Автореферат (1137148), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Иллюстрация принципакомплексирования математических моделей с физической моделью показана нарис. 4.ФизическаямодельqэqмqтРт = f(I, U, cos )Rэ = f(ρ, l, S, α, T)…ТепловаямодельЭлектрическаямодельМеханическаямодельРис. 4. Принцип комплексирования математических моделей с физическоймодельюНа рис. 4 стрелки имеют следующие обозначения:qэ, qм, qт – идентифицируемые параметры ЭРИ и материаловконструкции;Рт = f(I, U, cos ) – передача параметров – мощностей тепловыделений вЭРИ;Rэ = f(ρ, l, S, α, T), … – передача параметров – температур ЭРИ, откоторых зависят внутренние параметры элементов электрической модели;Рт = f(х, y, z, ψn, ε) – передача параметров – мощностей тепловыделений вматериалах от внутреннего трения в них при многократных механическихдеформациях;μп = f(Тп), lк = f(Тк) – передача параметров – температур подложек идеталей конструктивных материалов;12Mм = mэ+mкр+mд – передача параметров – масс ЭРИ, входящих вспецификацию электрической схемы с учетом масс узлов крепления ЭРИ напечатной плате и масс дискрета сетки платы;Uэ = f(х, y, z, σ) – передача параметров – механических напряжений наЭРИ, от которых зависят внутренние параметры полупроводниковыхматериалов и пьезоэлементов.Метод комплексирования включает в себя вначале создание физическоймодели фрагмента печатного узла (ФПУ) и интегрированных математическихмоделей электрических, тепловых и механических процессов ФПУ (см.

рис. 5),которые представляются в топологическом виде с использованиемэлектротепломеханических аналогий.Созданиефизическоймоделифрагментапечатного узла(ФПУ) иопределениеконтрольныхточек (КТ)Электрическаясхема и чертежиконструкциипроектируемогобортового ИВЭППрограммымоделированияэлектрических,тепловых имеханическихпроцессов ФПУПереченьпараметров q,требующихидентификацииКонтрольныеточкиСоздание интегрированноймодели ИВЭП, расчетфункций чувствительности.Создание перечня параметровq, требующих идентификации 4Переченьпараметров q,требующихидентификацииФПУ1Интегрированиеэлектрической,тепловой имеханическоймодели ФПУ.

Расчетопределяющиххарактеристик в КТy  f qр2рПереченьпараметров q,требующихидентификацииКомплексныеиспытания ФПУи измерениеопределяющиххарактеристик вКТ3y и  f q и Идентифицированныезначенияпараметров qАвтоматизированнаяидентификацияпараметров по критерию2Испытательныестенды y р  yи minH i   i и i qр yi  5МетодоптимизацииРис.

5. Структура метода комплексирования физической модели фрагментапечатного узла с математическими моделями протекающих электрических,тепловых и механических процессов в бортовых ИВЭППод ФПУ понимается фрагмент печатной платы, которыйизготавливается из того же материала, что и плата проектируемого ПУ.Элементы для размещения берутся по одному каждого типа, для которыхнужно идентифицировать параметры. Из них составляется простейшаяфункциональная схема. На физическую модель фрагмента конструкции13бортового ИВЭП подаются электрические сигналы (питание и функциональныесигналы). Она может быть также закреплена на вибростенде, в случаеидентификации механических параметров. Измеряются определяющие(выходные) характеристики в заранее выбранных контрольных точках.Параллельно проводится моделирование на ЭВМ определяющиххарактеристик.

Естественная взаимосвязь между электрическим, тепловым имеханическим процессами в физической модели воспроизводится примоделировании одновременно тремя программами электрического, теплового имеханического моделирования, связанными между собой интерфейснымипрограммами-конвертерами.Измеренные и рассчитанные определяющие характеристики подаются напрограмму оптимизации, цель которой, путем автоматизированного измененияидентифицируемых ГФП в математической модели на ЭВМ добитьсяминимума отклонения их рассчитанных значений от измеренных.

На диапазонизменения идентифицируемых параметров в программе могут быть наложеныограничения, определенные физическим смыслом задачи.Такое комплексирование физической модели с взаимосвязаннымиэлектрической, тепловой и механическими математическими моделямипозволяет идентифицировать коэффициенты влияния температуры наэлектрические параметры ЭРИ и на механические параметры материала платы.Это позволяет более точно определить режимные нагрузки ЭРИ иматериалов и, соответственно, более точно рассчитать впоследствиинеобходимые показатели надежности при компьютерном моделированиипроектируемых бортовых ИВЭП.Задача идентификации параметров является оптимизационной задачей.Разработана структура оптимизационного процесса. Разработан критерийоптимальности, в основе которого используется квадратичный критерийминимума: yр  yиminHi   i и iqр yi2 , H i  ε .Проведенный в диссертационной работе анализ различных методовоптимизации позволил дать обоснованную рекомендацию о применении методаоптимизации Давидона-Флетчера-Пауэлла (ДФП) при идентификацииодновременно по электрическим, тепловым и механическим параметрам.

Вэтом методе достаточно много времени уходит на вычисление каждого шагаоптимизации, однако его применение позволяет в случае идентификациибольшого количества параметров иметь абсолютной гарантию сходимости.Поэтому в диссертации принято решение в дальнейшем при разработкеструктуры программного комплекса включить в нее использование программыоптимизации по методу ДФП.14В третьей главе представлены результаты разработки структурыпрограммного комплекса идентификации параметров фрагмента иматематического моделирования при автоматизированном проектированиибортовых ИВЭП.В основу математического обеспечения программного комплексаположен разработанный алгоритм идентификации геометрических ифизических параметров бортовых ИВЭП с использованием комплексированноймодели репрезентативного фрагмента печатного узла (рис.

6). Послепроведения испытаний и моделирования рассчитывается квадратичныйкритерий оптимизации Н разности между значениями определяющиххарактеристик измеренных и расчетных. Поскольку вначале расчет проводитсяпри номинальных значениях идентифицируемых параметров q, то разностьоказывается больше наперед заданной инженером малой величины ε, котораярассчитывается, исходя из требуемой степени совпадения определяющиххарактеристик. Процесс оптимизации останавливается при выполнениинеравенства Н < ε.

Значения параметров q, полученные при остановке процессаоптимизации, являются искомыми идентифицированными параметрами.1. Начало2. Измерение на ФПУопределяющихихарактеристик y6.даH i  εнет3. Ввод описанияэлектрическойсхемы и конструкции ФПУ.

Ввод ε.7. Расчет функцийпараметрическойчувствительностиопределяющихpхарактеристик y10. Фиксацияидентифицированныхзначений ГФП ЭРИ иматериалов конструкциибортового ИВЭП4. Математическоемоделирование физическихпроцессов в ФПУ дляpопределения y8. Вычисление шагаризменения параметров q всоответствии с методомоптимизации11. Конец5. Расчет критерияоптимизацииy yminH i  ирq yiрiиi29. Расчет определяющихpхарактеристик y прирновых значениях qРис.

6. Алгоритм идентификации геометрических и физических параметровбортовых ИВЭП с использованием комплексированной моделирепрезентативного фрагмента печатного узла15При разработке структуры программного комплекса идентификациипараметров (рис. 7) тестировались отдельные программы и подсистемыавтоматизированной системы моделирования на предмет возможности ихприменения для идентификации параметров проектируемых бортовых ИВЭП ипринятия проектных решений, удовлетворяющих техническому заданию инормативно-технической документации.

Выбранные программы дополнялисьинтерфейсами связи для получения полного программного комплекса,позволяющего решать задачи, поставленные в данной диссертационной работе.Подсистемы математического моделированияИнтерфейссвязи сподсистемойтепловогомоделированияИнтерфейссвязи сподсистемоймеханическогомоделированияблоковИнтерфейссвязи сподсистемойтепл. и мех.моделированияпечатных узловИнтерфейссвязи сподсистемойрасчетанадежностиP-CADИнтерфейссвязи сподсистемойэлектрическогомоделированияИзображениематематических моделей ирезультатовидентификации и моделированияУПРАВЛЯЮЩАЯ ПРОГРАММА С БАЗОЙ ДАННЫХИнтерфейссвязи спрограммойPSpiceИнтерфейссвязи спрограммойоптимизацииPSpiceПрограммаоптимизациипо методуДФПИнтерфейссопряженияс КИАКонтрольноизмерительнаяаппаратураМодуль созданияпротоколаРепрезентативныйфрагмент печатногоузла ИВЭП(физическаямодель)ПечатьпротоколаРис.

7. Структурная схема разработанного программного комплексаНа основе анализа требований, предъявляемых к программномукомплексу, разработаны структура, алгоритм функционирования программныхмодулей, состав комплекса. С учетом предложенного алгоритмаидентификации, положенного в основу работы комплекса, была разработанаструктурная схема управляющей программы программного комплекса.Структурная схема управляющей программы состоит из блоков, вкаждый из которых входят программные модули, объединенные пофункциональному назначению. Каждый программный модуль предназначендля решения частной задачи, т.е. осуществляет выполнение заложенных в нихметодов или вычислительных процедур. Это дает возможность расширитьвозможности комплекса.

Характеристики

Список файлов диссертации