Автореферат (1137148), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Показано, чтоосновными физическими процессами в схеме бортового ИВЭП являетсяэлектрический процесс, а в конструкции – тепловой и механический процессы.Результатами моделирования являются токи, электрические напряжения имощности тепловыделений в ЭРИ электрических схем; температуры имеханические ускорения на ЭРИ, а также температуры деформации имеханические напряжения в материалах несущих конструкций.

Именно дляэтих величин заданы предельно допустимые значения. Т.к. до сих поркомпьютерное моделирование проводится по номинальным (средним)значениям внутренних параметров моделей ЭРИ и конструктивных материаловили по параметрам, взятым из аналогов, то моделирование даёт результаты спогрешностями. Это приводит к неопределённости в принятии решений позапасам нагрузок, поэтому возникает необходимость в снижении погрешностиданных информационного обеспечения автоматизированного проектированиибортовых ИВЭП.На основе обзора этапов автоматизированного проектирования бортовыхИВЭП сделан вывод о том, что актуальной является научная задача повышенияточности результатов моделирования протекающих физических процессов засчет предварительной идентификации параметров тех ЭРИ и конструктивныхматериалов, для которых имеются сведения о возможности их применения впроектируемом ИВЭП.6Идентификация позволит снять неопределенность значений ГФП ЭРИ иконструктивных материалов в силу наличия у них разбросов (рис.

1). Этовозможно, т.к. заводы-изготовители бортовых ИВЭП и их поставщики ЭРИ испециальных конструктивных материалов для конкретных предприятийавиационно-космической техники и других подобных объектов заранееизвестны.( )дk0номkРис.

1. Расположение значения параметра qk для реального ЭРИ или материалаконструкции ИВЭП: qном– номинальное значение k-го внутреннего параметраkкак средней величины по множеству заводов-поставщиков ЭРИ (задаётся всправочниках); qkд – действительное значение k-го внутреннего параметра длязакона распределения конкретного завода-поставщика ЭРИДля идентификации действительных значений ГФП элементов иматериалов конструкции проектируемого печатного узла бортового ИВЭП q kдизготавливается макет фрагмента конструкции бортового ИВЭП (физическаямодель) и составляются его математические модели (электрическая, тепловая имеханическая). Определяющие характеристики y д , полученные в результатемоделирования при уточненных значениях ГФП qkд , должны максимальноприблизиться к определяющим характеристикам y и , полученным в результатеизмерения в тех же контрольных точках.

При этом выполняется неравенство:y иi - y рi  qном y иi>y иi - y рi  q д y иi, i = 1, 2, …, Nгде y иi – i–я определяющая характеристика, полученная в результате измеренияв контрольной точке макета фрагмента конструкции бортового ИВЭП;y рi  qном  – i–я определяющая характеристика, полученная в результатемоделирования при всех номинальных значениях идентифицируемых ГФП qном(нулевой шаг идентификации);y рi  q д  – i–я определяющая характеристика, полученная в результатемоделирования при всех найденныхдействительных значениях ГФП q д ;7врезультатеидентификацииN – количество определяющих характеристик.Предлагается идентификацию проводить на основе комплексированияфизической модели фрагмента предполагаемой конструкции бортового ИВЭП сматематическими моделями электрических, тепловых и механическихпроцессов, протекающих в данном фрагменте.Как известно, в электронных средствах имеется взаимосвязьэлектрических процессов с тепловыми и механическими процессами.

От тока инапряжения на элементах зависят мощности тепловыделения на ЭРИ, а оттемпературы воздуха и корпусов ЭРИ зависят их параметры (учет важен дляполупроводниковых приборов). Уравнение, описывающее теплообмен вэлементарном объеме, имеет вид:t1  t 0 t 2  t 0t tdt ...  6 0  C0 0  P0  0 ,R 0,1R 0,2R 0,6dτгде P0 – общая мощность рассеяния в объеме V0.Для ЭРИ и материалов печатных плат имеются жесткие условия подиапазону рабочих температур, т.к. даже незначительное превышениетемпературы у ЭРИ влияет на показатели надежности бортовых ИВЭП.

Сдругой стороны, от температуры зависит жесткость материалов печатных плат,т.е. зависят такие характеристики механических режимов как амплитудымеханических колебаний, собственные частоты и др.Бигармоническое уравнение изгибных колебаний печатных узлов, накоторых закреплены элементы ИВЭП, в диссертации представлено в виде:D1 (4 wi / x4 ) + 2D3 (4w i / x2y 2 ) + D2 (4w i / y 4 ) + mi ( 2w i / t 2 ) = 0,где D1 – D3 – жесткости печатного узла, зависимые от температуры.После преобразований к конечно-разностной форме данное уравнениеприобретает вид:-4D1b 2 + D3a 2a 4b 2 (wr - w i ) -4r=1,3DD+ 41  (w r - w i ) + 42a r=10,12bD 2a 2 + D 3b 2a 2b 48 (wr (wr - w i ) +r=2,42D3a 2b 28 (wr- wi ) +r=5- w i ) + m i (jω)2 w i = 0.r=4,9При переходе к топологическому изображению модели каждое слагаемоев суммах показывают в каких ветвях интегрированной математической моделипечатного узла ИВЭП располагаются жесткости и демпфирование колебанийучастков (в аналогиях – это ветви соответственно с индуктивностями и сэлектрическими проводимостями), массы участков (в аналогиях – это ветви сёмкостями).Показано, что использование репрезентативного фрагмента конструкциибортового ИВЭП позволит получить уточненные значения ГФП, необходимыхдля полного автоматизированного проектирования бортового ИВЭП.

Это8позволит принять обоснованные проектные решения на основе полученныхреальных значений выходных определяющих характеристик.На основе проведенных исследований сформулирована цель ипоставлены задачи диссертационной работы.ВовторойглавеустановленыпричинынеобходимостикомплексированиямоделейбортовыхИВЭПвпроцессеихавтоматизированного проектирования.Обоснованы принципы выбора идентифицируемых параметровэлектрической, тепловой и механической моделей.

Следует отметить, что всвязи с большой размерностью математических моделей ИВЭП,проектировщик вправе с целью сокращения размерности задачи и в силу какихлибо особенностей данного ИВЭП сократить число идентифицируемыхпараметров, оставив лишь наиболее значимые. Таким образом, в процессеидентификации будут выявляться действительные значения именно этихпараметров, а значения остальных внутренних электрических параметровИВЭП принимаются постоянными и равными номинальным.Отбор значимых параметров предлагается проводить по значениямотносительных функций параметрической чувствительности выходныххарактеристик y j бортовых ИВЭП, включаемых в критерий оптимизации, кизменению каждого внутреннего параметра печатного узла q k :SгдеAyjqkyjqkAyjqky j qном lnyjqномkkном lnqyjqk y номjk,мq ноk– абсолютная функция параметрической чувствительности j-йвыходной характеристики к изменению k-го параметра; q ном– номинальноеkзначение k-го параметра; y ном– номинальное значение j-й выходнойjхарактеристики,Разработан метод построения модели чувствительности дляавтоматизации получения необходимых функций чувствительности.В интегрированной модели физических процессов в ИВЭП пассивныйкомпонент ветви устанавливает определенное отношение между переменнымиветви и ее узлов.

При наличии одного пассивного компонента в ветви ijk еепараметр hijk связывает поток ψijk с разностью потенциалов χij= φi – φj ее узловсоотношением:ψijk = hijk χij.(1)При дифференцировании (1) нужно рассматривать два случая.Первый случай связан с пассивной ветвью, имеющей параметр hijt, независящий от первичного параметра qk, чувствительность к которомуисследуется.

Тогда дифференцированием (1) по qk получимψχA qkijt  h ijt A qijk .9Второй случай соответствует зависимости параметра ветви hijt отпервичного параметра qk. В этом случае правая часть (1) дифференцируется какпроизведение:ψχAq = hijt Aq + hijt χ ij ,ijtijkkгде hijt = hijt / qk .Таким образом, в модели чувствительности все пассивные линейныеветви остаются без изменения (первый случай), причем если параметр ветвизависит от рассматриваемого первичного параметра (второй случай), топараллельно пассивной ветви ijt подключается ветвь iju с зависимымпотоковым активным компонентомψ фч(2)iju  h ijt χ ij .Таким образом, в полученной модели функции чувствительностиполучаются в узлах топологически идентичной модели при отключенииисточников исходной модели и включении в рассматриваемую ветвь новогоисточника вида (2).Рассмотрим ветви модели чувствительности с зависимыми активнымикомпонентами, моделирующими внутренние воздействия одних физическихпроцессов, входящих в интегрированную математическую модель, на другуюветвь интегрированной модели, принадлежащие другому физическомупроцессу.Например, возьмём зависимый потенциальный компонент Xijt,находящийся в ветви ijt, которая характеризуется параметром hijt, с входящим внего первичным параметром qk.

В то же время задано, что qk не входит впараметр hrsv ветви rsv, от потенциальной или потоковой переменной величиныкоторой зависит активный компонент Xijt. Рассмотрим четыре возможныхслучая (см. рис. 3).В первом случае (а на рис. 3) значение генерируемой потенциальнойвеличины активного компонента зависит от разности потенциалов междуузлами r и s, причем коэффициент пропорциональности в этой зависимости несвязан с рассматриваемым первичным параметром qk:ijtijtXijt  μrsχ rs ; μrs f qk .(3)В этом случае уравнение ветви ijt, имеет видψ ijt  hijt χ ij  Xijt  .Дифференцирование по qk с учетом (3) дает выражение для абсолютнойФЧ потока:ψχijtAq  hijt Aq  μrsAqχ  hijt χ ij  Xijt .(4)ijtkijrskk10......h rsυ  f q k rriXijt+ -iψrsυh ijt  f q k 2)3)4)s......A q ksrsфч...j...Xijt+ - hijtфчΨijui ψijtφjφA q kiAqkj...фчфчijtΨ фчiju  h ijt χ ij  X ijt ; А q k  ψ ijt  Ψ ijuχ =ψijtX ijt  μ ijtrs χ rs ; μ rs  f q k 1)χ rsχ rsijtsrX фчijt  μ rs A q k ; A q k  A q k  A q kχфчijtijt2) X ijt  μ rs A q  μ rs  q χ rsψrskXфч  μ ijtrsυ А q k3) ijtψ rskijtX фч μ ijtijt  μ rsυ А q krsυ  q k ψ rsυ4)X ijt  μ χ rs ; μ  f q k ijtrsφA q krψA qkrsυj ...ψijtχ =1)φsijtrsrskX ijt  μ ijtrsυ ψ rsυ ; μ ijtrsυ  f q k X ijt  μ ijtrsυ ψ rsυ ; μ ijtrsυ  f q k kа)б)Рис.

3. Взаимосвязи двух ветвей в интегрированнойисходной модели (а) и в модели чувствительности (б)Первое слагаемое в полученном выражении представляет собой поток ψ фчijt ,в ветви ijt модели чувствительности, в которой помимо пассивного компонентаhijt находится потенциальный активный компонентχijtXфч(5)ijt  μrs Aq .rskВторое слагаемое представляет собой потоковый активный компонент впараллельно введенной ветви iju.Во втором случае (б на рис. 3) по сравнению с первым добавляетсяусловие зависимости коэффициента пропорциональности от первичногопараметра qk, т.е.

в (3) неравенство заменяется равенством. Это приводит ктому, что вместо (4) в данном случае надо записатьψχijtijt Aqkijt  h ijt  Aqijk  μ rsAqχrsk  μ rsqk χ rs   hijt χ ij  Xijt , т.е. в ветви ijt модели чувствительности потенциальный активный компонентвместо (5) принимает значениеχ rsijtijtXфчijt  μ rs A q k  μ rsqkχ rs.Другие случаи отличаются от первых двух наличием в зависимости (3), аследовательно, и в последующих выражениях потока rsv вместо разностипотенциалов χrs.Разработан принцип метода комплексирования математических моделейпротекающих электрических, тепловых и механических процессов в бортовыхИВЭП с физической моделью фрагмента печатного узла для проведения11идентификации параметров бортовых ИВЭП.

Характеристики

Список файлов диссертации