Рабочая программа по курсу “Основы проектирования электронных средств” Красноярск icon

Рабочая программа по курсу “Основы проектирования электронных средств” Красноярск


Смотрите также:
Рабочая программа по курсу "Безопасность жизнедеятельности" Красноярск 1999 пояснительная...
Примерная программа дисциплины методы и устройства испытаний электронных средств...
Учебная программа дисциплины дисциплина Материаловедение и материалы электронных средств...
Рабочая программа учебной дисциплины основы компьютерного проектирования рэс направление...
Основы проектирования электронных...
Рабочая программа дисциплины основы компьютерного проектирования и моделирования рэс...
Рабочая программа по дисциплине "Физические основы микроэлектроники" для студентов специальности...
Рабочая программа по дисциплине: Физико-химические основы технологии электронных средств для...
Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности»...
Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности»...
Методические основы проектирования медиаурока. 3 Что такое медиаурок...
Рабочая программа по курсу «Основы безопасности жизнедеятельности»...



Загрузка...
скачать
Красноярский Государственный Технический Университет


Утверждаю”

Декан РТФ ______ А.И. Громыко

“____”___________2000г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу “Основы проектирования электронных средств”


Красноярск

2000г.


МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель дисциплины - изложение теоретических основ проектирования конструкций электронных средств с применением электронно-вычислительных средств.

Дисциплина основывается на знаниях по высшей и вычислительной математике, физике, алгоритмическим языкам и программированию, приобретённых в предыдущих дисциплинах. Полученные при её изучении знания предназначены для того, чтобы в последующих дисциплинах использовать современные математические методы системного подхода, вероятностно-статистического анализа, математического моделирования и вычислительного эксперимента, теории надёжности и оптимизации. Она также способствует выполнению студентами и молодыми специалистами научных работ в области конструкторского проектирования и надёжности РЭС, подготовке в будущем диссертаций.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

- системные методы в конструкторском проектировании РЭС;

- математические модели в проектировании конструкций РЭС;

- вероятностные подходы в конструкторском проектировании РЭС;

- экспериментально-статистические модели в конструкциях РЭС;

- анализ и синтез конструкций РЭС на основе математических моделей;

- основы оптимизации в задачах конструирования РЭС. В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:

- проводить системный анализ схемотехнических, конструкторских решений РЭС с учётом допусков на параметры;

- формировать на основе ЭВМ математические модели, их применять в процессе конструирования и производства РЭС;

- планировать активные и пассивные эксперименты и осуществлять вероятностно-статистический анализ результатов экспериментов;

- проводить исследования, связанные с синтезом и анализом конструкций РЭС на основе математического моделирования;

- рассчитывать критерии:

точности, стабильности, серийнопригодности и надёжности РЭС; - ставить и решать задачи оптимизации конструкций РЭС. Изложение материала следует сопровождать примерами, показывающими важность, цель и смысл применения теоретике математических методов в области конструирования и надёжности РЭС.

Данная дисциплина связана с предшествующими дисциплинами: "Информатика" , "Высшая математика" , "Основы метрологии и измерительной техники", "Физико-химические основы микроэлектроники и технологии РЭС", "Материаловедение и материалы электронных средств", "Автоматизация конструкторского проектирования" и последующими дисциплинами: "Конструирование РЭС", "Технология РЭС", "Микропроцессоры и микроЭВМ в РЭС", "Испытание РЭС", "Радиотехнические системы" и другими дисциплинами, устанавливаемыми советом ВУЗа.

^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Цель и задачи дисциплины. Основные понятия, касающиеся данной дисциплины. Области применения РЭС. Уровни конструирования. Этапы создания. Этапы проектирования.

Математические разделы, на основе которых решаются задачи конструкторского проектирования. Роль математического моделирования и вычислительного эксперимента в конструкторском проектировании.

Перспективы развития методов и подходов в решении конструкторских задач.

^ 1. СИСТЕМНЫЕ МЕТОДЫ В КОНСТРУКТОРСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ И НАДЁЖНОСТИ РЭС

1. 1. Основы системного анализа

Определения общей теории систем. Разделение РЭС на подсистемы. Представление радиоэлектронной аппаратуры, как системы. Входные, выходные и промежуточные параметры, как многомерное их пространство. Задачи конструкторского проектирования, решаемые на основе системного анализа.

1.2. Теоретические основы системной сущности.

Синтез систем

Математическая формализация задач конструкторского проектирования. Физические процессы, протекающие в конструкциях, как системах. Связь технических объектов с полями различной физической природы. Принятие решений по выбору конструкций на основе различных форм аналитических структур. Современный подход к решению задач конструкторского проектирования на основе системной сущности. Проблемы синтеза систем. Информационные системы. Устойчивость функционирования систем. Особенности синтеза систем (конструкций РЭС) третьего и четвёртого поколений. Сущность синтезов: эвристического, формализованного, многокритериального, оптимального. Количественная оценка конструкторского решения. Поиск эффективных систем. Конкретные примеры.

^ 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РЭС

2. 1. Аналитические модели Модели в различных формах: нелинейных вектор-функциях, дифференциальных уравнений, матричных систем.

Системные модели. Полиномиальные модели. Модели комплексного критерия.

Теоретические модели распределения параметров, как случайных величин. Основные законы распределения, их практическая направленность .

Модели массового обслуживания, их характеристики. Математическое описание входящего и выходящего потока.

Дискретные модели (модели на основе элементов теории распознавания образов). Дискретно-непрерывные модели.

Конкретные примеры практического использования аналитических моделей.

2.2. Структурные модели

Модели в различных формах: блок-схем, направленных и ненаправленных графов.

Морфологические модели в формах: соединений многополюсников, гиперграфов, последовательных плеяд.

Практическое использование структурных моделей.

^ 3. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ПОДХОДЫ В КОНСТРУКТОРСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ И НАДЁЖНОСТИ РЭС

3.1. Определения и сущность надёжности

Понятия о надёжности. Определения теории надёжности: безотказность, ремонтопригодность, долговечность, ресурс, работоспособность, исправность, сохраняемость.

Восстанавливаемая и невосстанавливаемая аппаратура. Виды надёжности: функциональная, аппаратурная. Факторы, влияющие на надёжность: при проектировании, при эксплуатации.

Понятия об отказах. Виды отказов: полные и частичные, внезапные и постепенные, зависимые и независимые. Причины появления отказов.

Характеристики надёжности: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, среднее время безотказной работы, наработка на отказ, частота отказов, интенсивность отказов, коэффициент готовности, коэффициент простоя, коэффициент профилактики, коэффициент отказов, коэффициент расхода элементов. Математическая связь характеристик надёжности между собой. Выбор характеристик надёжности в зависимости от: этапов проектирования, условий эксплуатации, мест постановки аппаратуры.

3.2. Основы теории надёжности

Надёжность, как временная категория. Методы расчёта надёжности :

1. Ориентировочные - крайних значений интенсивностей отказов, крайних значений коэффициентов интенсивностей отказов, эксплуатационных коэффициентов.

2. Полный расчёт надёжности.

3. Расчёт надёжности на основе математической логики.

Сравнительная характеристика методов расчёта надёжности. Расчёт надёжности с учётом постепенных отказов.

Надёжность типовых элементов. Характеристики надёжности элементов. Режимы работы элементов. Расчёт коэффициентов нагрузок элементов. Коэффициент нагрузок, как функция многих параметров.

Понятие о резервировании. Виды резервов. Расчёт надёжности при резервированиях: общем и раздельном, постоянном и нагруженном , скользящем.

Расчёт числа резервных цепей. Сравнительная характеристика видов резервирования.

3.3. Вопросы производственной и эксплуатационной надёжности

Профилактическое обслуживание. Планирование и расчёт числа запасных изделий для восстанавливаемых и невосстанавливаемых устройств. Технологическое обеспечение надёжности. Организационные вопросы надёжности. Экономические вопросы надёжности.


^ 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

В КОНСТРУИРОВАНИИ РЭС

4.1. Основы математической статистики

Характеристики случайных величин: выборка, объём выборки, величина интервалов, число интервалов, математическое ожидание и его оценка, начальные моменты S-ой степени и их оценки, центральные моменты 8-ой степени. Доверительные интервалы: оценки математического ожидания, оценки дисперсии. Вероятность и её оценка, плотность вероятности и её оценка, функция распределения и её оценка. Соотнесение случайной величины к конкретным задачам конструкторского проектирования.

Построение статистических графиков: полигона, гистограммы, функции распределения. Их практическая направленность в задачах надёжности РЭС.

Выравнивание статистического распределения случайных величин. Критерии согласия: Хи-квадрат Пирсона, Колмогорова, интегральный. Сравнительная характеристика этих критериев с позиции инженерной практики.

4.2. Статистическое планирование активного эксперимента

Особенности планирования активного эксперимента: основные требования, предъявляемые к параметрам, уровни варьирования параметров. Особенности проведения физического эксперимента, полиномиальные модели для описания функциональных узлов: линейные, неполно квадратичные , квадратичные. Основные методы статистического планирования эксперимента:

полный факторный эксперимент, дробный факторный эксперимент; частных производных, симплексного ортогонального планирования, центрального композиционного ортогонального планирования, частного ортогонального планирования, частного центрального ортогонального планирования.

Построение матриц планирования, особенности проведения физического эксперимента. Построение полиномиальных моделей: расчёт коэффициентов регрессии, проверка их на значимость, оценка полиномиальных моделей на адекватность, перевод моделей в натуральный вид. Основные особенности методов статистического планирования экспериментов для решения конструкторских задач.

4.3. Статистическое планирование пассивных экспериментов

Особенности планирования пассивных экспериментов. Физический процесс их проведения. Смысл коэффициентов: парной корреляции между параметрами, множественной корреляции, множественной корреляции по каждому из параметров. Построение полиномиальной модели. Принятие решения при неадекватности модели, практическая направленность.

^ 5. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИЙ РЭС НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

5.1. Математическое моделирование, по критерию точности

Основы математического анализа и синтеза по критериям точности. Понятие погрешностей и допусков. Расчёт производственных погрешностей. Физический смысл коэффициентов влияния погрешностей параметров. Расчёт допусков по вероятностному методу. Расчёт параметрической надёжности функциональных узлов с учётом температуры, влаги, старения, расчёт погрешностей с учётом взаимного влияния каскадов друг на друга. Оценка надёжности РЭС с учётом внезапных и постепенных отказов.

5.2. Математическое моделирование на основе количественной

составляющей качества

Понятие о качестве РЭС. Иерархическая структура качества. Цель оценки качества. Выбор параметров оценки. Обоснование базового образца. Математические модели оценки качества. Модели комплексного критерия: аддитивная, мультипликативная. Их математическое обоснование.

Весовые коэффициенты параметров. Их математическое обснова-ние, физический смысл.

Оценка качества РЭС на основе количественных параметров. Разделение параметров на условные группы. Приведение параметров к безразмерному виду. Матрицы коэффициентов корреляции. Выделение обобщённых показателей. Формирование математических моделей обобщённых показателей. Оценки обобщённых показателей. Математическая модель комплексного критерия. Физический смысл и практическая направленность. Погрешность оценки качества. Принятие решений по результатам оценки качества РЭС.

5.3. Математическое моделирование на основе качественной

составляющей качества

Понятие о методе экспертных назначениях. Классификация экспертных методов, их особенности. Подготовительные этапы к проведению экспертизы: формирование группы экспертов, выбор шкалы для оценок параметров, обеспечение экспертов информацией по решаемой задаче.

Итерационный метод опроса экспертов. Его особенности и достоинства перед известными методами. Критерий сходимости.

Методика оценки качества РЭС по качественным параметрам. Построение матрицы оценок параметров. Матрицы ранговых корреляций. Граф выделения высококомпетентной группы экспертов. Коэффициент конкордации и проверка его на значимость. Коэффициенты значимости экспертов высококомпетентной группы. Корректировка значений качественных параметров. Весовые коэффициенты качественных параметров. Математическая модель оценки качества. Погрешность оценки качества РЭС по качественным параметрам. Принятие решений по результатам оценки.

Перспективы развития эвристического программирования для решения конструкторских задач.

^ 6. ОСНОВЫ ОПТИМИЗАЦИИ В ЗАДАЧАХ КОНСТРУИРОВАНИЯ РЭС

6.1. Определения и сущность оптимизации

Понятие об оптимизации. Цель оптимизации. Уровни потенциального качества. Шаг оптимизации. Определения оптимизаций: нулевого шага, рабочего шага.

Потери на поиск. Глобальный и локальный оптимумы. Функция оптимизации и функция ограничения. Классификация методов оптимизации и их характеристика. Подготовительный этап оптимизации: выбор объекта оптимизации, функции оптимизации, метода оптимизации; приведение параметров к безразмерному виду.

6.2. Теоретические основы оптимизации

Регулярные методы: градиентный, наискорейшего спуска (крутого восхождения), множителей Лагранжа.

Релаксационные методы: одномерного поиска, Гаусса-Зейделя. Статистические методы: случайных направлений, слепого поиска. Инженерные рекомендации по выбору методов оптимизации в решении практических задач.

Линейное, нелинейное, дискретное программирование. Динамическое программирование, модифицированный метод Дж. Кеттеля. Вариационное исчисление. Примеры решения практических задач.

Коэффициент шага оптимизации. Способы их выбора и расчёта.

6.3. Оптимизация на основе теории технических игр

Понятие технической игры. Цель игр. Регламент игры. Конфликтная ситуация. Матрицы игр и их техническая сущность. Верхняя и нижняя цены игр. Минимаксные игры. Решения, игр: аналитическое, графическое, приближённое. Пример решения практических задач.

6.4. Оптимизация на основе сетевых графов

Понятие сетевого графа. Начало и конец графа, ребра графа, фиктивные ребра графа. Технические задачи, решаемые на основе сетевых графов. Критерии оптимизации. Минимальное время начала каждой операции. Минимальное время конца каждой операции. Матрица опозданий, ее физический смысл.

Максимальное и минимальное время начала и конца каждой операции. Матрица оптимальной последовательности операций и её физический смысл.

Лабораторные работы

1. Обеспечение точности работоспособности функциональных устройств РЭА.

2. Выбор оптимальной номенклатуры элементной базы функциональных устройств РЭА.

3. Расчёт надёжности РЭС.

4. Исследование законов распределения параметров типовых элементов РЭА.

5. Исследование функциональных узлов РЭА на основе статистического планирования экспериментов.

6- Исследование количественной составляющей качества РЭА в процессе её разработки.

7. Исследование функциональных узлов РЭА на основе метода граничных испытаний.

8. Исследование качества изготовления типовых элементов РЭА при входном их контроле.


Литература Основная

1. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надёжности РЭС. - М.: Радио и связь, 1991.

2. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надёжности РЭА: Уч. пос. для ВУЗов. -М.: Радио и связь, 1986.

3. Яншин А.А. Теоретические основы конструирования, технологии и надёжности РЭА и ЭВА: Уч. пос. для ВУЗов. - М.: Радио и связь, 1983.


Дополнительная

1. Надёжность и эффективность в технике: Справочник: в 10 т. - М.: Машиностроение, 1989.

2. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надёжность / Н.А. Барканов, Б.Е. Бердичевский и др.: Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио и связь, 1985.


Автор программы: Фомич Л.М. – доцент кафедры КиПР КГТУ.




Скачать 130,93 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер130,93 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх