16、基于MATLAB的模糊自动频率和相位控制系统研究

基于MATLAB的模糊自动频率和相位控制系统研究

1. 引言

相位自动微调系统（锁相环 - PLL系统）是各种电子系统中应用最广泛的功能单元之一。锁相环（PLL）是一种闭环反馈控制系统，它能根据输入“参考”信号的频率和相位生成并输出信号。PLL系统在数字网络中用于将某些精确设定的发生器与参考发生器同步；在多通道通信系统的频率合成器中，当需要用于划分通道的载波频率网格时使用，例如在广播和电视领域；在同步通信系统中用于恢复载波和时钟频率；作为鉴频器和解调频率及相位调制载波；在电话交换机中作为语音频率解码器，用于从接收到的语音频率组合中解码数字。本文将研究基于模糊逻辑的数字模糊控制器的频率和相位自动微调模糊系统（PLL系统），借助MATLAB这一用于科学和工程计算的交互式环境以及Simulink这一强大的反馈控制系统建模和研究工具进行数学建模研究。

2. 模糊锁相环系统研究

2.1 模糊锁相环频率控制系统

系统组成与原理

广泛使用的PLL频率控制系统的开环电路由频率鉴别器（FD）、放大器（A）、带减速器（R）的发动机（E）、控制单元（CU）、压控振荡器（VCO）、混频器（M）和中频放大器（IFA）串联组成。频率鉴别器可由比较装置、非线性环节 (K(\omega)) 和低通滤波器（LPF）串联表示。低通滤波器的传递函数为：
[G_F(s)=\frac{K_F}{T_Fs + 1}=\frac{k_F}{s + b_F}]
其中，(k_F = \frac{K_F}{T_F})，(b_F=\frac{1}{T_F})，(K_F) 为增益因子，(T_F) 为鉴别器输出滤波器的时间常数。假设 (\omega_{пр}=con