Book1 (Материалы для студентов по курсу ОКТРЭС), страница 5

23

Наконец, перегрузка п действующих на конструкцию вибраций или
ударов определяется как отношение возникающего от их действия ус-
корения масс элементов конструкции к ускорению свободного падения:
п = a/g , где а — ускорение при вибрации (или ударе). Вибро- и ударопрочность конструкции определяются допустимыми перегрузками при вибрациях и ударах, которые может выдержать конструкция без разрушения связей между элементами. Для того чтобы эти свойства были обеспечены, необходимо, чтобы реально возникающие в тех или иных условиях эксплуатации перегрузки не превышали предельно допустимые для конкретной конструкции.

1.2. Системный подход к конструированию РЭС

В общем смысле «система — нечто целое, представляющее собой
единство закономерно расположенных и находящихся во взаимной свя-
зи частей» [1]. При создании той или иной системы (информационной, энергетической, организационной, общественно'й, образования и др.) необходимо руководствоваться двумя основными правилами:

1. выявлять и устанавливать взаимные связи субъектов системы и
   среды во всей их совокупности, т.е. как внутренние (между субъекта-
   ми), так и внешние (между ними и средой существования);

2. вырабатывать требования на связи, качество и объем функций
   подсистем (субъектов) таким образом, чтобы они улучшали качество и
   функционирование системы в целом. В противном случае «получить
   оптимальную систему из всех оптимальных подсистем невозможно»,
   т.е. нужны компромиссы в выборе решений.

Метод оптимального решения задачи проектирования систем, осно-
ванный на всестороннем целостном рассмотрении системы и ее измене-
нии в процессе взаимодействия со средой, называется системным под-
ходом. Каждый субъект системы является частью системы высшего
ранга («большой системы»), но в то же время он может быть и большой
системой для подсистем низшего ранга, т.е. существует системная
иерархия. Кроме того, на разработку каждого субъекта системы зада-
ются требования, определяемые требованиями системы высшего ранга,
а требования на сам субъект определяют требования на разработку под-
систем низшего ранга. Эти требования в общем случае представляют
собой группу данных Д , состоящую из определенных подгрупп. Приме-
нительно к РЭС покажем это на примере бортовых РЭС IV поколения
самолета. На рис. 1.1 показана системная иерархия самолета [2]. Здесь
уровни иерархии и их звенья (субъекты) разбиты по функциональной
значимости решаемых задач, обеспечивающих выполнение основной
целевой функции самолета и основных функций подсистем низшего

24

Рис. 1.1. Системная иерархия самолета

ранга. Каждый уровень иерархиии имеет свое обозначение S_l, и группу данных Д_J, где l= 0,1,2,3,... — уровень иерархии, начиная с нулевого,соответствующего элементной базе РЭС. Следует отметить, что уровни представленной системы не являются уровнями иерархии РЭС по функциональной или конструктивной сложности, так как они отражают не столько конструкции (которые могут быть выполнены разновариантными), сколько те задачи (во многом совпадающие с делением по функциональной сложности), которые должен выполнять каждый субъект системы. Например, планер надо рассматривать не как конструкцию моноплана с двигателями, а как устройство, обеспечивающее полет в атмосфере и несущее основание всех остальных частей самолета. Группа данных l-ro уровня иерархии состоит из совокупности дан-

25

ных на каждое j-e звено этого уровня, т.е.

Д_l = {Д _1l. Д _2l, Д _jl ,,..., Д _kl}, где k— число звеньев 1-го уровня. В

свою очередь группа данных Д _jl может быть разбита на четыре под-
группы: условия У, ограничения на структуру и параметры проектируемой системы О_S , показатели качества системы К и ограничения на показатели качества О_к [6].

К условиям работы системы относятся характеристики полезных сообщений и сигналов, возможных помех, условия эксплуатации.

К ограничениям на структуру и параметры системы относятся ограничения класса систем, числа каналов, вида элементной базы, метода конструирования и т.п.

В группе К = {К₁,К₂, ...,К,., ...,К_m } представлена совокупность частных показателей качества или числовых характеристик системы, которые связаны с ее качеством строго монотонной зависимостью: чем больше (меньше) К_i, тем лучше система при прочих равных условиях

Ограничения О_K , накладываемые на величины показателей качества К₁,..., К _m , могут быть следующих типов: равенства

К_i = К_i0, неравенства К<> К_{i доп} . и связи Ф_i, (К₁,...',К_m ) ≤ 0. '

Система S, удовлетворяющая совокупности {У, О _S }, называется

допустимой, и таких систем может быть множество. Система, удовлетворяющая совокупности {У, О_S , О_K }, называется строго допустимой.

Их тоже может быть множество, но меньшее, чем первых. Наконец, система, обладающая наилучшим (наименьшим или наибольшим) значением вектора показателей качества К при всех остальных требованиях,считается оптимальной. Для ее выбора необходимо выбрать критерий оптимальности (или критерий предпочтения), т.е. выбрать, какое значение вектора К (или представление его в скалярной форме К_i) считать лучшим.

Разработка системы данных на тот или иной субъект системы разбивается на внешнее и внутреннее проектирования. Под внешним проектированием понимают обоснование исходных данных на субъект системы: условий работы субъекта, ограничений, накладываемых на структуру, состав показателей качества,и предъявляемых к ним требований. На этапе внутреннего проектирования вначале определяют принципы построения субъекта системы, его деление на подсистемы низшего
ранга, разрабатывают исходные данные на них, далее проводят выбор элементной базы и синтез (оптимизацию по критерию предпочтения)

26

конструкции. Последовательное
решение этих задач на разных
уровнях (с верхнего до нижнего)
называется сквозным проектирова-
нием РЭС. На рис. 1.2 показан пример сквозного проектирования
бортовой РЛС, построенной на
микросборках. Тактические данные на самолет (L — дальность полета,

v — скорость самолета) опре-
деляют исходные данные на разра-
ботку РЛС (R — дальность обнару-
жения, m _РЛС — масса РЛС). В

свою очередь, эти выходные дан-
ные определяют исходные данные
на МСБ приемно-усилительного
тракта (ПУТ) (Q — отношение
«сигнал/ шум», р_ш — плотность

Рис. 1.2. Примеро сквозного
проектирования бортовой РЛС

мощности шума приемника, К —
коэффициент усиления, m _пут —

масса тракта и др.). Далее от внеш-
них данных переходят к внутрен-

ним (f_ПР- промежуточная частота ПУТ, ∆f— его полоса пропускания,

АЧХ — амплитудно-частотная характеристика и ЭЗ — электрическая
принципиальная схема). На нулевом уровне выбирается по критерию
предпочтения элементная база (ИС, ЭРЭ), материал подложки и проводится расчет топологии МСБ.

Может быть предложен следующий порядок оптимального проек-
тирования на уровне радиоустройства [7]:

1) совокупность исходных данных Д = { Д ₁,..., Д_l} разделяется на

подгруппы: У = {У₁!,...,У_k.} , О_S = {O_S1 О_Sr} , K = {K₁, ...,K_m},

O_к={O_k1………O_kn};

2) исходя из назначения устройства (данные подгруппы У) составля-
ется его математическая модель в виде связывающей основные энерго-
информационные характеристики функции F{K₁, ...,K_m}, которая в

случае затруднений может быть частично или полностью заменена
упорядоченной совокупностью показателей качества К;

1. составляется электрическая структурная'схема устройства;

2. для выбранной (или заданной) элементной базы и метода конст-
   руирования определяются коэффициенты k, устанавливающие связь

с ним

27

между функциональными и материальными характеристиками устройства, и рассчитывается значение критерия предпочтения (одного из наиболее критичных материальных параметров):

K = k_lK_l+k₂K₂+...+k_mK_m;

1. проводится проверка на допустимость значений других материальных параметров устройства: если, например, в качестве К была выбрана масса устройства, то проверке подлежат объем устройства V, стоимость С, один из показателей надежности (интенсивность отказов Λ ),тепловая напряженность Р_{уд.расс.}; пересчет функциональных параметров К ₁, К ₂,..., К _m в названные материальные производится с помощью удельных коэффициентов объема k_V, стоимости k _с и т.д.;

2. удельные коэффициенты определяются расчетным путем для существующих типовых конструкций аналогичного назначения или берутся из справочных данных;

3. если величина К не удовлетворяет заданным требованиям или не выполняется одно из неравенств V≤ V_ДОП, С ≥ С_ДОП , Λ ≥ Λ _ДОП а также если имеется возможность улучшения (минимизации) К, то изменяют структурную схему устройства или значения показателей качества в пределах ограничений O_S и О_K или же пересматривают элементную базу с целью уменьшения коэффициентов k_i . для критичных функциональных параметров К_i ;

8) окончательное решение о правильности структурного построения устройства принимают после проверки качества по комплексному показателю (разд. 1.1).