Департамент Msia
Резюме на курса:
"Основи на проектиране на устройства и системи"
Проектиране и технологично проектиране на устройства и системи, разработване на конструкции, създаване на проектна документация
студент от група IITT-01 Кодолов А.В.
студент от група IITT-01 Genne D.V.
Доцент Sypin E.V.
Бийск - 2004 Съдържание
Концепцията за синтез с оптимални параметри
Анализ на съществуващи конструкции и избор на метод за проектиране
Някои аспекти на използването на компютри и CAD в проектирането
Списък на използваната литература
1. Оптимален дизайн
1. Концепцията за дизайн
Проектирането (синтеза) на електронно оборудване е избор, изчисляване, проектиране и артикулиране на възли, функционални блокове, устройства и др. в система или устройство, отговарящо на изискванията на техническо или тактико-техническо задание (ТТЗ). Като всеки проблем с много неизвестни, проблемът с проектирането на REA може да бъде решен по различни начини. При всички възможни решения едно от тях трябва да е най-доброто - това е така нареченият оптимален вариант. В тази връзка възникват следните въпроси: 1) какво се счита за най-добрият вариант, на каква база или по какъв критерий; 2) как да изберем този критерий; 3) накрая, как да се намери най-добрият вариант според този критерий.
Трябва да се отбележи, че разработчиците, дизайнерите, технолозите трябва да постигнат оптималността на системата като цяло, а не в отделни компоненти в ущърб на цялото. REA трябва да бъде оптимален, като се вземат предвид условията на експлоатация, поддръжка, производство и проектиране.
1.2 Концепцията за синтез с оптимални параметри
Като цяло, синтезът на REA може да се сведе до съставянето на система от уравнения или до една функционална зависимост от много променливи, аналитично свързващивходни и изходни параметри на оборудването, определени от разработчика, външни условия, известна преди това обща информация за REA, избрани или определени критерии за оценка
където xi - технически параметри или обща информация за REA и характеристики, външни влияния и др.
Чрез решаване на уравнението би било възможно директно да се получи структурата или функционалната или електрическата диаграма, параметрите на елементите на веригата и т.н. Оптимално според един или друг критерий, например CEA с минимално тегло или цена, като се вземат предвид разходите за експлоатация и поддръжка. За да се получат определените за структурата функции от многобройните елементи на техните взаимовръзки, като се вземат предвид външните сили, е необходим разход на човешки труд, време и материални ресурси. Основната задача пред разработчика, както беше отбелязано, е да получи най-доброто представяне на разработените продукти с минимални разходи за труд, време и материали.
За да изберете най-добрия (оптималния) от множеството възможни дизайни, трябва да имате количествен критерий за тяхното сравнение. Критерии могат да бъдат: цена, максимална или минимална стойност на изходния параметър или стойност на неговата грешка, тегло, размери, надеждност и др. За съжаление методът на директния синтез в момента е недостатъчно развит. Няма общи алгоритми, които позволяват въз основа на технически, икономически и експлоатационни изисквания за REA от този тип да се получи функцията
Тъй като директният синтез на оптимални устройства не е достатъчно развит, в момента се използва така нареченият вариантен метод за създаване на REA: въз основа на опита и интуицията на разработчиците, като се вземат предвид съвременните методи на схема, дизайн и технология, са очертани редица възможности за решаване на проблема. Тези опции са предварително изчислени, оставяйки най-добрите. Те се анализират внимателно, сравняват и се създават макети, които се изследват в лабораторни и реални условия. От гореизложеното следва, че синтезът на устройства се извършва с помощта на анализ, метода на последователните приближения, т.е. синтез чрез анализ.
Напоследък методологията за разработване и проектиране на различно оборудване се промени драматично с появата и въвеждането на високоскоростни компютри. Преди това подробното изчисление на една опция ръчно отнемаше много време и следователно бяха изчислени малко опции, а най-често изобщо една, и вероятността избраната опция да е оптимална беше малка. Вярно е, че опитните разработчици рядко допускат груби грешки, но избраният по този начин вариант може да се отклони от оптималния с няколко десетки процента. За съжаление дори и при такава техника за синтез на сложни системи – синтез чрез анализ – няма гаранция, че решението е без грешки. Може да се окаже, че аналитични, числени или експериментални изследвания на интуитивно предложени решения ще намерят някакъв конкретен оптимум, а не глобално оптимално решение. Анализ на мнопции увеличава цената и сложността на разработката. И това, със значително усложняване на съвременната REA, причинено от високи технически показатели, води до значително увеличаване на сложността на разработката в сравнение с производството.
Трябва да се има предвид, че наред с аналитичните методи на синтез голямо значение има човешката креативност – интуиция, опит, талант, изобретателност, научни открития и др., които могат значително да променят светогледа ни.
Изчисляване на надеждността на REA при внезапни и постепенни повреди, което е неразделна част от всеки REA проект.
Изчисляване на цената на различни варианти за внедряване на REA, които отговарят на изискванията на техническата спецификация (TTZ) по отношение на технически параметри, надеждност, експлоатационни характеристики и др. ви помага да изберете най-добрия вариант.
Всички изчисления - технически, надеждност, точност и икономически - са взаимосвързани и следователно трябва да се извършват паралелно без значителна разлика във времето. При проектирането, въз основа на резултатите от изчисленията, предварително планираните решения се коригират и, ако е необходимо, усложняват някои възли, опростяват други, така че производителността на системата като цяло се подобрява.