Лекция 5ВР (Лекции в PDF)

Лекция 5Методология проектирования современных радиоэлектронных средствМетодология проектирования современных радиоэлектронных средств ориентируется наСALS-технологии), которые направлены на информационную поддержку всегожизненного цикла РЭС и базируются на стандартизованных методах представленияданных и безбумажном электронном обмене данных.

В то же время проектированиевысоконадежных РЭС опирается на комплексные исследования их характеристик [1],методическое обеспечение которых не определяется CALS-идеологией. Для выполнениятаких исследований необходимо реализовать функции по накоплению, обработке,хранению, распространению и отображению информации в соответствии сметодологическими аспектами PDM-технологии (Produсt Data Management), являющейсясоставной частью СALS-технологий [2]. Логистика такого подхода в конечном итогеопирается на работу с информационными объектами интегрированного описания изделия,выполненного в соответствии со стандартом ISO 10303 STEP.С учетом вышеизложенного в данной работе, для реализации процесса разработки РЭС наоснове комплексных исследований их характеристик в рамках СALS-технологий,предлагается использовать электронный макет (ЭМ) РЭС [1], структура которогоприведена на рис.

1. Для представленной структуры ЭМ было выработано следующееопределение: "Электронный макет - это единое пространство параметров и переменныхмодельного ряда, отражающего схемотехническую и/или конструкторскотехнологическую реализацию отдельных частей или РЭС в целом, полученную на основекомплексных исследований характеристик РЭС средствами математическогомоделирования, осуществляемого, в свою очередь, в рамках информационного("электронного") взаимодействия разработчиков на любом этапе жизненного цикла РЭСс использованием CALS-идеологии".Исходя из приведённого определения, рассмотрим структуру ЭМ.Единое пространство модельных параметров отражается в ЭМ в виде информационногополя IP, а также моделей схемы, эскиза и монтажных пространств.

При этомфункциональная иерархия РЭС (уровни "i", "n", ..., "m") отображаются на уровняхконструктивной иерархии (уровни "j', "j + 1", "j + 2", :). На конструктивной иерархииотображаются такжемодели монтажных пространств РЭС. Такие отображения в совокупности с параметрами(содержатся в IP), описывающих модели схемы, конструкции и монтажных пространствпозволяют разработчику наглядно представлять результаты комплексных исследованийхарактеристик РЭС [2]. Модельные ряды схем, конструкций и монтажных пространствмогут быть представлены комплектами КД и ТД, объём которых определяетсявозможностью модельных экспериментов, а также моделью конфигурирования структурыЭМ.

Полученная в конечном итоге модель схемотехнической и/или конструкторскотехнологической реализации перемещается по различным этапам жизненного цикла РЭСпутём ее конвертации в стандарт STEP, являющийся основополагающим элементом PDMтехнологии.Для информационного обмена в рамках технологического цикла проектирования РЭС,полученная модель может быть интерпретирована средствами языка EXPRESS (ГОСТИСО 10303. Часть 21) в текстовое описание и помещена в репозиторий.Полученные реализации РЭС опираются на комплексные исследования характеристикРЭС, которые выполняются при помощи соответствующего методического обеспечения[1, 2] с использованием системной комплексной модели (СКМ) РЭС, приведенной на рис.2.

Представленная модель позволяет реализовывать полный цикл проектныхисследований, отраженный в конечном итоге в информационном проектном пространстве,характеризующем комплекс схемно-конструкторско-технологических решений, который,в свою очередь, входит в состав ЭМ РЭС. Выдержанные в моделе принципы системногоанализа, позволяют в зависимости от комплекса воздействий на РЭС дестабилизирующихфакторов, класса РЭС и уровня разукрупнения, изменять количество подмоделей и/илисвязей между подмоделями и таким образом исследовать наиболее яркие эффекты,проявляющиеся при совместном протекании физических процессов в РЭС. При этойкаждый физический процесс или проектная процедура в СКМ выделяется в отдельнуюподсистему, устанавливаются необходимые связи между подсистемами, и осуществляетсяисследование одной или нескольких подсистем как единой системы. На рис.

2 отраженыосновные виды взаимосвязей между подмоделями, транзитом идущие через общеепроектное пространство, в котором в конечном итоге отражаются результаты модельныхэкспериментов.Подмодели 1-7 в СКМ, отражающие физические процессы, в общем случае описываютсявыражениями (1)-(7)[1-3] и согласуются с подмоделями 8 и 9, описываемых выражением(8) и композицией отображений (9).(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)где•W - множество операторов, связывающих между собой множества входныхвоздействий, выходных характеристик, внутренних параметров Q и внешнихвоздействий z (W{X(V), Y(V), Q(Z)});V - независимый аргумент (время, частота, пространственная координаты);•YЭ( ) - множество выходных электрических характеристик;•YТ( ), YМ( ), YА( ), YЭМ( ), YR( ) - множества выходных тепловых,механических, аэродинамических, гидравлических, электромагнитных ирадиационных характеристик;YНК - множество характеристик надежности и качества РЭС;QЭ - множество внутренних электрических параметров РЭС;•••••••••Pэ( ) - множество мощностей ЭРЭ;QТФ, QА, QФМ - множества теплофизических, аэродинамических, гидравлических, ифизико-механических параметров РЭС;QЭМ, QR - множества электромагнитных и радиационных параметров РЭС;QП - множество паразитных параметров;QНК - множество модельных параметров для анализа показателей надежности икачества;t э - время эксплуатации; GВХ, РВХ - входные расходы и напоры хладоносителей;UВХ( ), IВХ( ) - множества входных (воздействующих) напряжений и токов;•ТЭКС( ) - множество эксплуатационных температур;••аВХ( ) - множество воздействующих вибраций (случайных, гармонических),ударов, линейных ускорений и акустического шума;RВ - множество уровней воздействующих радиационных полей;••••- матрица функций чувствительности электрической модели;РОС - давление окружающей среды;VК - множество скоростей хладоносителя в каналах конструкции;ТК - множество температур стенок каналов;•ТЭ( ) - множество локальных температур ЭРЭ;•аЭ( ) - множество виброускорений на ЭРЭ при различных механическихвоздействиях;"Техн., τф" - технологический фактор (разброс параметров при изготовлении) ивременной фактор (постепенное изменение параметров из-за старения и износа).•(8)где••TTPM - термограммы;- погрешности измерительных приборов;•- множество выходных диагностических характеристик ,где OK- множество катастрофических отказов; OП - множество параметрическихотказов;•множества диагностических модельных электрических, тепловых имеханических параметров.(9)где••••••Е - множество ЭРЭ;М - множество монтажных пространств;К - количество уровней конструктивной иерархии РЭС;LM - модель монтажного пространства;С - список цепей электрической принципиальной схемы РЭС;S - конфигурация плёночного, печатного или проводного монтажа.Мощность n множества W ={W1, W2, ..., WN} моделей физических процессов, исследуемыхв процессе проектирования РЭС, определяется диаграммой состоянийдестабилизирующих факторов и j-м уровнем иерархии объекта.

Таким образом:где:где- q-й временной интервал эксплуатации;-сочетание возмущающихфакторов Z на q-ом интервале Функционального использования РЭС.Таким образом процесс "отработки" ЭМ на основе СКМ сводится к получениюнекоторого проектного пространства PR:где••ЕS - эскиз конструкции j-го уровня иерархии;SU - схема электрическая принципиальная, реализуемая на конструкции j-го уровняиерархии.В рамках CALS-идеологии процесс получения PR в работе предлагается строить на основемножества информацилонно-логических моделей Al, представляемых в виде IDEF/0(Integrated Definition for Process Modelling) - диаграмм /в CALS-технологиях IDEF/0методология используется для функционального моделирования процессов управления/,связывающих на алгоритмическом и информационном уровнях множество моделейфизических процессов, описываемых выражениями (1) - (7), модель диагностирования (8),композицию операторов преобразования, используемых в соответствии с выражением (9)в процессе топологического проектирования и множество моделей эвристическихпроцедур, используемых в алгоритмах автоматизированного проектирования РЭС.

Такимобразом, некоторое проектное решение PR, отраженное в ЭМ РЭС можно представить ввиде:где•Wп - оператор, связывающий характеристики, воздействия и модельные параметрыi-го физического процесса;••- композиция операторов преобразования, используемых в процессетопологического проектирования РЭС;Ex - множество баз знаний, построенных, например, в системе продукций [4]:•Пi - i-я база знаний;где•••- множество правил (продукций);- множество фактов i-й продукции;Np - множество неавтоматизированных эвристических процедур.Входящая в состав ЭМ модель конфигурирования позволяет в зависимости отособенностей создаваемого РЭС и/или проектной ситуации, и/или способоввзаимодействия участников проекта настраивать структуру ЭМ РЭС, которая вдальнейшем наполняется в результате проведения комплексных исследований,перемещается по этапам жизненного цикла и преобразуется в интегрированное описаниеРЭС.

"Передвижение" электронного макета по различным этапам жизненного цикла РЭС,как отмечалось выше, осуществляется через его двунаправленную конвертацию (обратнаясхема конвертации используется при проведении дополнительных модельныхэкспериментов) в базу данных (БД), имеющей логическую структуру в соответствии состандартом STEP. Из интегрированного описания составляющие элементы ЭМ (например,"результаты комплексного исследования характеристик", "Схема структурная и/илипринципиальная", "Эскизы конструктивных узлов"), могут транслироваться при помощисоответствующих стандартов (ISO 8879 /язык SGML/, ISO 10744 /Hy Time/, MIL-PRF28001C [текстовая и мультимидийная информация] MIL-PRF-28000A, 28002 С, 28003А[графические данные], MIL-PRF-87268, 87269 [технология создания документа]) винтерактивные электронные технические руководства разрабатываемого РЭС.Модель конфигурирования ЭМ позволяет, например, создать структуру ЭМ (см.