Метод синтеза тепловых и механических моделей радиоэлектронных средств при помощи экспертной системы Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Ю. Н. Кофанов, А. В. Сарафанов: МЕТОД СИНТЕЗА ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ПРИ ПОМОЩИ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ

V( YU*)) = Hj

P L (2 + 7Ю)2

1

J-

(2 + /ю)2 (2 + /ю)2 (2 + /ю)2\ Полученная матрица имеет три независимых столбца над полем комплексных чисел. Следовательно, мера

тестируемости ц* = 0 , т.е. при использовании выходного сигнала 1} цепь является диагностируемой. Измеряя значение У(/ю) при трех независимых частотах, можно определить значения параметров К} , ^ и С .

Таким образом, рассмотренный критерий оценки диагностируемости аналоговых цепей позволяет выбирать достаточное количество характеристик и отсчетов

на них во временной и частотной областях для однозначного определения значений параметров элементов схемы, а также эффективные тестовые воздействия.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. R. Saeks, A. Sangiovanni-Vincentelli and V. Visvanathan "Diag-nosability of nonlinear circuits and systems - Part II: Dynamical Systems", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-28, pp. 1103-1108, 1981.

2. V. Visvanathan and A. Sangiovanni-Vincentelli, "Diagnosability of nonlinear circuits and systems - Part I: The dc case," IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-28, pp. 1093-1102. 1981.

Надшшла 18.02.2000 Шсля доробки 02.03.2000

УДК 621.37

МЕТОД СИНТЕЗА ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ПРИ ПОМОЩИ ЭКСПЕРТНОЙ

СИСТЕМЫ

Ю. Н. Кофанов, А. В. Сарафанов

Рассматривается метод формирования моделей РЭС на основе экспертной системы, осуществляющей формирование карты с управляющей информацией, используемой подсистемами проектирования РЭС.

The method of creation of ratio electronics schemes on the basis of the expert system that formed map with the managing information used by subsystems of ratio electronics schemes designing is considered.

В современных пакетах прикладных программ (ППП) и подсистемах по моделированию тепловых и механических режимов радиоэлектронных средств (РЭС) на ряду с вводом непосредственно топологии и параметров моделей применяются специальные модули-предпроцес-соры, выполняющие операции по автоматическому синтезу сеточных моделей анализируемых объектов на основе их формализованного описания (множества геометрических и тепло-физикомеханических параметров). Такие модули позволяют автоматически синтезировать модели наиболее типовых конструкций РЭС (стойки, кассетные и этажерочные конструкции, печатные узлы, микросборки и т.п.), описание которых хорошо формализуется и может быть реализовано в специализированных программах графического ввода данных. Как правило, для каждой типовой конструкции разрабатывается свой программный комплекс по графическому вводу и набор модулей-предпроцессоров, осуществляющих синтез структуры и параметров модели. Переключение в ППП или в подсистемах на той или иной тип модели (конструкции РЭС) выполняется пользователем при помощи управляющей информации в

соответствии с используемой им методикой моделирования физических процессов. Описанный выше подход к синтезу моделей имеет ряд существенных недостатков:

1. Модулями-предпроцессорами синтезируются жесткие по своей структуре модели, в которых, в ряде случаев (например, при проектировании самолетной и космической радиоаппаратуры), невозможно отразить специфику конструкторских решений проектировщика, имеющих принципиальное значение с позиций обеспечения нормального того или иного физического процесса.

2. В подавляющем своем большинстве настройка мо-дуля-предпроцессора на особенности той или иной типовой конструкции РЭС может осуществляться путем доработки программного обеспечения, а не внешней настройки.

3. В большинстве случаев отсутствует возможность гибко влиять на размерность математической модели (представляет собой систему нелинейных уравнений 1000-4000 порядка), которая, как правило, определяется целью проводимого моделирования и определенным набором физических параметров моделируемого объекта.

В статье рассматривается метод формирования тепловых и механических моделей РЭС, основанный на применении экспертной системы (ЭС). В предлагаемом методе экспертная система, функционирующая совместно с программой графического описания объекта моделирования, осуществляет формирование специальной

РАДЮЕЛЕКТРОН1КА

карты с управляющей информации, которая отдельно вводится и используется математическим ядром модифицированной подсистемы теплового проектирования РЭС [1] и ППП по анализу механических характеристик [2]. Структурная схема метода синтеза моделей приведена на рисунке.

Рисунок - Схема синтеза моделей при помощи ЭС

Карта с управляющей информацией формируется ЭС (на основе специальной базы знаний) в интерактивном режиме, в процессе которого распознаются конструктивные особенности объекта моделирования и цель проведения сеанса моделирования (определение температур активных зон электрорадиоэлементов (ЭРЭ), расчет коэффициентов динамичности ЭРЭ, определение интегральной температуры объекта, вычисление резонансных частот конструкции, вычисление амплитудно-частотных характеристик конструктивных узлов, определение температур определенных ЭРЭ или виброускорений определенных ЭРЭ для дальнейшего их использования в процессе анализа электрических или надежностных характеристик, определение теплового поля конструкции РЭС для его дальнейшего использования в процессе моделирования механических характеристик разрабатываемой конструкции и т.д.). В базах знаний (для наглядности строятся по системе продукций), используемой ЭС декларируются характерные признаки множества типовых узлов, блоков, микроблоков и набора конструкций РЭС в целом. Используя множество характерных признаков, ЭС распознает (в режиме консультации с пользователем) конструкцию анализируемого объекта. В результате этого процесса ЭС определяется набор типовых конструкций РЭС, для которых в программном обеспечении по моделированию физических процессов есть разработанные модули-предпроцессоры. Кроме этого, через карту с управляющей информацией осуществляется настройка модулей-предпроцессоров на структуру, размерность и парамет-

ры моделей, которые определяются целью проводимого моделирования и конструктивными особенностями объекта. В случае отсутствия необходимых модулей-предпроцессоров (для генерации модели определенного узла) ЭС предлагает пользователю подключить свою типовую модель (или макромодель), которая описывается на специальном формализованном языке и хранится в отдельном файле. При этом графический редактор ввода данных, в специальном режиме работы, отражает такую модель на общей структурной схеме модели объекта в виде многополюсника. ЭС также решается задача (дальнейшая настройка карты с управляющей информацией) по организации иерархического алгоритма моделирования физических процессов объекта или по использованию подхода смешанной иерархии (детальная модель определенного конструктивного узла более низкого уровня конструктивной иерархии интегрируется с макромоделью конструкции более высокого уровня иерархии).

Следует также отметить, что для реализации описанного подхода, в графический редактор по аналогии с математическим ядром встраивается анализатор карты с управляющей информацией (см. рисунок). Анализатор необходим для настройки процесса графического ввода информации, описывающей объект моделирования.

Применяемая в предлагаемом подходе экспертная система может быть снабжена другой базой знаний, в которой, например, может быть реализована специфическая методика математического моделирования физических процессов, протекающих в исследуемом объекте.

Предлагаемый выше подход позволяет при помощи отдельной базы знаний реализовать полностью процесс автоматического синтеза тепловых и механических моделей сложного объекта, используя при этом карту с уравляющей информацией для настройки имеющихся модулей-предпроцессоров, а также для объединения, генерируемых ими моделей. В данном случае карта с управляющей информацией содержит определенные команды, при помощи которых карта представляет собой генеральный алгоритм синтеза той или иной сеточной модели.

Рассмотренный в статье подход позволяет достаточно гибко синтезировать тепловые и механические модели, управлять их структурой и параметрами, сведя при этом к минимуму эвристические операции, присутствующие в методиках математического моделирования физических процессов в РЭС.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. А, В, Сарафанов, Структурная организация подсистемы моделирования тепловых характеристик РЭС // Вестник Красноярского государственного технического университета. Вып. 4: Сборник научных трудов / КГТУ. Красноярск, 1996. С. 37-42.

2. Ю, Н, Кофанов, А, С, Шалумов, Обеспечение надежности аппаратуры при механических воздействиях с применением САПР: Учебное пособие. - Ковров: Изд-во КТИ, 1995.-

30

"Радюелектрошка, ¡нформатика, управлшня" № 1, 2000