2005. — 384 с.
6. Гостєв В.І. , Кунах Н.І., Науменко М.І. Системи автоматичного регулювання потужності
передавача в каналах радіозв’язку. — Київ : Радіоаматор, 2007. — 332 с.
7. Гостев В.И. Нечеткие регуляторы в системах автоматического управления. — Киев : Ра-
діоаматор, 2008. — 972 с.
8. Гостев В.И. Проектирование нечетких регуляторов для систем автоматического управле-
ния: монография. — Нежин : ООО «Видавництво «Аспект-Поліграф», 2009. — 416 с.
9. Царенко В.Т., Имшенецкий В.В., Борисов М.М. Автоматические устройства СВЧ: Справоч-
ник. — Киев : Техніка, 1983. — 152 с.
Получено 09.03 2010
После доработки 14.04.2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-210749 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0572-2691 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-13T16:53:03Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гостев, В.И. 2025-12-17T11:48:54Z 2010 Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи / В.И. Гостев // Проблемы управления и информатики. — 2010. — № 4. — С. 90-101. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210749 62-55:681.515 10.1615/JAutomatInfScien.v42.i7.50 Одержано загальну енергетичну модель радіоканалу з завмираннями на основі інтерактивної системи MATLAB, побудовану на базі рівняння передачі сигналу від радіопередавача до радіоприймача з урахуванням затухання, запізнювання й завмирання сигналу в середовищі розповсюдження радіохвиль. Описано спосіб усунення завмирань в каналі радіокерування та досліджено фаззі-систему автоматичного керування потужністю передавача в адаптивному каналі радіозв’язку. The general power model of a radio channel with fadings on the basis of the interactive system MATLAB, constructed on the basis of the equation of a signal transmission from a radio transmitter to a radio receiver taking into account attenuation, delay and fadings of a signal in the environment of distribution of radio-waves is received. The way of elimination of fadings in the radio control channel is stated and the fuzzy-system of automatic control of the transmitter capacity in the adaptive radio communication channel is investigated. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Проблемы управления и информатики Методы управления и оценивания в условиях неопределенности Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи Фаззі-система автоматичного керування потужністю передавача в адаптивному каналі радіозв’язку Fuzzy-system of automatic control of capacity of the transmitter in the adaptive channel of a radio communication Article published earlier |
| spellingShingle | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи Гостев, В.И. Методы управления и оценивания в условиях неопределенности |
| title | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| title_alt | Фаззі-система автоматичного керування потужністю передавача в адаптивному каналі радіозв’язку Fuzzy-system of automatic control of capacity of the transmitter in the adaptive channel of a radio communication |
| title_full | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| title_fullStr | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| title_full_unstemmed | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| title_short | Фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| title_sort | фаззи-система автоматического управления мощностью передатчика в адаптивном канале радиосвязи |
| topic | Методы управления и оценивания в условиях неопределенности |
| topic_facet | Методы управления и оценивания в условиях неопределенности |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210749 |
| work_keys_str_mv | AT gostevvi fazzisistemaavtomatičeskogoupravleniâmoŝnostʹûperedatčikavadaptivnomkanaleradiosvâzi AT gostevvi fazzísistemaavtomatičnogokeruvannâpotužnístûperedavačavadaptivnomukanalíradíozvâzku AT gostevvi fuzzysystemofautomaticcontrolofcapacityofthetransmitterintheadaptivechannelofaradiocommunication |