1. Системні методи в конструюванні технології та надійності рез

1. Системний підхід до проектних досліджень РЕЗ

Система – множина, на якій реалізується наперед задане відношення з фіксованими властивостями.

В технічних дослідженнях система – сукупність елементів, об’єднаних деякою формою взаємодії.

Системний підхід – представлення проектуючого об’єкту у вигляді замкнутої структури та комплексне, з врахуванням всіх взаємозв’язків вивчення об’єкту як єдиного цілого з позицій системного аналізу.

РЕЗ – складний по структурі багатопараметричний та багатоцільовий діалектико протирічивий об’єкт.

Рис. 1. Взаємозв’язок трьох основних видів розрахунків при розробці РЕЗ як рухомих об’єктів.

Серйозне порушення системного підходу – спеціалізація інженерних робіт (відділи схемотехніків, конструкторів, технологів) і виділення груп по різними розрахунками (теплові, механічні, надійності і т.д.). Системний ефект приводить до того, що окремі характеристики при комплексних випробуваннях не витримуються.

Рис. 2. Підсистеми складного РЕЗ як системного об’єкту проектування.

Алгоритм – група системотехніків складає найкращу послідовність перетворення сигналів і перешкод.

Схема – схемотехніки реалізують алгоритм через сукупність з’єднаних радіоелементів.

Конструкція – створюється проект просторово-матеріального втілення електричної схеми.

Технологія – проектні підрозділи розробляють технологічну документацію, виробничі підрозділи безпосередньо забезпечують виготовлення РЕЗ.

Експлуатація – використання готового РЕЗ по призначенню.

Загальносистемні властивості РЕЗ – надійність та якість.

Ознаки системного підходу:

1. Деяка сукупність елементів з досліджуваного об’єкту може розглядатись як самостійна система, а сам об’єкт при певних умовах стає елементом системи більш високого рівня. Наприклад: конструктивний вузол, технологічна операція, процес.

2. Повнота елементів системи визначається по силі зв’язку між цими елементами, яка на два порядки більша за силу зв’язку елементів в різних системах. Ця ознака дає можливість досліджувати РЕЗ автономно.

3. Емерджентність – система має нові властивості, які відсутні в окремих елементах.

1.2. Основи системного аналізу

Операторний опис довільного технічного процесу.

Рис.3. Формалізація технічного процесу.

Основа системного підходу – розгляд кожного технічного процесу як інтегрального цілого з внутрішньою організацією, який взаємодіє з зовнішнім середовищем (тобто з умовами експлуатації та іншими системами).

Параметр – числова величина, яка характеризує певну фізичну властивість елемента або взаємозв’язок елементів схеми.

Вихідна характеристика – числова величина y_i або функція аргумента ξ яка описує характерні властивості об’єкту. РЕЗ – компонент системи, то y_i називається вихідні (зовнішні) параметри.

Прості параметри – ємність, індуктивність, модуль пружності, питома густина, питома теплоємність, геометричний розмір. Узагальнені параметри – функції від простих параметрів і характеризують сукупні властивості, наприклад електричні і теплові постійні часу, електрично-механічні та теплові коефіцієнти передачі вузлів і т.д.

Вхідна характеристика – змінна фізична величина Х_і , яка викликає динамічну зміну фізичного процесу в схемі при незмінних значеннях його параметрів.

Зовнішній фактор – фізична величина Z_i з природою, відмінною від процесу, і яка викликає зміни параметрів схеми незалежно від вхідних характеристик. На параметри всіх процесів РЕЗ впливає технологічний фактор та часовий фактори.

Параметрична чутливість системи – властивість змінювати вихідні характеристики при зміні внутрішніх параметрів (вхідні характеристики розглядаються як незмінні).

Абсолютна функція чутливості (Ф4) - вектор розрахункових значень параметрів.

- малі варіації.

Тоді , (3) (1.3)

де . (4) (1.4)

абсолютна матриця чутливості, причому

, .

– відносна варіація j-ї характеристики.

(1.6)

відносно-абсолютна ФЧ (зв’язок між δy_і та Δq_k).

– відносна варіація К-го параметра,

, – (5) (1.7)

відносна ФЧ (зв’язок між δy_і та δq_k).

Якщо маємо зміну зовнішню фактору, то в лінійному наближенні y_j

Де - абсолютна ФЧ.

Матриця відносних ФЧ.

y	q
	q1	…	qk	…	qL
y1		…		…
yj		…		…
yN		…		…

З цієї матриці легко виявити які параметри найбільше впливають на дану характеристику. З допомогою цих параметрів проводять грубе регулювання y_j.

А з допомогою параметрів, які слабо впливають на вихідну характеристику, проводять тонке регулювання.

– (1.8)

абсолютно-відносна ФЧ (зв’язок між Δy_і та δq_k).

Теоретичні дослідження показали, що при великих варіаціях параметрів замість точної формули Тейлора з обмеженою кількістю членів можна користуватись (1.3),

Тобто

(1.9)

де – середня ФЧ, яка рівна середньому арифметичному значенню ФЧ в т. та т. , де всі параметри одержали max . ФЧ буде розраховуватись по трьом точкам – , , .

Пряме перетворення Лапласа для абсолютної ФЧ:

, (1.10)

при це є перетворення Фур’є.