Информационно-управляющая система устройствами согласования антенно-фидерного комплекса с фазированной антенной решёткой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат технических наук Шилов, Александр Андреевич

• Шилов, Александр Андреевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шилов, Александр Андреевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ УСТРОЙСТВАМИ СОГЛАСОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика и анализ устройств согласования АФК с ФАР

1.2 Обзор существующих информационно-управляющих систем УС

1.3 Постановка задачи исследования

2 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ УСТРОЙСТВ СОГЛАСОВАНИЯ АФК С ФАР

2.1 Анализ взаимодействия параметров АФК в процессе управления устройствами согласования ФАР

2.1.1 Структурная модель взаимодействия параметров АФК в

процессе управления устройствами согласования ФАР

2.1.2 Определение входных сопротивлений системы излучателей

КФАР

2.2 Постановка задачи определения управляющих воздействий

устройств согласования АФК с ФАР

2.3 Математическая модель взаимодействия параметров АФК в

процессе управления устройствами согласования ФАР

2.4 Численное моделирование АФК с ФАР

2.5 Методика решения задачи определения управляющих

воздействий устройств согласования мобильных АФК с ФАР

Выводы по второй главе

3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УСТРОЙСТВАМИ СОГЛАСОВАНИЯ

АФК С ФАР

3.1 Нейросетевая модель мобильной АФК с ФАР

3.2 Алгоритм решения задачи поиска СФ с ОВР

3.3 Методика решения задачи оптимизации управляющих

воздействий устройств согласования мобильных АФК с ФАР

3.3.1 Алгоритм кодирования управляющих воздействий УС АФК с

ФАР

3.3.2 Применение метода дифференциальной эволюции при решении задачи оптимизации управляющих воздействий УС мобильных АФК

с ФАР

3.4 Структурная схема ИУС УС мобильных АФК с ФАР

3.5 Результаты применения ИУС УС с использованием численной

модели АФК с ФАР

Выводы по третьей главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г Приложение Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-управляющая система устройствами согласования антенно-фидерного комплекса с фазированной антенной решёткой»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

При создании нового поколения антенн в современных условиях особое внимание уделяется разработке фазированных антенных решеток (ФАР) с возможностью размещения в неподготовленных специально местах, включая площадки с ярко выраженной неоднородностью подстилающей поверхности антенны по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам. Применение нескольких устройств согласования (УС) для излучателей, которые находятся в ближней зоне друг друга, приводит к повышению сложности систем управления и алгоритмов их работы. В этих условиях необходимым и актуальным является создание методики построения численных моделей для нескольких устройств согласования, входящих в состав антенно-фидерного комплекса (АФК) с ФАР, а также быстродействующих алгоритмов управления, обеспечивающих согласование каждого из излучателей ФАР с выходом передатчика. Актуальность подобной научно-технической проблемы была отмечена в [2,6,11,12,21,47,64,73,80].

Степень разработанности представленной темы диссертации определяется развитием основных подходов к решению данной проблемы, среди которых можно выделить вычислительный и поисковый.

Вычислительный подход заключается в электродинамическом анализе конструкции излучателей, входящих в состав ФАР. Эти вопросы рассматривались в трудах Г.З. Айзенберга, Е. Галлена (Е. Hallen), Р.Ф. Харрингтона (R.F. Harrington), В.В. Юдина и других ученых. Основа этих методов состоит в создании математических моделей на основе

дифференциальных и интегральных уравнений с точным ядром, а также интегральных уравнений фредгольмовского типа первого и второго рода. Несмотря на то, что решения этих уравнений позволяют получать значения комплексных сопротивлений излучателей, а также не имеют ограничений на параметры сред, в которых находятся антенные устройства, они являются неудобными с точки зрения их практической реализации в конкретных условиях функционирования мобильной ФАР. Их неудобство заключается в сложности создания адекватных физической реальности математических моделей и их последующей идентификации [93].

Поисковый подход основан на том, что происходит плавное изменение (или последовательная коммутация) значений элементов согласующей цепи на всем множестве состояний функционирования УС с последующим измерением характеристик согласования антенны. Разработкой практических методик, основанных на данном подходе, занимались В.Ю. Бабков, В.В. Полевой, И.Ю. Хлопушин и др.

При относительной простоте подобной методики, ее недостатком для АФК с ФАР является большое пространство поиска оптимальных управляющих воздействий (УВ) даже при небольшом количестве излучателей в антенной решетке. Подобное свойство поисковых методов приводит к увеличению времени, которое затрачивается на развертывание и подготовку радиостанции к работе, и к потере контроля допустимых величин коэффициентов передачи УС, что делает практически недопустимым их использование в мобильных комплексах связи.

В значительной части эти исследования охватывают вопросы определения состояний функционирования УС, обеспечивающих

допустимый режим бегущих волн в фидере, не учитывая при этом их передаточные характеристики, при найденных управляющих воздействиях.

Объектом исследования является информационно-управляющая система устройствами согласования, входящими в состав мобильных АФК с ФАР.

Предметом исследования является методическое, алгоритмическое и программное обеспечение информационно-управляющей системы устройствами согласования мобильных АФК с ФАР, и работающих в неподготовленных специально местах, включая площадки с неоднородностью подстилающей поверхности излучателей по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам.

Целью диссертационной работы является повышение суммарного коэффициента передачи устройств согласования, входящих в состав мобильного АФК с ФАР, которое достигается в результате новой постановки задачи определения УВ устройств согласования, а также разработки методического, алгоритмического и программного обеспечения ИУС УС мобильных АФК с ФАР, позволяющего находить ее решение. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- произвести структурный анализ параметров АФК с ФАР в процессе управления устройствами согласования;

- сформулировать задачу определения управляющих воздействий устройств согласования АФК с ФАР;

- разработать методику решения задачи определения управляющих воздействий устройств согласования мобильных АФК с ФАР;

- разработать ИУС устройствами согласования мобильных АФК с ФАР, ее алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее

методику решения задачи определения управляющих воздействий устройств согласования АФК с ФАР.

Методы исследования.

В работе использованы методы электродинамического моделирования антенных структур, основы теории нейронных сетей, методы эволюционной стохастической оптимизации, метод наведенных ЭДС, приемы когнитивной графики, системного анализа.

Научная новизна.

1. Сформулирована задача определения управляющих воздействий устройств согласования, представленная в виде задачи оптимизации, решение которой определяет состояния функционирования АФК с ФАР, характеризуемые согласованием каждого из излучателей антенной решетки с выходом передатчика и повышенным суммарным коэффициентом передачи устройств согласования.

2. Разработана методика определения управляющих воздействий устройств согласования, обеспечивающая решение сформулированной задачи в результате сокращения области поиска, осуществляемого нейросетевой моделью АФК при изменении свойств подстилающей поверхности ФАР.

3. Разработано алгоритмическое обеспечение информационно-управляющей системы, реализующее методику определения управляющих воздействий устройствами согласования мобильных АФК с ФАР, предусматривающее последовательное выполнение двух этапов: а) этапа поиска состояний функционирования АФК, при которых управляющие воздействия принадлежат области возможного решения задачи; б)

оптимизации управляющих воздействий устройств согласования методом дифференциальной эволюции.

4. Разработана информационно-управляющая система устройствами согласования мобильных АФК с ФАР, включающая блоки, реализующие алгоритмическое обеспечение процесса решения задачи определения управляющих воздействий.

Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что: разработана структурная модель взаимного влияния параметров АФК с ФАР в процессе управления УС; сформулирована задача определения управляющих воздействий устройств согласования АФК с ФАР; изложены и раскрыты основные этапы методики решения задачи определения УС АФК с ФАР. Применительно к проблематике диссертации результативно использован комплекс существующих базовых методов исследования, а именно методов системного анализа, многомерной оптимизации, теории нейронных сетей Практическая значимость.

Разработано программное обеспечение для имитационных исследований АФК с ФАР, которое было использовано в учебном процессе кафедры «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем» при проведении практических занятий по дисциплинам «Устройства автоматики в системах радиосвязи» и «Автоматические устройства согласования антенн».

Разработано программное обеспечение ИУС, реализующее методику определения управляющих воздействий УС мобильных АФК с ФАР, позволяющее проводить исследования в области:

- архитектурных решений, применяемых при создании нейросетевых моделей (НС) АФК с ФАР;

- алгоритмов идентификации НС моделей и их влияния на скорость и качество обучения нейронных сетей;

детального определения влияния параметров метода дифференциальной эволюции (МДЭ) на результат решения сформулированной задачи оптимизации при различных видах дестабилизирующих воздействий на излучатели антенных решеток;

- применимости отличных от представленного метода решения сформулированной задачи оптимизации, а также оценки их влияния на скорость и качество получаемого решения.

Реализация работы. Результаты исследований использовались при решении практических задач в ОАО «Тамбовский научно-исследовательский институт радиотехники «Эфир», ОАО «Тамбовский завод «Ревтруд» и ОАО «Тамбовский завод «Октябрь», что подтверждается соответствующими актами о внедрении.

Положения, выносимые на защиту:

1. Постановка задачи определения управляющих воздействий устройств согласования мобильных АФК с ФАР.

2. Методика решения задачи определения управляющих воздействий устройств согласования мобильных АФК с ФАР.

3. Алгоритмическое обеспечение информационно-управляющей системы устройств согласования мобильных АФК с ФАР.

4. Информационно-управляющая система устройствами согласования мобильных АФК с ФАР.

Степень достоверности обусловлена сходимостью результатов теоретического исследования с результатами имитационного моделирования.

Апробация работы.

Основные результаты работы обсуждались на 1-й международной научно-практической конференции «Наука и бизнес: пути развития», 2009 г., Тамбов, П-ой международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и перспективы развития» 2010 г, Тамбов.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них: 7 статей (6 статей в изданиях из перечня ВАК для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук), 3 тезиса доклада, 5 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов по главам, заключения, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 130 страницах, содержит 49 рисунков, 2 таблицы и 5 приложений. Список используемых источников состоит из 113 наименований.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, степень ее проработанности, указана цель исследования, сформулированы задачи, которые необходимо решить для ее достижения. Определены объект и предмет исследования диссертационной работы. А также последовательно изложены следующие подразделы: 1) методы исследования; 2) научная

новизна диссертационной работы; 3) теоретическая значимость исследования; 4) практическая значимость; 5) реализация работы; 6) основные положения, выносимые на защиту; 7) степень достоверности и апробация работы; 8) публикации по теме диссертации; 9) структура диссертации.

В первой главе проведен обзор существующих информационно-управляющих систем устройствами согласования антенн, изложены существующие подходы к определению управляющих воздействий устройств согласования. Приведена постановка задачи исследования.

Во второй главе приведен структурный анализ взаимодействия параметров АФК в процессе управления устройствами согласования ФАР, на основе которого создана математическая модель взаимодействия параметров АФК с ФАР. Сформулирована задача определения УВ УС АФК с ФАР. Разработана численная модель АФК с ФАР, позволяющая получать значения коэффициентов передачи УС и КСВ в каналах при известных УВ для каждого устройства согласования. Изложена методика решения задачи определения УВ УС АФК с ФАР.

В третьей главе разработаны структурная схема ИУС, методика ее функционирования. Рассмотрены алгоритмы работы блоков, входящих в структуру ИУС. Подробно исследовано влияние параметров метода дифференциальной эволюции на скорость определения оптимальных значений управляющих воздействий.

В заключении изложены основные результаты диссертационного исследования.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ УСТРОЙСТВАМИ СОГЛАСОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Характеристика и анализ устройств согласования АФК с ФАР

Обеспечение высокой надежности радиосвязи при различных условиях ее ведения предполагает использование передающих антенн, входное сопротивление которых является комплексным, частотно-зависимым и изменяется в широких пределах. Поскольку усилительный элемент выходного каскада передатчика отдает требуемую мощность лишь при определенном активном сопротивлении нагрузки Ян, то возникает необходимость преобразования комплексного сопротивления антенны ZA(j(i)) к этой постоянной величине. Основным назначением устройств согласования является преобразование произвольного сопротивления антенны гА(/(о) в сопротивление Ян. Процесс преобразования Z/4(/G)) в Я„ называется согласованием, а электрическая цепь, обеспечивающее это преобразование согласующей цепью. Устройство согласования включает в себя согласующую цепь и дополнительные элементы, обеспечивающие настройку этой цепи.

При комплексном сопротивлении антенны 2А (у со) = Ял (со)+]ХА (со) необходимо не только трансформировать активную составляющую ЯДю), но и компенсировать реактивную составляющую ^(ю). Следовательно, согласующая цепь должна содержать не менее двух элементов, один из которых можно условно назвать трансформирующим, а другой компенсирующим. Учитывая частотную зависимость составляющих входного сопротивления антенны, легко заметить, что в согласующей цепи

элементы должны быть переменными, настраиваемыми. Поскольку настройка элементов согласующей цепи производится при каждой смене частот, то такие цепи и устройства называются резонансными.

В общем виде схема включения согласующей цепи изображена на рисунке 1.

га(ю)

г^соНі,,

г2(со)=2а(№)

Рисунок 1 - Схема включения согласующей цепи

При нагруженной на и настроенной согласующей цепи ее

входное сопротивление со стороны зажимов 1-1 на любой частоте должно быть равно Ян, т.е. 2/(у'<1>) = Яя. Это сопротивление является нагрузкой усилителя мощности. Вся мощность, подводимая ко входу устройства согласования и развиваемая на его входном сопротивлении, полностью передается и выделяется в активной составляющей сопротивления антенны ДДсо). Последнее возможно при отсутствии потерь в элементах согласующей цепи и при условии, что ее входное сопротивление со стороны зажимов 2-2 является комплексно сопряженной величиной сопротивления антенны.

Согласующая цепь может быть настроена вручную или автоматически. В автоматизированном устройстве согласования в качестве элементов, обеспечивающих настройку согласующей цепи, используются датчики

рассогласования. Они включаются на входе согласующей цепи и дают информацию об отклонении ее входного сопротивления от искомого

значения Структурная схема автоматизированного устройства

согласования изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема автоматизированного УС

По информации, получаемой от измерительной системы, и в соответствии с заложенным алгоритмом ИУС с помощью исполнительного устройства производит перестройку трансформирующего и компенсирующего элементов. Настройка заканчивается при условии Z!(j(D) « Яи. В силу ряда причин практически всегда согласование

осуществляется с некоторой погрешностью [78].

В диссертации сопротивлением нагрузки устройств согласования рассматриваются сопротивления отдельных излучателей, входящих в состав кольцевых фазированных антенных решеток (КФАР).

КФАР, в силу своей геометрической и электродинамической симметрии, имеют широкое применение в радиопеленгации и системах радиосвязи различных диапазонов. При их использовании в системах радиопеленгации они работают на прием и количество элементов, как

правило, составляет 3-4 [82,106]. Также широкое применение КФАР находят на базовых станциях мобильной радиосвязи [106]. Для покрытия соты и использования частотного разделения каналов удобны многолучевые КФАР на основе схемно-пространственной мультиплексии [11]. Для подобных антенных устройств УКВ диапазона интенсивно развивается теория анализа и синтеза, доведенная до технических разработок [73,74].

В системах подвижной радиосвязи специального назначения декаметрового диапазона применение высокоэффективных передающих антенных устройств, помимо увеличения дальности радиосвязи (особенно поверхностной волной), улучшает скрытность излучения и

электромагнитную совместимость средств. Следует отметить, что для декаметрового диапазона расстояние между элементами КФАР может составлять величину до 0,1 А,. Это вызывает эффект сильного взаимодействия между всеми элементами, а не только соседними [13].

На рисунке 3 представлена модель исследуемой КФАР, состоящая из девяти излучателей, выполненная в программе 8ирегЫЕС 2.9.

Рисунок 3 - Модель КФАР в программе ЗирегИЕС 2.9

Девять элементов, представленной на рисунке КФАР, равномерно расположены по окружности радиусом 13 м. В рамках диссертации, рабочая частота АФК с ФАР составляет 15 МГц.

В зависимости от использования в радиостанции одного или нескольких передатчиков, фидерный тракт передающей ФАР имеет свои отличия.

Фидерный тракт с одним передатчиком, структурная схема которого представлена на рисунке 4, содержит делитель мощности (ДМ), в котором происходит перераспределение подводимой энергии между всеми N каналами передающей КФАР.

Информационно-управляющая система перестраивает передатчик (ПрД) на нужную частоту, выдает код фазы на фазовращатели (ФВ) с учетом рассчитанного фазового сдвига УС и перестраивает элементы согласующей цепи.

Рисунок 4 - ИУС в составе АФК с одним передатчиком

Преимуществами такой схемы построения является относительная простота настройки режима бегущей волны по единственному датчику, расположенному между передатчиком и делителем мощности. Недостаток

заключается в том, что отсутствует возможность управления амплитудой сигнала непосредственно на выходе УС каждого из каналов. Отсутствие контроля амплитудного распределения в системе излучателей приводит к следующим негативным последствиям:

- увеличению боковых лепестков диаграммы направленности (ДН) антенной решетки;

- потере направленных свойств ДН.

При схеме построения фидерного тракта, когда в каждом из каналов находится отдельный передатчик (рисунок 5), существует возможность управлять не только фазовым, но и амплитудным распределением КФАР. Недостаток данной схемы построения состоит в том, что возникает необходимость контролировать режим бегущей волны для каждого канала. Это приводит к тому, что требуется построение блоков управления со сложными алгоритмами работы [89,41].

Рисунок 5 - ИУС АФК с несколькими передатчиками

На рисунке 6 изображена структурная схема антенно-фидерного комплекса с многоканальным передатчиком, возбудитель которого построен с применением схемы прямого цифрового синтеза частот (ОБ 8-

синтезаторов). Их использование [84,103,110] позволяет упростить структурную схему рисунка 5, исключив из каждого канала фазовращатели.

Рисунок 6 — ИУС автоматизированным антенно-фидерным комплексом с ОБ8 — синтезаторами частот

Принцип работы системы можно описать следующим образом. С выхода многоканального возбудителя (Вь В2 .. .Вм), построенного на базе ЭБ8-синтезатора, сигнал, представляемый вектором:

5я (*,?) = я) Б'^ъ) ... (1.1)

где 5;8 - первичный сигнал, преобразованный в радиосигнал, с учетом

фазы щ в /-ом канале, попадает на вход усилителей мощности (УМь УМ 2

УМн). Усиленный сигнал, амплитуда которого определяется

коэффициентом усиления /-го УМ - К™, с выхода передатчика (ПРД)

попадает на вход совокупности устройств согласования (СУС).

Б™ (иъК?)-^ (^К?) я™ (иъ.К™) ... 8™{1,сря,к7)) (1.2) СУС состоит из перестраиваемых резонансных устройств

согласования, конструктивно выполненных на реактивных элементах, и

измерителей полного сопротивления цепи (Дг), по которым система

управления принимает решения о выборе алгоритма работы и параметрах

УС в каждом канале. На выходе СУС формируется сигнал, представляемый вектором:

^^{щ^^к?) ^{^к^^к?) .. (1.3)

где (р^ - задержка фазы сигнала в /-ом канале, обусловленная наличием в схеме УС реактивных элементов, К,су - коэффициент передачи по мощности.

Величина К™ определяет амплитуды напряжений и токов на входах каждого из системы излучателей ФАР и зависит от его ¿'-параметров, в случае представления устройства согласования в виде четырехполюсника.

Управление несколькими устройствами согласования требует создания специализированных информационно-управляющих систем, необходимость создания которых обусловлена взаимным влиянием излучателей друг на друга.

1.2 Обзор существующих информационно-управляющих систем УС

Устройства согласования по характеру перестройки в некоторой полосе частот разделяют на группы: 1) широкополосные; 2) резонансные.

Широкополосными называют цепи коррекции, обеспечивающие согласование выхода усилителя мощности с входным сопротивлением антенны без перестройки в некоторой полосе частот. В пределах отдельных участков диапазона активную составляющую этого сопротивления ^д(оо) можно приближенно считать постоянной величиной, а для реактивной составляющей ХА(/(а) может быть найдена схема замещения из одного-двух постоянных сосредоточенных элементов. На рисунке 7 приведены частотные зависимости составляющих входного сопротивления антенны, а также возможные схемы замещения ZA(/co) на отдельных участках диапазона.

Путем дополнения схемы замещения ZA(/00) цепью коррекции до получения простейшей схемы полосового фильтра удается скомпенсировать реактивную составляющую антенны в некоторой полосе частот Дю.

Выбор величин элементов широкополосной согласующей цепи (СЦ) производится в результате расчета схемы полосового фильтра. Различие в значениях входного сопротивления фильтров на отдельных участках диапазона частот устраняется введением в схему фильтра соответствующей трансформации.

Рисунок 7 - Характеристика входного сопротивления антенны и схемы ее замещения

Требуемое количество широкополосных согласующих цепей определяется сложностью частотной зависимости и пределами изменения входного сопротивления антенны. Совокупность этих согласующих цепей, коммутируемых тем или иным способом, образует широкополосное согласующее устройство (ШСУ).

Выполнение устройства согласования по данному принципу позволяет упростить задачу автоматизации процесса согласования передатчика с излучателем. Недостатком ШСУ является то, что их применение возможно в сочетании с конкретными типами антенн для которых они были разработаны. Последнее ограничивает применение ШСУ в мобильных АФК с ФАР, поскольку: а) необходимо оперативное управление УС при изменяющихся условиях функционирования; б) комплексное сопротивление излучателей исследуемой КФАР значительно изменяется в рабочем диапазоне частот.

Резонансными называются устройства согласования настройка элементов в которых производится при каждой смене частот. Минимальное количество реактивных элементов в согласующей цепи равно двум. Эти элементы образуют так называемые Г-образные звенья, обобщенные схемы которых изображены на рисунке 8.

1

'¿к*

/

І Г1! ІХ, і і гЛ(|ю) і -і

. J

Ш

іх,

V

1 7,а(}Ю)

Ъ О со)

а

г,с»)

Рисунок 8 - Обобщенные схемы Г-образных согласующих цепей

Согласующая цепь (а) называется обратным Г-образным согласующим звеном, а цепь (б) - Г-образным звеном. Частотная зависимость входного сопротивления таких цепей имеет характеристику резонансного контура,

причем на частоте настройки входное сопротивление равно активной составляющей сопротивления нагрузки

В обратном Г-образном согласующем звене элемент Х\ выполняет роль реактивного шунта, обеспечивающего необходимую трансформацию сопротивления антенны При некоторой величине реактивности Х\

величина комплексного сопротивления в точках 2-2, определяемая выражением:

= =вд+зххсо)

]Хх+1А{)(0) ^^

имеет активную составляющую:

Я\со) = Ян (15)

Получающаяся при этом реактивная составляющая Х{](а) компенсируется последовательно включаемым элементом Х2

Х2+Х'(а>) = 0 (16)

Выражения (1.5) и (1.6) являются математической записью условий согласования для данной цепи. Из (1.6) следует, что согласование возможно лишь при противоположных знаках реактивностей и данная согласующая цепь имеет ограниченное применение или ограниченную область согласования. Под областью согласования понимается совокупность значений входных сопротивлений антенны, соответствующих части комплексной плоскости ZA(/со), каждое из которых с помощью данной согласующей цепи может быть преобразовано в требуемую величину Ян-

Сочетания двух реактивных элементов образуют 8 различных схем Г-образных согласующих цепей. При этом каждая из них способна обеспечить согласование только в определенной части комплексной плоскости 2Л(/сй). Границы области согласования для любой Г-образной цепи определяются

путем рассмотрения двух частных случаев, при которых согласование сопротивления антенны может быть обеспечено одним из двух элементов рассматриваемой цепи.

При использовании в согласующей цепи продольного элемента (Хг, рисунок 8 (б)), включаемого последовательно с сопротивлением антенны, согласование возможно, если активная составляющая ZA(/co) равна Ян. При положительной реактивности ZA(J(o) согласование достигается включением последовательной емкости, а при отрицательной - последовательной индуктивности. На плоскости комплексного сопротивления антенны, показанной на рисунке 9, множество значений ZA(/ю), которые могут быть преобразованы в величину Ян с помощью одного последовательно включаемого реактивного элемента, представляет собой прямую, параллельную оси ординат и пересекающую ось абсцисс при ЯА(а))= Яи.

Рисунок 9 - Диаграмма согласования одним реактивным элементом

Включение индуктивности последовательно с ^д(/со) трансформирует это сопротивление таким образом, что на комплексной плоскости точка, соответствующая сопротивлению ^(/ю), перемещается вертикально вверх. При включении емкости точка смещается вертикально вниз.

і+]ХА(ш)

с

-ІХл(со)

Если в согласующей цепи используется лишь поперечный реактивный элемент (Х\, рисунок 5 (а)), то множество значений ^А(/с]о), которые могут быть преобразованы в сопротивление находятся с помощью выражения для проводимости образуемой при этом цепи:

1 . 1 _ 1 , г-

-г г ■ \ т^ Т}2 / , \г2 / ^ п2/„\ , VI,

]Хх гАио>) )Хх кл(а>) + Хл(со) (ьу)

Из выражения (1.7) следует, что включение реактивного шунта не влияет на величину активной составляющей проводимости антенны. Поэтому согласование возможно лишь в тех случаях, когда эта

составляющая равна Условия согласования записываются следующим образом:

ЯА(со) 1

Я'А{(о) + Х1А{(а) ]ЯН (Ь8)

1 ■ ХА{а) _0 ¡Хх ' Я]{со) + Х](о>) (Ь9)

Выражение (1.8) может быть приведено к виду:

2

+ Х2Ш =

V 2 ,

(1.10)

Выражение (1.10) представляет собой уравнение окружности с

Я я

радиусом и центром, имеющим координаты ХА(оэ)=0 и Эта

окружность определяет множество значений сопротивления антенны, которые могут быть преобразованы в величину І2Н с помощью лишь одного параллельно включаемого реактивного элемента.

Из выражения (1.9) следует, что компенсация положительных реактивностей сопротивления антенны возможна включением параллельной емкости, а отрицательных ХА(ю) - параллельной индуктивности. При этом

включение емкости соответствует перемещению точки по окружности постоянной проводимости в направлении часовой стрелки, а включение параллельной индуктивности - против часовой стрелки. Выбор схемы согласующей цепи может определяться не только областью значений но и возможностью конструктивного исполнения элементов цепи. Объединение двух видов Г-образных согласующих звеньев в фильтр нижних частот (ФНЧ) позволяет значительно расширить область согласования 2Л(/со). Этим свойством обладает согласующая цепь в виде полного П-образного звена ФНЧ, схема которого изображена на рисунке 10.

1 2

У С!

/с2 Н

71

Рисунок 10 - Схема П-образной согласующей цепи

Однако для такой согласующей цепи преобразование сопротивления антенны в величину может быть обеспечено при различных сочетаниях величин элементов цепи. Т.е. данная согласующая цепь не обладает однозначностью настройки, что затрудняет автоматизацию этого процесса [21]. Одной из основных задач информационно-управляющей системы устройствами согласования является определение значений элементов, входящих в состав согласующей цепи. Решение данной задачи происходит с помощью алгоритмов, среди которых выделяют: а) поисковые; б) вычислительные; в) вычислительно-поисковые.

В случае поискового алгоритма работы ИУС выделяют несколько групп методов управления в зависимости от вида системы измерения параметров УС. Первые (косвенные методы), базируются на использовании датчиков модуля и фазы комплексного сопротивления, либо датчиков активной составляющей и фазы комплексного сопротивления, а вторые (прямые методы) - на использовании датчиков модуля коэффициента отражения, коэффициента бегущей волны (КБВ) или коэффициента стоячей волны (КСВ) [6,7].

К ИУС, использующим поисковый алгоритм, относится система П5в-Мк, предназначенная для автоматического согласования комплексного сопротивления антенны с волновым сопротивлением фидера, по которому поступает высокочастотный сигнал с выхода усилителя мощности. Структурная схема системы П5в-Мк показана на рисунке 11.

Рисунок 11 - Структурная схема ИУС типа П5в-Мк

Основными частями ИУС является измерительная система, содержащая датчики рассогласования по фазе и модулю комплексного сопротивления, блок перестройки, блок управления коммутацией, состоящие из перестраиваемых и коммутируемых элементов. Датчик рассогласования

по фазе контролирует величину сдвига фаз между током и напряжением на входе согласующего контура, а датчик рассогласования по модулю контролирует разность входного сопротивления Zвx и сопротивления фидера Рф. Принцип работы ИУС состоит в том, что при полном согласовании, т.е. когда на входе согласующего контура отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением (ср = 0) и модуль входного сопротивления равен волновому сопротивлению фидера (^вх=рф), напряжения на выходах датчиков равны нулю. При значениях Zвx ^ рф и ф не равном нулю, на выходе датчиков появляются управляющие напряжения. Поступая на вход блока плавной настройки они усиливаются, преобразуются в управляющие сигналы для УС. Перестройка элементов УС может происходить при помощи двигателей, которые через редукторы вращают ротор переменного конденсатора и ролик вариометра до тех пор, пока не наступит полное согласование.

В системе П5В-Мк применена схема согласующего контура с параллельным питанием антенны, содержащая два органа настройки: конденсатор переменной емкости для обеспечения компенсации реактивной составляющей комплексного сопротивления антенны ХА и вариометр для обеспечения трансформации активной составляющей ЯА в волновое сопротивление фидера.

В диапазоне рабочих частот активная и реактивная составляющие полного сопротивления антенны могут изменяться в широких пределах. Пределы изменений параметров связи и настройки переменного конденсатора и вариометра, вследствие ряда конструктивных ограничений, не обеспечивают требуемое согласование во всем рабочем диапазоне частот, поэтому возникает необходимость включения в согласующий контур

дополнительных укорачивающих и шунтирующих емкостей, показанные на структурной схеме как коммутируемые элементы [70].

К ИУС, использующим поисковый алгоритм, можно отнести адаптивное антенное устройство согласования, структурная схема которого изображена на рисунке 12.

ВЧ-сигиал

—І»- <

I Узел ™ — ~ —

с ні)

/

ЦІ)

/

С2Ш

/

сзш

/

СЦІ+1)

имп

/

С2СЇ+1)

/

СЗСЙ-І)

/

С 1(І+2)

к аитешю -►

/

С2(М)

СЗ(Н2)

Рисунок 12 - Структурная схема адаптивного устройства согласования

Устройство выполнено на основе многозвенного согласующего контура, в котором индуктивности соединены последовательно, а между ними параллельно включены емкости с возможностью их коммутации посредством схемы управления. При прохождении ВЧ-сигнала измеряются уровни напряжения на емкостях /-го и (/+1)-го звеньев согласующего контура и сравниваются между собой посредством сравнивающих устройств. Если напряжение на емкости /-го звена меньше напряжения на емкости (/+1)-го звена на величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего устройства, то устройство управления отключает в /-том звене емкости С2 и СЗ и подключает емкость С1 = С(тт). Если напряжение в /-ом звене больше напряжения в (/+1)-м звене на

величину, превышающую уровень нечувствительности сравнивающего устройства, то в /-ом звене отключаются емкости С1 и С2, подключается емкость СЪ=С(тах). В том случае, если напряжения на емкостях /-го и (/+1)-го звеньев равны или отличаются на величину, меньшую уровня нечувствительности сравнивающего устройства, в /-ом звене должна быть подключена только одна емкость С2=С(0). Сравнение напряжений происходит в компараторах, часть которых имеет отрицательный порог срабатывания для случаев подключения С1(/) и С2(/), часть положительный для случая подключения С3(/), после чего полученное напряжение через простейшие выходные каскады поступает на узлы коммутации, состоящие из ВЧ-переключателей, например ВЧ-реле, и, в соответствии с описанным выше алгоритмом, происходит коммутация конденсаторов. Таким образом, устройство настраивается на каждую конкретную частоту в пределах рабочего диапазона частот [75].

ИУС, построенные на основе поисковых алгоритмов также используются в мобильных радиостанциях средней мощности КВ-УКВ диапазонов Р-166, Р-166-0.5.

Для уменьшения продолжительности времени настройки П-образного контура применяются вычислительные алгоритмы. При использовании вычислительных алгоритмов происходит расчет параметров согласующей цепи по некоторым, заранее выбранным методикам. Среди которых стоит выделить: 1) методику расчета значений элементов с использованием метода круговых диаграмм; 2) методику расчета изложенную в [42].

Поскольку анализ работы устройств согласования наглядно производится методом круговых диаграмм, то этот метод можно эффективно применить и для аналитического расчета величин органов настройки

согласующих четырехполюсников [48]. На рисунке 13 показано П-образное устройство согласования с тремя переменными органами настройки.

1*ПОСЛ га

£>н ¿ГУ

-КЧ"

их.

Рисунок 13 - Электрическая схема П — образного УС с антенной

На рисунке приняты следующие обозначения Свх — входная емкость; Ссв - емкость связи с нагрузкой; Ьц — индуктивность настройки; Ьпосл — последовательная индуктивность; га, Ха — активная и реактивная составляющая комплексного сопротивления антенны.

На комплексной плоскости сопротивления линия постоянной активной проводимости (^-окружность) описывается уравнением:

(

+х2 =

(1.11)

Линия постоянной реактивной проводимости (¿-окружность) уравнением:

я2 +

Л і ^ 2 ( 1 і

1+— II

1 2Ь) [гъ)

(1.12)

Линия постоянного КБВ - уравнением:

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Шилов, Александр Андреевич

Выводы по третьей главе

1. Предложено в качестве быстродействующей модели, которая позволяла бы определять значения КСВ каждом из каналов, по значениям вперед устройств согласования использовать искусственные нейронные сети .

2. Для исследуемого в диссертации АФК с ФАР проведены следующие этапы идентификации НС модели:

- сбор данных для обучения;

- подготовка и нормализация данных;

- определение архитектуры НС;

- обучение НС;

- проверка результатов обучения;

3. В результате исследования зависимости значения средней абсолютной ошибки НС модели (е) от объема обучающей выборки установлено, что:

- при объеме обучающей выборки 1800 примеров величина е не превышает значение 0,05. При условии, что НС модель обучается впервые для ФАР с «идеально» расположенными излучателями;

- при смещении некоторых из излучателей, относительная ошибка ранее полученной НС модели может превышать 10 %;

- при повторной идентификации ранее обученной НС модели этот процесс протекает быстрее. Для случая ФАР с измененным положением излучателей (рисунок 38) средняя абсолютная ошибка сети с не превышает уровня 0.08 при объеме обучающей выборки в 400 примеров.

4. Предложено идентификацию нейросетевой модели и поиск СФ с ОВР осуществлять при помощи алгоритма, блок-схема которого представлена на рисунке 40. Особенность разработанного алгоритма состоит в том, что обучение нейронной сети и последующее ее использование в качестве функциональной модели для определения СФ с ОВР, представлены в виде двух параллельных процессов.

5. Для рассматриваемого объекта исследования получена матрица СФ с ОВР, представленная в приложении В.

6. Предложено решить сформулированную задачу оптимизации УВ методом дифференциальной эволюции, структурная схема использования которого представлена на рисунке 42. Для этого разработан алгоритм кодирования управляющих воздействий, блок-схема которого изображена на рисунке 41.

7. Проведено исследование влияния параметров метода дифференциальной эволюции на скорость определения оптимальных значений УВ. В результате которого можно установлено, что количество итераций управляющих воздействий устройствами согласования АФК с ФАР определяется:

- количеством найденных СФ с ОВР;

- ЧИСЛОМ поколений gmax',

- количеством индивидуумов популяции <2Р.

При этом выбор значений коэффициента, управляющего усилением дифференциальных вариаций (Р) и коэффициента, управляющего вероятностью выбора мутированного значения (Сг) необходимо также осуществлять в зависимости от размерности матрицы СФ с ОВР.

8. На основе алгоритмического обеспечения разработана структурная схема ИУС устройствами согласования АФК с ФАР и определены режимы ее работы.

9. В результате исследования ИУС УС на численной модели АФК с ФАР установлено: а) ее применение обеспечивает согласование выхода передатчика с излучателями рассматриваемой кольцевой ФАР; и б) при решении задачи оптимизации УВ повышается суммарный коэффициент передачи на 4,65%, по сравнению с аналогичным показателем, полученным на этапе поиска СФ с ОВР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационной работы:

1. Сформулирована задача определения управляющих воздействий устройств согласования, представленная в виде задачи оптимизации, решение которой определяет состояния функционирования АФК с ФАР, характеризуемые согласованием каждого из излучателей антенной решетки с выходом передатчика и повышенным суммарным коэффициентом передачи устройств согласования.

2. Приведен структурный анализ параметров АФК с ФАР в процессе управления устройствами согласования и получена математическая модель взаимодействия параметров АФК в процессе управления УС ФАР.

3. Разработана и реализована в программном виде численная модель АФК с ФАР, позволяющая получать параметры каждого из каналов АФК при:

- наличии модели ФАР, созданной в программе БирегИЕС 2.9;

- заданных управляющих воздействиях для каждого из устройств согласования.

4. Разработана методика определения управляющих воздействий устройств согласования, обеспечивающая решение сформулированной задачи в результате сокращения области поиска, осуществляемого нейросетевой моделью АФК при изменении свойств подстилающей поверхности ФАР.

5. Разработано алгоритмическое обеспечение информационно-управляющей системы, реализующее методику определения управляющих воздействий устройствами согласования мобильных АФК с ФАР, предусматривающее последовательное выполнение двух этапов: а) этапа поиска состояний функционирования АФК, при которых управляющие воздействия принадлежат области возможного решения задачи; б) оптимизации управляющих воздействий устройств согласования методом дифференциальной эволюции.

6. Разработана информационно-управляющая система устройствами согласования мобильных АФК с ФАР включающая блоки, реализующие алгоритмическое обеспечение процесса решения задачи определения управляющих воздействий.

7. Проведено исследование применения разработанной ИУС УС на численной модели АФК с ФАР. Исследования показали, что использование методики определения УВ УС АФК с ФАР и разработанной на ее основе информационно-управляющей системы позволяют повысить на 4,65 % суммарный коэффициент передачи устройств согласования кольцевой ФАР, по сравнению со значением, полученным при применении поискового алгоритма определения управляющих воздействий УС.

В результате выполнения диссертационной работы решена задача определения управляющих воздействий УС АФК с ФАР, обеспечивающая повышение суммарного коэффициента передачи устройств согласования.

Решение научной задачи соответствует области исследования, согласно пункту 6 паспорта специальности 05.11.16 «Информационно-измерительные и управляющие системы» (технические науки).

Основным результатом диссертационной работы является разработанная методика решения задачи определения УВ УС мобильных АФК с ФАР. Алгоритм работы ИУС, работающей с использованием данной методики, отличается от вычислительных и поисковых алгоритмов и состоит в том, что первоначально выделяются множества управляющих воздействий, при которых обеспечивается допустимый режим бегущих волн в фидерной системе. Затем в результате решения задачи оптимизации из найденного множества выделяются управляющие воздействия, при которых суммарный коэффициент передачи максимален.

Использование нейронной сети в качестве настраиваемой модели АФК с ФАР, с практической точки зрения, позволяет располагать излучатели неподготовленных специально местах, включая площадки с ярко выраженной неоднородностью подстилающей поверхности антенны по геометрическим и (или) электрофизическим свойствам, что является повышением адаптивных свойств антенно-фидерного комплекса с ФАР в целом.

Предложенные алгоритмы решения задачи определения УВ УС АФК с ФАР обладают синергетическим эффектом, поскольку использование только стохастических методов оптимизации на объекте управления требует больших временных затрат. Построение прогнозирующей модели на базе нейросетевых технологий с последующим поиском оптимальных значений УВ (а не СФ с ОВР, как предложено в диссертации) для УС АФК с ФАР является сложной задачей, для решения которой необходим либо большой объем обучающей выборки (влияющей на время решения поставленной задачи), либо подбор и исследование специальных архитектурных решений при построении нейронной сети.

Предметом дальнейших исследований могут служить: - архитектурные решения, применяемые при создании нейросетевой модели АФК с ФАР и границы их применимости;

- методики идентификации НС моделей и их влияние на скорость и качество обучения;

- более детальное исследование влияния параметров МДЭ на результат решения сформулированной задачи оптимизации и формулировка практических рекомендаций по их выбору;

- исследование отличных от представленного метода решения сформулированной задачи оптимизации и их влияние на скорость и качество получаемого решения.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

DDS - Direct Digital Synthesizers;

АФК - антенно-фидерный комплекс;

БД - база данных;

БУ - блок управления;

ГА - генетический алгоритм.

ДМ - делитель мощности;

ДН - диаграмма направленности;

ИУС - информационно-управляющая система;

КБВ - коэффициент бегущей волны;

КСВ - коэффициент стоячей волны;

КФАР - кольцевая фазированная антенная решетка;

МДЭ - метод дифференциальной эволюции;

НС - нейронная сеть;

ОВР - область возможного решения;

ОП - обучающие примеры.

ПК - персональный компьютер;

ПРД - передатчик;

СУБД - система управления базами данных;

СУС - совокупность устройств согласования;

СФ - состояние функционирования;

СЦ - согласующая цепь;

УВ - управляющее воздействие;

УС - устройство согласования;

ФАР - фазированная антенная решетка;

ФВ - фазовращатель;

ФНЧ - фильтр нижних частот;

ШСУ - широкополосное согласующее устройство;

ЭДС - электродвижущая сила.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шилов, Александр Андреевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников

1. Айзенберг, Г.З., Антенны для магистральных коротковолновых радиосвязей. / Г.З. Айзенберг. - М.: Связьиздат, 1948 г. - 464 с.

2. Айзенберг, Г.З. Коротковолновые антенны / Г.З. Айзенберг, С.П. Белоусов - М.: «Радио и связь».- 1985 - 535с.

3. Алексеев, О.С. Математическая модель антенной системы с электронным управлением лучом, особенности построения и результаты управления / Алексеев, О.С., Грибанов А.Н., Крылов П.К. // Антенны. - 2005 г. - №2. С. 51 - 57.

4. Ануфриев, И.Е. MATLAB 7. / И.Е. Ануфриев, А.Б. Смирнов, E.H. Смирнова. - СПб.: БХВ - Петербург,2005. - 1104 с.

5. Ашихмин, А. В. Обзор принципов построения, возможностей и эффективности программных средств численного электродинамического моделирования / A.B. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, И. В. Попов, Ю.А. Рембовский // Антенны. - 2007 г. - №3, С. 64 - 80.

6. Бабков, В.Ю. Высокочастные тракты автоматизированных комплексов радиосвязи / В.Ю. Бабков. - Л.: ВАС, 1989. - 176 с.

7. Бабков, В.Ю. Основы построения устройств согласования антенн / В.Ю. Бабков, Ю.К. Муравьев - Л.: ВАС. - 1990. - 193 с.

8. Белоцерковский, Г.Б. Основы радиотехники и антенны. Ч. 1.: Основы радиотехники/ Г.Б. Белоцерковский. — М.: Советское радио, 1979. — 367 с.

9. Борзенко, И.М. Адаптация, прогнозирование и выбор решений в алгоритмах управления технологическими объекатми. / И.М. Борзенко. -М.:Энергоатомиздат, 1984. - 144 с.

10. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / Бояринов, А.И., Кафаров, В.В.-М: «Химия». 1969 г. - 283 с.

11. Бузов, А. JI. Принципы построения антенно — фидерных устройств корпоративных сетей подвижной радиосвязи / А. JI. Бузов // Радиотехника. - 2001. - №9. - С. 71 - 74.

12. Бузов, А. JI. Разработка, проектирование и внедрение антенно-фидерных устройств корпоративных сетей подвижной радиосвязи / A.JI. Бузов, С.И. Бухов, М.А. Зеленков и др // Радиотехника. - 2001. -N9. - С. 75-78.

13. Вендик, О.Г., Антенны с электрическим сканированием. Введение в теорию. /О.М.. Вендик, М.Д. Парнес - М.: Радиотехника, 2001.-352с.

14. Вершков, М.В. Судовые антенны. / М.В. Вершков, О.Б. Миротворский. — Д., Судостроение, 1990. — 304 с.

15. Виноградов, А. Д. Синтез частотно - независимой диаграммы направленности фазированной трехэлементной эквидистантой кольцевой антенной решетки./ А. Д. Виноградов // Антенны. - №7 2007 г.-(122), с. 3-8.

16. Воеводин, В.В. Параллельные вычисления. / В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин. - СПб.: БХВ-Петербург,2002. - 602 с.

17. Галушкин, А.И. Нейрокомпьютеры в разработке военной техники США. /А.И. Галушкин// Зарубежная радиоэлектроника, 1995, №6, с. 421.

18. Галушкин, А.И. Нейронные сети: основы теории. — М.: Горячая Линия - Телеком, 2010. - 496с.

19. Галушкин, А.И. Оценка производительности нейрокомпьютеров. / А.И. Галушкин, А.И. Крысанов. // Успехи современной радиоэлектроники, 1998. - №4, с. 3-17.

20. Гаскаров, Д.В. Интеллектуальные информационные системы. / Д.В. Гаскаров. - М.: Высш. шк., 2003. - 431 с.

21. Головин, О.В. Системы и устройства коротковолновой радиосвязи / О.В. Головин, С.П. Простов - М.: «Горячая линия - Телеком», 2006.

22. Голубев, Е.А. Использование КВ диапазона в региональных системах передачи пакетной информации. Технологии электронных коммутаций: спутниковые системы, системы подвижной связи / Е.А. Голубев - М., 1993. - №42. - С. 76 - 92.

23. Гончаренко, И.В. Антенны УКВ. Компьютерное моделирование. ММАИА / И.В. Гончаренко - М.: ИП РадиоСофт, Журнал «Радио». -2004.- 128с.

24. Горбань, А.Н. Обучение нейронных сетей. / А.Н. Горбань. — М.: СП Параграф, 1990. - 160 с.

25. ГОСТ 16019-2001. Аппаратура сухопутной подвижной радиосвязи. Требования по стойкости к воздействию механических и климатических факторов и методы испытаний. — Введ. 2002.01.01. Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. — 15 с.

26. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. — Введ. 1992-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1990. — 19 с.

27. ГОСТ 21655-87. Каналы и тракты магистральной первичной сети единой автоматизированной системы. Электрические параметры и методы измерений. - Введ. 1989-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1987. -106 с.

28. ГОСТ Р 50736-95. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной радиосвязи. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. - Введ. 1996-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1995. — 22 с.

29. ГОСТ Р 7.0.11-2011 Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. - Введ. 2012.09.01. Москва: Стандартинформ, 2012. — 12 с.

30. Гостюхин, B.JI. Вопросы проектирования активных ФАР с использованием ЭВМ. / В.Л. Гостюхин, К.И. Гринева, В.Н. Трусов -М.: Радио и связь, 1983.-248с.

31. Денисов, A.A. Теория больших систем. / A.A. Денисов, Д.Н. Колесников. - М.:Энергоиздат, 1982. — 288 с.

32. Директер, С. Введение в теорию систем. / С. Директер, Д. Рорер. — М: Мир, 1974.-464 с.

33. Дифференциальная эволюция [Электронный ресурс]: Электрон, энциклопедия. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Диффepeнциaльнaя_эвoлюция

34. Дьяконов, В.П. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. / В.П. Дьяконов, В.В. Круглов. — СПб. Питер, 2001.-480 с.

35. Евменов, В.П. Интеллектуальные системы управления. / В.П. Евменов. — М.: Либроком, 2009. — 304 с.

36. Емельянов, B.B. Теория и практика эволюционного моделирования. В.В. Емельянов, В. М. Курейчик, В. В. Курейчик. - М.: ФШМАТЛИТ,2003. - 432 с.

37. Ермаков, С.М. Метод Монте-Карло в вычислительной математике. / С.М. Ермаков. - СПб.: Изд-во «Невский диалект», 2009. -192 с.

38. Ерышов, А. Е. Информационно-управляющая система процессами сушки в многосекционных аппаратах: дис. на соиск. степени канд. техн. наук: 05.11.16/ Ерышов Алексей Евгеньевич. - Тамбов, 2008. — 184 с.

39. Жуков, В.М. Анализ работы дискретного автоматического антенного согласующего устройства с распределенными параметрами / В.М. Жуков // Техника средств связи, серия ТРС. — 1987 - № 3. - С. 95 — 100.

40. Жуков, В.М. Моделирование и исследование характеристик кольцевой автоматической фазированной антенной решетки в диапазоне метровых волн. / В.М. Жуков, A.A. Шилов // Радиотехника, 2011, В. 12.-С. 35-40.

41. Жуков, В.М. Сверхширокополосная ФАР системы связи КВ-диапазона. / В.М. Жуков, А.Ф. Харин, А.Н. Сысоев, A.A. Шилов // Антенны, 2009, В. 6. - С. 31-33.

42. Жуков, В. М. Устойчивость многосвязных систем автонастройки устройств согласования антенн./ Беседин А. Б., Дубровин С. В., Корякин А. П., Пугин А.В// Антенны, 2008, В. 12 (139). - С. 51 - 55

43. Игнатов, В.В., Бабков В.Ю. Обоснование технических параметров техники радиосвязи / В.В. Игнатов, В.Ю. Бабков - Л.: ВАС. - 1990. -112с.

44. Изерман, Р. Цифровые системы управления /Р. Изерман. — М.:Мир, 1984.-541 с.

45. Козлов, Ю.М. Беспоисковые самонастраивающиеся системы. / Ю.М. Козлов, P.M. Юсупов. - М.:Наука, 1969. - 456с.

46. Комашинский, В. И. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи./ В.И. Комашинский, Д.А. Смирнов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. — 94 с.

47. Концепция развития связи Российской Федерации. Технологии электронных коммутаций, т.61 / Под ред. Булгака В.Б.- М., 1996.

48. Корякин, А.П. Метод расчета П-образного согласующего устройства с применением круговых диаграмм // Антенны. — 2010. № 11. - с. 5-8.

49. Корякин, А.П. Особенности синтеза кольцевых фазированных антенных решеток декаметрового диапазона. / А.П. Корякин, А.Н. Сысоев, A.A. Шилов // Сборник материалов 1-й международной научно-практической конференции «Наука и бизнес: пути развития» -Тамбов, 2009 г., С. 217-219.

50. Кочержевский, Г.Н. Антенно-фидерные устройства. Учеб. / Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин Г.А., Н.Д. Козырев. - М.: М.: Радио и связь, 1989.-352с.

51. Круглов, В. В. Нечеткая логики и искусственные нейронные сети./ В.В. Круглов, М. И. Дли, Р. Ю. Голунов. - М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2001. - 224 с.

52. Логовский, A.C. Использование нейронных сетей для решения комбинаторных задач с полным перебором. / A.C. Логовский. // Нейрокомпьютер, 1994. - №3, с. 41-50.

53. Маттей, Д.Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. / Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М. Джонс. Tl. - М.: Издательство "Связь", 1971.-439 с.

54. Медведев, B.C. Нейронные сети. Matlab 6. / B.C. Медведев, В.Г.Потемкин. - М.: Диалог МИФИ, 2002. - 496 с.

55. Методы оптимизации (базовый курс) [Электронный ресурс]: Автоматизированная обучающая система. - Режим доступа: http://bigor.bmstu.ru/?cnt/?doc=MO/base.cou

56. Многокритериальная оптимизация [Электронный ресурс]: Электрон. энциклопедия. — Режим доступа: http://m.wikipedia.org/wiki/Mнoгoкpитepиaльнaя_oптимизaция.

57. Молочков, Ю.Б. Авиационные антенно-фидерные устройства. / Ю.Б. Молочков М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1983, 287 с.

58. Муромцев, Д.Ю. Автоматизированное рабочее место проектировщика антенно-фидерных устройств / Д.Ю. Муромцев, O.A. Белоусов, A.A. Шилов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613506, 5 мая 2011 г.

ч

59. Муромцев, Д.Ю. Автоматизированное рабочее место проектировщика передающих устройств / Д.Ю. Муромцев, O.A. Белоусов, A.A. Шилов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613504, 5 мая 2011 г.

60. Муромцев, Д.Ю. Автоматизированное рабочее место проектировщика приемных устройств / Д.Ю. Муромцев, O.A. Белоусов, A.A. Шилов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613507, 5 мая 2011 г.

61. Муромцев, Д.Ю. Расчет значений комплексных сопротивлений для П-образного согласующего устройства антенн / Д.Ю. Муромцев, A.A. Шилов, В.М. Жуков, O.A. Белоусов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613505, 5 мая 2011 г.

62. Муромцев, Д.Ю. Расчет значений комплексных сопротивлений для Т-образного согласующего устройства антенн / Д.Ю. Муромцев, A.A. Шилов, В.М. Жуков, O.A. Белоусов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № №2011613508, 5 мая 2011 г.

63. Муромцев, Ю. Л. Моделирование и оптимизация технических систем при измерении состояний функционирования / Ю. Л. Муромцев, Л. Н. Ляпин, О. В. Попова - Воронеж: ВГУ, 1992 - 164 с.

64. Муромцев, Ю.Л. Функционирование кольцевой ФАР в условиях негативных внешних воздействий / Ю.Л. Муромцев, А.Ф. Харин, А.Н. Сысоев // Антенны. - 2009. - № 2. - С. 63 - 67.

65. Мухин, В.И. Исследование систем управления: учебник/ В.И. Мухин. — М.: Издательство «Экзамен», 2006. — 2-е изд., доп. и перераб. -479, с.

66. Нейронная сеть [Электронный ресурс]: Электрон, энциклопедия. — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/HefipoHHafl_ceTb

67. Нефедов, В.И. Электрорадиоизмерения: Учебник./ Сигов A.C., Битюков В .К. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2004. - 384 с.:ил

68. Николаев, В.А. Алгоритм реализации заданного возбуждения излучателей в активной передающей фазированной антенной решетке КВ-диапазона / В.А. Николаев // Антенны. — 2007. №1. - С. 27 — 29.

69. Оленев, H.H. Параллельное программирование MATLAB и его приложения / H.H. Оленев, Р.В. Печенкин, A.M. Чернецов. — М.: ВЦ РАН, 2010.-120 с.

70. Описание работы П5В-Мк (АСУ) по структурной схеме [Электронный ресурс]: Интернет портал, посвященный радиосвязному оборудованию воздушных судов. — Режим доступа: http://radioair.ru/mikron/Mikron-P5^VMk-strukturnaya_shema.html

71. Панченко, Т.В. Генетические алгоритмы. / Т.В. Панченко. — Астрахань: Изд-во «Астраханский университет», 2003. - 87 с.

72. Пападимитриу, X. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность./ X. Попадимитриу, К. Стайглиц.. — М.:Мир, 1982. — 512 с.

73. Пат. 2133531 Российская Федерация, МПК6 H01Q21/00. Фазированная антенная решетка / Быков В. Г., Самуйлов И. Н., Сосунов Б. В., Фитенко Н. Г., Чернолес В. П., Артамошин А. Д.; заявитель / Военный университет связи. № 98100950/09; заявл. 19.01.1998; опубл. 20.07.1999.

74. Пат. 2159488 Российская Федерация, МПК 7H01Q21/06. Кольцевая фазированная антенная решетка / Алексеев С. М., Быков В. Г., Лесов М. А., Норватов В. А., Сосунов Б. В., Фитенко Н. Г., Чернолес В. П.; заявитель / Военный университет связи. № 2000101886/09; 24.01.2000; опубл. 20.11.2000

Чч*

75. Пат. 2282284 Российская Федерация, МПК7 Н01Р 5/10. Адаптивное антенное согласующее устройство / Хлопушин И.Ю., Полевой В.В.; заявитель/ Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет"; патентообладатель/ Хлопушин И.Ю., Полевой В.В.; — 2004127994/09; заявл. 2004.10.25; опубл. 2006.04.10. - 9 е.: ил.

76. Петров, В.Н. Принципы построения и проектирования самонастраиающихся систем управления. / В.Н. Петров, В.Ю. Рутковский, С.Д. Земляков. — М. Машиностроение, 1972. - 260 с.

77. Пискунов, Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. Учеб. в 2-х т. / Н.С. Пискунов. - СПб.:Мифрил, 1996. - Т. 1. - 417 с.

78. Попов, К.Н. Военная техника радиосвязи / К.Н. Попов, В.Ф. Пивоваров, Н.П. Скрипник// М.: Радио и связь. - 1988. — 441 с.

79. Преимущества нейронных сетей [Электронный ресурс]: Портал искусственного интеллекта. — Режим доступа: http://www.aiportal.ru/articles/neural-networks/advantages.html

80. Проектирование фазированных антенных решеток. / под ред. Д.И. Воскресенского.. — М.: Радиотехника, 2003.-632с.

81. Пупков, К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и тт.; 2-е изд., перераб. и доп. Т.5: Методы современной теории автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. — М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. — 784 е.; ил.

82. Рапопорт, Э.Я. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами. / Э.Я. Рапопорт. — М.: Высшая школа, 2009. - 680 с.

83. Растригин, Л. А. Введение в идентификацию объектов управления / Л. А. Растригин, Н. Е. Маджаров. - М.: Энергия, 1977. - 216 с.

84. Ридико, Л.И. БОБ: прямой цифровой синтез частот./ Л.И. Ридико.// Компоненты и технологии №76, 2001. — с. 50-54.

85. Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. -М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 452 с.

86. Соболь, И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями./ И.М. Соболь, Р.Б. Статников. — М.: Дрофа, 2006. -176 с.

87. Сысоев, А. Н. Антенно-согласующее устройство КФАР КВ диапазона. VI Молодежная научно-техническая конференция «Радиолокация и связь — перспективные технологии» / А. Н. Сысоев, В. М. Жуков, А. Ф. Харин -М.: ОАО «Радиофизика». - 2008 г.- С. 3941.

88. Сысоев, А.Н. Математическая модель передающей КФАР / А.Н. Сысоев // Антенны. - 2010. - №10. с. 28-29.

89. Сысоев, А. Н. Разработка информационно-управляющей системы радиостанцией декаметрового диапазона с передающей кольцевой фазированной антенной решеткой: дис. на соиск. степени канд. техн. наук: 05.11.16/ Сысоев Александр Николаевич. - Тамбов, 2011. - 169 с.

90. Сысоев, А.Н. Синтез оптимальной ДН кольцевой ФАР. / А.Н. Сысоев, А.Ф. Харин, А.А. Шилов // Сборник материалов 1-й международной научно-практической конференции «Наука и бизнес: пути развития» - Тамбов, 2009 г., с. 219-221.

91. Тарасов, В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям. / В.Б. Тарасов. - М.: Эдиториал УРСС, 2002. — 352 с.

92. Taxa, Х.А. Введение в исследование операций 7-е изд..: Пер. с англ../ Х.А. Taxa. — M.: Издательский дом "Вильяме", 2005. — 912 с.

93. Трофимов, А. П. Исследования и разработка методик анализа, синтеза и проектирования автоматизированных антенно-фидерных устройств ДКМВ диапазона: дис. на соиск. степени канд. техн. наук: 05.12.07/ Трофимов Алексей Павлович. — Самара, 2009. — 267 с.

94. Усков, A.A. Интеллектуальные технологии управления. Искусственные нейронные сети и нечеткая логика. / A.A. Усков, A.B. Кузьмин . - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. — 144 с.

95. Фуско В., СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1990. 288 е.: ил.

96. Хабаров, А. В. Программа для синтеза антенных решеток / A.B. Хабаров // Антенны. - 2006 г. - №7, с. 58-63.

97. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд./ С. Хайкин. — М.: Вильяме, 2006. - 1104 с.

98. Черемных, C.B. Моделирование и анализ систем. IDEF-технологии: практикум. / C.B. Черемных, И.О. Семенов, B.C. Ручкин. — М.: Финансы и статистика, 2006. — 192 с.

99. Шилов, A.A. Адаптивная система управления фазированными антенными решетками декаметрового диапазона. / A.A. Шилов // журнал «Антенны», 2010, В. 11. - С. 38-40.

100. Шилов, A.A. Интеллектуальная система управления фазированными антенными решетками КВ-диапазона. / A.A. Шилов, O.A. Белоусов // Информационные процессы и управление

M

[Электронный журнал]. - Тамбов: ТГТУ, 2008. - №3. Режим доступа: http://www.tstu.ru/ipu/2008-3/031 .pdf.

101. Шилов, А.А. Информационная система управления устройствами согласования фазированных антенных решеток. / А.А. Шилов // Сборник статей и тезисов докладов, подгтовленный по материалам 11-ой международной научно-практической коференции «Прогрессивные технологии и перспективы развития», 2010 г., С. 66-68.

102. Шилов, А.А. Информационно-управляющая система согласующими устройствами кольцевых фазированных антенных решеток декаметрового диапазона. / А.А. Шилов, О.А. Белоусов, Н.А. Кольтюков // журнал «Радиотехника», 2011, В. 12. - С. 53-59.

103. Шилов, А.А. Особенности построения адаптивных систем управления устройствами согласования для мобильных фазированных антенных решеток декаметрового диапазона // Антенны. — 2010. № 11.

_с. 41_44.

104. Шилов, А.А. Расчет сопротивления излучения связанных вибраторов, входящих в состав фазированной антенной решетки, методом наведенных ЭДС // Успехи современной радиоэлектроники. 2009 г. №Ц. с. 28-31.

105. Штойер, Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения./ Р. Штоер. - М.: Радио и связь, 1992. - 504 с.

106. Юдин, В.В. Кольцевые антенные решетки: схемно-пространственная мультиплексия и направленное излучение / В.В. Юдин - М.: Радио и связь. - 2001. - 189 с.

107. Differential Evolution [Электронный ресурс]: Электронная энциклопедия MATLAB с биб-кой — депозитарием. — Режим доступа:

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/18593-differential-evolution

108. Ingber, L. Adaptive simulated annealing (ASA): Lessons learned, Control and Cybernetics, Vol. 25 No. 1. pp. 33-54, 1996.

109. Ingber, L. Very Fast Simulated Re-Annealing. / L. Ingber. Mathl. Comput. Modelling,Vol. 12 No. 8, pp. 967-973, 1989

110. Murphy, E. Direct Digital Synthesis (DDS) Controls Waveforms in Test, Measurement, and Communications. //E. Murphy, C. Slattery// Researchgate. - August, 2005. — p. 1-4.

111. Orfanidis, S.J. Electromagnetic waves and antennas, NJ: - Piscataway, 2008 r. - 785 p.

112. Storn, R. Differential Evolution— A Simple and Efficient Adaptive Scheme for Global Optimization over Continuous Spaces. R. Storn, K. Price. - Technical Report TR-95-012, ICSI, March 1995.

113. SuperNEC версия 2.5 [Электронный ресурс]:/ Сайт ЗАО "НЛП "РОДНИК". - Режим доступа: http://www.rodnik.ru/product/sapr/sapr_svch/Poynting_Software/supernec/