Комплексирование моделей при автоматизированном проектировании бортовых источников вторичного электропитания

• Автор: Сотникова, Светлана Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЗАДАЧИ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ БОРТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
1.2. ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БОРТОВЫХ ИВЭП
1.3. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ПРИ ВЗАИМНОМ ВЛИЯНИИ РАЗНОРОДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БОРТОВЫХ ИВЭП
1.4. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ С МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ ПРОТЕКАЮЩИХ
ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БОРТОВЫХ ИВЭП
2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ
2.2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИДЕНТИФИЦИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ, ТЕПЛОВОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛЕЙ
2.3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С
МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ,
ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.4. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ОПТИМИЗАЦИОННОГО ПРОЦЕССА И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ
ИДЕНТИФИЦИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ БОРТОВЫХ ИВЭП
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БОРТОВЫХ ИВЭП
3.1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФРАГМЕНТА БОРТОВОГО ИВЭП

3.2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ФРАГМЕНТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ БОРТОВЫХ ИВЭП
3.3. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ КОМПЛЕКСА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ФРАГМЕНТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ БОРТОВЫХ ИВЭП
3.4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЕЙ КОМПЛЕКСА
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ И ИДЕНТИФИКАЦИИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. МЕТОДИКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ БОРТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЭРИ И МАТЕРИАЛОВ КОНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ

4.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ЕЁ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НА РЕПРЕЗЕНТАТИВНОМ
ФРАГМЕНТЕ ПЕЧАТНОГО УЗЛА
4.3. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Под бортовыми электронными средствами понимаются устройства, установленные на передвижных объектах. Эти устройства играют большую роль в таких важных отраслях как ракетно-космическая, авиация, сухопутный и водный транспорт, а также во многих других, изделия которых имеют специальное назначение, в частности, в оборонной промышленности.
Важнейшими составными частями бортового электронного средства являются источники вторичного электропитания (ИВЭП), от надежности которых зависит работоспособность всего устройства.
Автоматизация проектирования ИВЭП позволяет повысить качество создаваемой аппаратуры. При этом особое внимание уделяется моделированию электрических, тепловых, а также механических процессов. Перечисленные процессы в наибольшей степени влияют на характеристики надежности бортовых ИВЭП, при этом защита от их негативного влияния на аппаратуру является наиболее сложной. Именно на токи, электрические напряжения, мощности тепловыделений, температуры элементов и ускорения вибраций и ударов электрорадиоизделий (ЭРИ) в технических условиях (ТУ) заданы предельно допустимые значения. Пределы прочности и максимально допустимые температуры на конструкционные материалы также заданы в ТУ.
При системном анализе в процессе автоматизированного проектировании сам бортовой ИВЭП выступает как объект моделирования, т.е. не только проводится построение модели, но и ее исследование с последующим принятием проектных решений по достижению нужных характеристик моделируемого объекта.
Под моделью бортового ИВЭП понимается объект, представленный в физической или математической форме, который адекватно отражает сущность и характерные свойства рассматриваемого физического процесса, протекающего в бортовом ИВЭП, и используется для проведения исследований при автоматизированном проектировании бортового ИВЭП. Каждая модель является результатом физической или математической формализации бортового ИВЭП с точки зрения рассматриваемого физического процесса.
При создании бортовых ИВЭП можно выделить два типа используемых разработчиками моделей. Первый тип - математические модели физических процессов

механических) в схеме и в конструкции. В то же время, полное доверие моделированию приводит в ряде случаев к отрицательным эффектам, т.к. существует в ряде случаев неопределенность в значениях параметров, входящих в модели. Выходом из такой ситуации может быть обращение к физическому моделированию на основе параллельного частичного макетирования создаваемых бортовых ИВЭП.
Например, в работе [28] на примере обеспечения тепловых режимов радиотехнических устройств показано, что для повышения точности моделирования необходимо учитывать специфику конструктивного выполнения проектируемого изделия и использовать частичное фрагментарное его макетирование для уточнения и идентификации геометрических и теплофизических параметров конструкций.
Но как было сказано выше (в п. 1.3), в бортовых ИВЭП тепловые процессы взаимосвязаны, в первую очередь с электрическими и механическими процессами. Последние (вибрации, удары, линейные ускорения и акустические шумы) необходимо моделировать для бортовых ИВЭП, устанавливаемых на подвижных объектах.
Поэтому в настоящее время требуется развить идею использования фрагментарного макетирования, применив ее совместно с моделированием указанных выше трех взаимосвязанных физических процессов. Таким образом, появляется возврат к физической модели.
Проводя параллельно экспериментальное исследование физической модели (в виде репрезентативного фрагмента конструкции бортового ИВЭП) и математическое моделирование, протекающих в ней трех физических процессов, получаем комплексированную модель, которая позволяет через идентификацию получить уточненные параметры ЭРИ и материалов для более точного полного моделирования разрабатываемого бортового ИВЭП.
В работах Желтова Р.Л. [38], Воловикова В.В. [31], Сарафанова А.В.[16, 68], Коновальчука A.C. [43] и других авторов [39, 41, 80, 81, 82] рассмотрены возможности совместного рассмотрения математических моделей электрических, тепловых и механических процессов. Однако все они предназначены для расчетов в номинальных режимах без учета фактических значений параметров радиоэлектронной аппаратуры.
В настоящей диссертационной работе не только разрабатывается комплексирование физической и математических моделей процессов, протекающих в рамках единой конструкции бортовых ИВЭП, но и поставлена и решается научная