Синергетический подход к созданию саморегулирующегося стандарта частоты и времени

В. А. Карелин

АО «РИРВ», г. Санкт-Петербург, Россия

Параметры большинства технических систем подвержены случайным изменениям во времени, например, флуктуации частоты сигналов задающих генераторов радиотехнических систем различного назначения. Эти флуктуации приводят к снижению точности работы системы и к уменьшению временного интервала автономной работы с заданными техническими характеристиками. С другой стороны, случайный характер отклонений частоты открывает возможность с помощью дополнительных средств преобразовать систему – источник высокостабильных колебаний в синергетическую систему, обладающую свойством самоорганизации. Для решения этой задачи перечислим необходимые признаки самоорганизующихся систем. Общие черты явления самоорганизации [1]:

– во-первых, должны быть обеспечены коллективность и согласованность (или кооперативность);

– во-вторых, эти системы могут быть только открытыми, то есть обмениваться с окружающей средой энергией, веществом или информацией;

– в-третьих, система должна содержать неравновесные структуры.

Система – источник сигнала стабильной частоты, является открытой и взаимодействует с внешней средой, так как техническая ширина его спектральной линии обязана действию различного рода случайных нестабильностей. Кроме того, система далека от точки максимальной энтропии, так как фазовый портрет сигнала стабильного по частоте представляет эллипс, «размытый» вдоль оси производной (скорости). То есть существует предельный цикл, аттрактор. Таким образом, для придания свойств самоорганизации систему следует дополнить i (i≥2) каналами преобразования сигнала стандарта u(t) с помощью операторов L_i (*), то есть:

        (1)

Вид ограничен множеством нелинейных операторов для того, чтобы элементы ϑ_i(t) могли образовать неравновесную структуру [1], способную компенсировать увеличение энтропии системы за счет генерирования негэнтропии [1]. Для формирования самоорганизующей обратной связи δ(t) элементы ϑ_i(t) должны быть объедены по средствам оператора , то есть:

      (2)

В отличие от L_i(*), оператор H(*) может быть как линейным, так и нелинейным. Выражения (1) и (2) позволяют синтезировать обобщенную структурную схему саморегулирующегося стандарта частоты.

Данная структура носит обобщенный характер. Конкретный вид операторов L_i(*) и H(*) определяется фантазией и опытом инженера. В качестве примера реализации рассмотренной методики приведен анализ системы, представленной в [2].

Литература

1. Берже П., Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе. О детерминистическом подходе к турбулентности. М.: Мир, 1991.
2. Способ хранения частоты электрических колебаний: пат. 2730875 Российская Федерация, МПК7 G04G 3/00/ Карелин В. А.; патентообладатель ОАО «Российский институт радионавигации и времени». № 2020109616/28; заявл. 04.03.2020; опубл. 26.08.2020, бюл. № 24.