авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ...»

-- [ Страница 2 ] --

Реализация с Полученная Классическая фиксированной Модификация реализация реализация таблицей CCITTGroup Высшее значение 5,7 8 Среднее значение 1,8 1,5 Наименьшее значение 1,3 1 0, Таблица – Сравнение коэффициентов компрессии различных реализаций кодирования по алгоритму Хаффмана Таким образом, можно сделать вывод, что предложенный вариант реализации кодирования по алгоритму Хаффмана является эффективным для сжатия текстовых типов файлов. Примечательно, что в отличие от иных вариантов реализации, полученная программа обеспечивает компрессию для текстовых файлов, как минимум, с коэффициентом 1,3.

В перспективе необходимо провести модификацию предложенной реализации кодирования для получения более высоких значений коэффициента компрессии при сжатии файлов разных типов с различной мощностью алфавита.

Литература 1. Кодирование Хаффмана [Электронный ресурс]: Научная библиотека избранных естественнонаучных изданий. – Электрон. текстовые дан. – М., [2012]. – Режим доступа: http://www.sernam.ru/book_sel.php?id=7, свободный. – Загл. с экрана. – Яз.

рус.

2. Крук Е.А., Овчинников А.А. Лекции по теории кодирования. – СПб: Издательство СПб ГУАП, 2004. – 63 с.

3. Блох Э.Л. Теория кодирования. – М.: Мир, 1994. – 266 с.

4. Алгоритмы сжатия изображений [Электронный ресурс]: Алгоритмы и методы. – Электрон. текстовые дан. – М., [2012]. – Режим доступа:

http://algolist.manual.ru/compress/image/fractal/algcomp2.php, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус.

студент, chepaika@gmail.com Леонов Федор Вадимович студент, nikimalk@yandex.ru Малков Никита Валерьевич к.т.н., доцент, tigerpost@yandex.ru Гришенцев Алексей Юрьевич Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС УДК 004. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОВЫШАЮЩИХ УРОВЕНЬ ЗАЩИЩЕННОСТИ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Н.С. Логунов, С.А. Арустамов Разработана программно-аппаратная платформа для аппаратуры передачи данных, которая позволяет эффективно повысить достоверность приема информации. Определены основные требования к разрабатываемой АПД, структура АПД, элементная база Разработана принципиальная электрическая схема, выбран метод повышения достоверности и разработан алгоритм повышения достоверности Ключевые слова: передача данных, защита информации, достоверность передачи информации В настоящее время передача данных играет важную роль в любой сфере деятельности. Передача данных - это физический перенос информации по каналам связи.

Для подключения оконечного оборудования данных к каналообразующей аппаратуре используются различные виды аппаратуры передачи данных (АПД).

Цель данной работы – разработать аппаратно-программный комплекс для передачи данных и повысить защищенность информации, поступающей из каналообразующей аппаратуры. Актуальность данной разработки обусловлена заменой устаревающего парка существующей аппаратуры разрабатываемым изделием, а так же универсальностью и функциональностью изделия. Аппаратура предназначена для обмена речевыми сообщениями и файлами данных в тактическом звене управления войсками между корреспондентами. Одной из важнейших функций, выполняемых прибором, является повышение целостности приема информации, которая реализована в программе (подпрограмме) для цифрового процессора обработки сигналов. Изделие предназначается для использования силовыми структурами и разрабатывается по заказу министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС).

Для достижения поставленной необходимо решить следующие задачи:

определить основные требования к АПД, определить структуру аппаратуры, ее программные ресурсы и элементную базу, разработать принципиальную электрическую схему, разработать алгоритмы взаимодействия с оконечным оборудованием данных и КОА, разработать алгоритм повышения целостности, разработать алгоритмы функционального подключения криптографии, разработать алгоритмы “диалога” между корреспондентами.

По каналам связи передаются громадные объемы двоичной информации, при этом канал связи, как и любая физическая среда, испытывает влияние внешних помех. Поэтому необходимо быть уверенным в том, что поступившая на приемный конец информация достоверна. Известно большое количество методов повышения достоверности, которые основаны на введении избыточности в передаваемое сообщение. В зависимости от способа Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС использования каналов связи для повышения достоверности все существующие системы передачи данных можно разделить на две большие группы:

системы без обратной связи, системы с обратной связью.

При проведении анализа данных методов на лабораторном стенде был выявлен ряд достоинств и недостатков обоих подходов.

При низкой зашумленности или отсутствии шумов системы с обратной связью используют по минимуму канал передачи данных. При этом не вносится избыточность, в отличие от систем без обратной связи, в которых избыточность уже заложена в информационных пакетах, передаваемых по каналу.

Однако, в каналах со средним и высоким уровнем шума количество повторных запросов пакетов в системах с обратной связью значительно, и существует большая вероятность приближения к предельной пропускной способности канала передачи данных, что представляет риски полного выхода его из строя.

На этапе проектирования комплекса была выбрана решающая обратная связь с использованием циклического кодирования. В основе системы с решающей обратной связью (решение о необходимости повторения передачи осуществляется в приемнике) лежит принцип «запрос/повторение» - перезапрос только той части информации, которая была искажена. В основу циклического кодирования - CRC метод (циклическое избыточное кодирование).

Решающая обратная связь обеспечивает исправление как одиночных, так и групповых ошибок. Для повышения помехоустойчивости целесообразно разбить файл на блоки, например, по 512 бит (64 байта) и вести поблочную передачу. Для каждого блока автоматически формируется контрольная сумма. Блок + КС передается по каналу связи.

Если во время передачи на канал связи воздействовала помеха, и передаваемый блок исказился, то приемник, подсчитывая контрольную сумму принятого блока, определяет, что в блоке присутствует ошибка. После приема всех блоков на приемном конце формируется квитанция, в которой указаны номера тех блоков, которые были приняты с ошибкой, и по каналу обратной связи отправляется на передатчик. В этом случае передающая сторона начинает заново передавать только те блоки, которые были приняты с ошибкой.

Применение корректирующего кода обеспечивает исправление только одиночных ошибок. В отличие от других, корректирующие коды - CRC обладают быстротой обработки информации, высокой помехозащищенностью и вероятностью обнаружения ошибки (99,94%).

Математической основой циклических кодов является алгебра полиномов, которая предполагает возможность представления двоичного числа в виде полинома.

Идея метода состоит в том, чтобы представить передаваемое сообщение в виде двоичного числа (или полинома), делить его на другое фиксированное двоичное число и использовать остаток от деления в качестве контрольной суммы.

Применение методов повышения достоверности передачи данных увеличивает вероятность того, что ошибка в сообщении, которая может возникнуть во время передачи по каналу связи, будет обнаружена и исправлена. Таким образом, повышение достоверности Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС является одной из функций аппаратуры передачи данных (АПД). Реализация методов осуществляется за счет применения в АПД специальных аппаратно-программных средств.

Таким образом, разработана программно-аппаратная платформа для аппаратуры передачи данных, которая позволяет эффективно повысить достоверность приема информации. Определены основные требования к разрабатываемой АПД, структура АПД, элементная база. Разработана принципиальная электрическая схема, выбран метод повышения достоверности и разработан алгоритм повышения достоверности.

Литература 1. Гольденберг Л. М. Цифровая обработка сигналов. Радио и связь. 1990 г.

2. В. И. Шляпоберский. Элементы дискретных систем связи. Москва.1985 г.

3. Логунов Н.С. «Разработка аппаратно-программной платформы аппаратуры передачи данных и обеспечение повышения достоверности приема». Сборник тезисов VIII Всероссийской Межвузовской конференции молодых ученых, стр 63.

4. Leavens G. T. Larch/C++ An Interface Specification Language for C++ [Электронный ресурс]: http://www.cs.iastate.edu/ leavens/larchc++.html 5. Sane A, Campbell R. Object-oriented state machines: Subclassing, composition, delegation, and genericity // OOPSLA, 1995.

6. Росс Вильямс. Руководство по CRC алгоритмам и обнаружению ошибок. 1993 г.

7. М.Н.Аршинов, Л.Е.Садовский. Коды и математика. Наука. 1983 г.

8. Золотарев В.В., Овечкин Г.В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы: Справочник. Горячая Линия – Телеком. 2004 г.

9. О. Д. Вальпа. Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP. 2007 г.

10. Банк лекций [Электронный ресурс]: http://siblec.ru/index.php 11. Altera Development Kit [Электронный ресурс]: http://www.altera.com /ni2-devkits.jsp 12. Anarchriz/DREAD. CRC, и методы его восстановления. 1998г.

студент Логунов Никита Сергеевич д.т.н., профессор, Арустамов Сергей Аркадьевич sergey.arustamov@gmail.com УДК 004. КАТАЛОГ ОТКРЫТЫХ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА О.В. Пархимович, В.В. Власов, Д.И. Муромцев Рассмотрены технические вопросы формализации данной области знаний, проведен обзор существующих форматов представления данных и проанализированы существующие массивы данных, представленные на сайтах государственных организаций в открытом доступе.

Ключевые слова: каталог открытой государственной информации, XML, OWL Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС В соответствии с Российским законодательством существует перечень открытой информации, которую государство обязано предоставлять по запросу любого гражданина.

Естественно, это отнимает лишнее время у сотрудников государственных учреждений, а предоставляемые данные невозможно анализировать и использовать.

Решить данную проблему можно с помощью современных интернет-технологий, которые позволяют не только получать доступ к требуемой информации, но и могут предоставить удобные инструменты для работы с ней. Несмотря на то, что некоторые данные все же опубликованы, это не приносит ожидаемых результатов в связи с тем, что данные представлены в текстовых форматах, которые нельзя повторно использовать или создавать на их основе пользовательские приложения. Для решения рассмотренной задачи необходимо создание единого каталога открытой государственной информации, опубликованной в структурированном формате данных (например, XML или OWL) с возможностью поиска при помощи языка запросов (например, SPARQL [1] – язык запросов к данным, представленным по модели RDF, и протокол для передачи этих запросов и ответов на них). Это позволит любому гражданину создать социальный проект, использующий ее, и получить возможность экономии средств и времени, необходимых для реализации проектов в области IT.

XML является одним из наиболее популярных форматов представления структурированных данных, отвечающих перечисленным требованиям. Благодаря ему стало возможным разделение визуального представления интернет-страниц и их контента.

Особенностью данного языка является открытость и независимость от предметных областей знаний. Язык XML позволяет кодировать любую информацию и автоматизировать ее анализ. Со временем разработчики стали приходить к выводу, что при всех достоинствах рассматриваемого языка, он недостаточно хорошо справляется с семантикой информации.

Поэтому был разработан язык веб-онтологий OWL, который способен обрабатывать содержимое информации, а не только предоставлять эту информацию людям. Язык OWL обеспечивает больше возможностей, чем язык XML. OWL-онтологии могут содержать описания классов, свойств и их экземпляров.

Каталог открытой государственной информации уже активно используется в Великобритании [2]. Он содержит в себе более пяти тысяч наборов данных, опубликованных центральными государственными департаментами, рядом других органов государственного сектора и органами местного самоуправления. Данные могут быть использованы для анализа, сравнения эффективности работы различных департаментов или для создания интернет-приложений. Также на официальном сайте представлено «Руководство пользователя» по публикации открытых данных.

Создание рассматриваемого открытого каталога включает в себя следующие задачи.

1. Организационная работа с руководителями государственных и некоммерческих организаций, включающая в себя разработку механизма сотрудничества с указанными учреждениями, обоснование необходимости публикации открытых данных и поиск их источников.

Создание системы, позволяющей учреждениям публиковать открытые данные в 2.

структурированном виде, затрачивая на это минимальное количество ресурсов и времени на обучение сотрудников.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС 3. Создание системы для автоматизированного преобразования уже опубликованных на различных интернет-ресурсах текстовых данных в структурированный вид.

4. Создание единого систематизированного каталога открытой государственной информации.

5. Наделение опубликованных данных семантикой (формализация областей знаний) для автоматического нахождения и построения связей между ними.

Результатом работы стало рассмотрение технических вопросов формализации данной области знаний, обзор существующих форматов представления данных и анализ существующих массивов данных, представленных на сайтах государственных организаций в открытом доступе.

Литература 1. SPARQL язык запросов для RDF. SPARQL Query Language fr RDF/ [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/, свободный, язык английский Каталог открытой государственной информации 2. HM Government, Великобритании/ [Электронный ресурс], режим доступа: http://data.gov.uk/, свободный, язык английский.

студент, olya.parkhimovich@gmail.com Пархимович Ольга Владимировна ассистент, inxaoc@gmail.com Власов Виталий Владимирович к.т.н., доцент, d.muromtsev@gmail.com Муромцев Дмитрий Илич УДК 004.4' ВЫБОР ЯЗЫКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ КОМПАНИИ С КЛИЕНТАМИ А. Н. Дородников, Ю. Г. Филиппова, А.А. Малинин Описаны этапы моделирования защищенной системы для автоматизации взаимоотношений компании с клиентами. Приведено описание системы, рассмотрены и сопоставлены существующие нотации моделирования, выбрана подходящая — на ее основе создана модель системы.

Ключевые слова: моделирование системы, медицина, UML, IDEF.

Современная медицина представляет собой быстро развивающуюся отрасль человеческой деятельности. Ежегодно появляются новые виды исследований, разрабатывается диагностическое оборудование, увеличивается число видов лечения.

Растут и сами медицинские учреждения, у них возникают потребности, которых не было Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС еще вчера. Неизменно растет и нагрузка на врачей. Именно поэтому медицинская информационная система должна отвечать растущим требованиям пользователей: как врачей, так и пациентов. Проектируемая система позволит частично снизит нагрузку врачей и поможет людям с ограниченными возможностями получать консультацию врачей оперативно из дома по интернету.

Медицинская информационная система позволит:

формировать разделы электронной медицинской карты;

выписывать направления, рецепты и рекомендации;

оформлять протоколы и дневниковые записи;

получать доступ к электронным базам знаний и справочникам;

планировать процесс оказания медицинских услуг;

аккумулировать в электронную медицинскую карту медицинскую информацию, необходимую врачам.

Медицинская информационная система должна иметь:

удобный в использовании и легко осваиваемый интерфейс;

легкий и в то же время защищенный доступ к информации;

удаленный мониторинг работы системы;

возможность формирования электронных документов для врачей.

Должны быть предусмотрены ролевые модели для врачей разных специализаций, что позволит заблаговременно, путем настроек, сформировать рабочее место медицинского специалиста, будь то терапевт, хирург или врач-рентгенолог. Медицинская информационная система — это оперативная поддержка финансового менеджмента, обеспечивающая эффективное управление финансами за счет формирования счетов на оплату медицинских услуг в реальном времени.

В соответствии со сформулированными задачами системы можно выделить следующие основные требования, предъявляемые к функциональности и интерфейсу разработки:

онлайн-доступ к системе;

интеграция с системой Skype;

ролевая модель безопасности;

добавление пользователей через интерфейс системы;

доступность документов, прилагаемых к медицинским картам;

управление личными заметками;

просмотр контактов с пациентом за выбранный промежуток времени.

Для проектирования системы необходимо выбрать нотацию и методологию проектирования. Перед выбором стоят самые популярные нотации — UML и IDEF (IDEF0 и IDEF3).

При выборе нотации можно выделить три основных класса моделей.

Структурные. Описывают понятия предметной области, и их отношения (диаграммы классов, ER-диаграммы).

Поведенческие. Что характерно, описывают поведение системы, в том или ином виде задавая последовательность действий и событий (блок-схемы, конечные автоматы, и т. д.) Функциональные. Определяют функциональные зависимости между данными (DFD, IDEF0).

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Все три класса моделей ортогональны — описывают систему с независимых, разных точек зрения. Существует мнение, что только совокупность моделей всех трех классов моделей полноценно описывают систему.

UML объектно ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках. Он позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы.

Несмотря на то, что UML достаточно широко распространенный и используемый стандарт, его часто критикуют из-за следующих недостатков:

избыточность языка;

неточная семантика;

проблемы при изучении и внедрении;

только код отражает код;

кумулятивная нагрузка/рассогласование нагрузки.

IDEF — методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными.

Графическая нотация IDEF0 применяется для построения функциональной модели системы, и использование её для чего-то принципиального другого просто нерационально.

Диаграммы IDEF0 отображают функции и процедуры, потоки информации и материальных объектов. Применение нотации IDEF0 позволяет обратить внимание разработчика на основные функции рассматриваемого процесса, выделить возможные проблемные места, прояснить детали. В то же самое время нотация не позволяет составить простую и понятную схему последовательности действий участников процессов. Графическая нотация IDEF предназначена для описания работ в случаях необходимости отражения логической последовательность их выполнения. К отличительным особенностям можно отнести возможность более детального описания процессов вплоть до уровня каждого действия.

UML постоянно развивается, и в сопровождении RUP предоставляет собой законченную методологию без явных недостатков, которая пригодна для бизнес моделирования. Плюсы UML — это единая нотация, методология и инструментарий для описания требований к системе и её проектирования, причем все в терминах ООАП с возможностью использования паттернов. Недостаток UML состоит в том, что он весьма слаб в описании функциональных зависимостей — среди всего многообразия там нет специализированно-функциональной модели.

На практике, у каждой нотации своя область применения, но у UML она на порядки шире, чем у IDEF0 и DFD.

Что касается целевой задачи, то это непосредственно написание ПО на языке объектно-ориентированного программирования. Приоритетно нас интересуют наглядность и стандартизация. При возможности генерации кода, UML становится однозначным лидером для моделирования системы автоматизации взаимоотношений компаний с клиентами.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС В соответствии с выбранной нотацией, были составлены примерные диаграммы для проектируемой системы: диаграмма вариантов использования (use case diagram) и диаграмма вариантов использования, описывающая функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования.

Каждый врач, как сотрудник медицинского учреждения, заходя на сайт информационной системы, должен пройти обязательную авторизацию в системе, после чего ему будет представлен определенный функционал в зависимости от его роли в системе.

В настоящий момент в проектируемой системе предусмотрены две роли: Врач и Пациент.

Как видно из рис. 1, врач имеет доступ к следующим функциям:

редактирование своего профиля, управление назначениями пациенту, управление информацией пациентов, Работа со своими заметками.

просмотр отчетов.

Пациент же в свою очередь имеет ограниченный функционал:

редактирование своего профиля, работа с назначениями, работа со своими заметками.

Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования. На рис. 2 изображена диаграмма классов разрабатываемой системы.

Литература Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон. Язык UML. Руководство 1.

пользователяю The Unified Modeling Language user guide. — 2-е изд. — М., СПб.:

ДМК Пресс, Питер, 2004. — 432 с.

Крэг Ларман. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования. Applying UML 2.

and Patterns : An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and Iterative Development. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2006. — 736 с.

Черемных С. В. Структурный анализ систем: IDEF технологии / С. В. Черемных, 3.

И. О. Семенов, B. C. Ручкин — М.: «Финансы и статистика», 2003.– 208 с.

Черемных С. В. Моделирование и анализ систем. I DEF-технологии: практикум / 4.

С. В. Черемных, И. О. Семенов, B. C. Ручкин.– М.: Финансы и статистика, 2006.– 192 с.

студент Дородников Николай Александрович студент, j-filippova@mail.ru Филиппова Юлия Георгиевна к.т.н., доцент, a.malinin@gmail.com Малинин Алексей Анатольевич Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Рисунок 1 – Диаграмма вариантов использования (Доступные действия пользователей в системе) Рисунок 2 – Диаграмма классов Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС II ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ УДК 681.3.019. ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПРИ ПРОГНОЗИРОВАНИИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ УЗЛОВ И.Б. Бондаренко, А.И. Иванов Рассмотрены особенности ускоренных климатических испытаний электронных узлов аппаратуры под электрической нагрузкой и без нее. Важнейшим параметром испытаний выступает время, в связи с чем в работе решается задача прогнозирования как интенсивности отказов, так и времени отказа всей партии блоков. Разработан интерфейс и программа в среде MATLAB для прогнозирования параметров надежности блоков с применением вейвлет-анализа. Предложенная методика внедряется на предприятии электронной промышленности.

Ключевые слова: ускоренные испытания, надежность, климатические испытания, термоциклирование, вейвлет-анализ, прогнозирование.

При росте сложности и функциональных возможностей современной техники к ее надежности предъявляются высокие требования. Однако для высоконадежных электронных узлов (ВЭУ) определение параметров надежности сопряжено с некоторыми трудностями.

Во-первых, использование для оценки надежности ВЭУ обычных методов, основанных на сборе и обработке данных о надежности аппаратуры и элементов при эксплуатации, необходимо и важно, но требует больших временных затрат. Во-вторых, при проектировании электронной аппаратуры основным источником данных по надежности служат специальные испытания, проводимые при заданных режимах в течение нескольких десятков, сотен часов. Причем, для испытаний необходимо изготовление партии специально спроектированных тестовых узлов, что также требует временных затрат. Все эти задержки приводят к несвоевременности поступающей информации, что значительно снижает ее ценность и затрудняет оперативное управление качеством выпускаемой продукции, а также ограничивает применимость методов теории надежности при проектировании узлов, особенно ВЭУ, производимых впервые с заданными параметрами надежности [1].

Сокращение времени анализа выполнимости требований задания заказчика к надежности электронного устройства возможно только путем проведения ускоренных испытаний. Но и здесь могут возникнуть проблемы. В течение отведенного времени может выявиться небольшое число отказов, или они вообще не будут зафиксированы в результате испытаний. Поэтому важным шагом для определения параметров надежности ВЭУ является ее прогнозирование на основе анализа данных об ускоренных испытаниях.

В настоящей работе предлагается использовать метод вейвлет-анализа статистических данных, полученных в ходе ускоренных температурных испытаний. Это позволяет прогнозировать не только последующие отказы электронных узлов, но и время работы до полного отказа всей партии блоков. Приведенные рассуждения справедливы для Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС ситуации, когда отказы тестового блока по прошествии времени испытаний зафиксированы.

Результаты работы можно использовать в подсистемах САПР для определения параметров надежности на этапах проектирования, при производстве для отбраковки потенциально ненадежных узлов, а также для контроля стабильности производства при периодических испытаниях ВЭУ.

Целью ускоренных испытаний электронной аппаратуры на надежность являются:

экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, допущений, заданных показателей надежности;

оценка резерва повышения качества проектных решений и надежности электронных изделий;

контроль качества технологии и организации производства, а также устранение дефектов взаимодействия электронных блоков в составе систем и комплексов [2]. По сути, ускоренные испытания являются видом моделирования, где в качестве физической модели выступает сам электронный узел, а время испытаний сокращается за счет повышения уровня воздействующего фактора в данном случае – температуры.

К ускоренным испытаниям надежности относятся такие испытания, которые за время tи позволяют дать оценку надежности исследуемого изделия в течении времени t непосредственного использования изделия по назначению, т.е. чистой работы, где t tи.

Все виды испытаний, для которых не соблюдается указанное соотношение, не я вляются ускоренными (например, уплотненные испытания, наблюдения за лидерской группой и др.). Ускоренные испытания проводятся в течение заданного (цензурированного) времени.

На рис. 1 показана принятая последовательность операций климатических испытаний ВЭУ.

Выдержка Выгрузка и Предварительная Загрузка Измерение при выдержка Визуальный выдержка блока в Контроль начальных заданной контроль (стабилизация (стабилизация камеру параметров температуре параметров) параметров) Рисунок 1 – Операции при климатических испытаниях блока Предварительная выдержка необходима для стабилизации параметров после воздействия на электронные блоки факторов окружающей их среды. При этом блоки выдерживают при нормальных климатических условиях для установления теплового равновесия изделий с окружающей средой. Обычно время предварительной выдержки не превышает 2 часа. Точность поддерживаемой температуры (допустимое отклонение ±1°С) при относительной влажности 73...77 % обеспечивает воспроизводимость толщины слоя влаги на поверхности блока. Первоначальные и заключительные измерения параметров изделий проводятся при одних и тех же значениях температуры и влажности окружающей среды.

Способ установки и положение блоков при испытании имеют также важное значение для воспроизводимости его результатов.

Время выдержки в испытательном режиме отсчитывается с момента установления режима в камере. Это время при повышенной (пониженной) температуре должно быть достаточным для прогрева (охлаждения) блоков по всему объему.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Режимы и условия испытания электронных блоков устанавливаются в зависимости от степени жесткости, которая, в свою очередь, определяется условиями дальнейшей эксплуатации узлов в составе системы. Изделия считают выдержавшими ис пытания, если они во время и после его проведения удовлетворяют требованиям, заданным в методике для данного вида испытаний.

Климатические ускоренные испытания проводятся при воздействии повышенной температуры, пониженной температуры и при их изменении (термоциклирование) как под электрической нагрузкой, так и без нее. Для данной работы использовался метод одной камеры. Испытание ВЭУ проводилось без подачи на него электрической нагрузки. Блоки подвергались воздействию двух непрерывно следующих друг за другом циклов. Каждый цикл состоит из этапов. На первом этапе блок помещали в камеру (точка А рис. 2), после чего температуру понижали и поддерживали в течение времени, указанного в ТУ. На втором этапе испытаний температуру в камере повышали, поддерживали на требуемом уровне и понижали в течение определенного времени (рис. 2).

T, oC t А t, ч t Один цикл Рисунок 2 – Метод одной камеры Традиционные методы прогнозирования надежности электронных устройств основаны на анализе апостериорной информации. При этом безотказность блоков прогнозируется путем сбора информации и усреднения во времени частоты зафиксированных отказов. Прогнозирование долговечности и остаточного ресурса осуществляется путем сравнения суммарной величины повреждений, проявившихся за длительный период эксплуатации. Вдобавок к этому, применяемые ранее методы теории надежности не адекватно отражают специфику процессов, происходящих в высокопроизводительных и высоконадежных блоках, созданных на современной элементной базе с использованием перспективных конструкторских решений [3].

Проведен анализ статистических данных по температурным испытаниям в форме термоциклирования (технический прогон) за период 2003 – 2011 г.г. для блоков электронной аппаратуры, содержащих модуль МД50. Все данные испытаний блоков сведены в разработанную электронную форму. Модуль МД50 используется для ввода вывода дискретной информации и предназначен для организации интерфейсов бортовой ЭВМ по ГОСТ 18977-79 и РТМ1495-75 (ARINC429) [4]. В состав модуля входят разнородные элементы: резистивные сборки, матрицы диодов и транзисторов, кварцевый генератор, конденсаторы, микросхемы различных серий и степени интеграции.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Исходя из полученных данных, построен график температурного режима (рис. 3), на котором наглядно показаны точки отказа модулей МД-50. На графике точками обозначены: количество отказов, время отказов и температура, при которой произошел отказ, а так же тонкой линей обозначено выключенное состояние блока, а жирной – включенное. Из графика видно, что первый отказ произошел через 8 часов после н ачала испытаний, следующие три отказа произошли через 22, еще один – через 28, и пятый – через 36 часов. График, изображенный на рисунке 3, является примером сложного сигнала.

Рисунок 3 – График испытаний партии тестовых блоков термоциклированием При исследовании экспериментальных данных используется идеология анализа систем с медленно меняющимися параметрами. Предполагается, что в течение небольших интервалов времени свойства процесса меняются незначительно, и его можно рассматривать как стационарный, применяя классический аппарат статистической обработки. Такой подход эффективен лишь в том случае, если нестацио нарность ассоциируется с низкочастотной областью спектра по отношению к динамике, представляющей интерес для исследователя. Если же свойства процесса даже в пределах сравнительно малых временных интервалов успевают существенно поменяться, есть два варианта для дальнейшего исследования – либо отказаться от классических методов анализа временных рядов и ориентироваться на специальные методики, либо тщ ательно проводить предварительную обработку экспериментальных данных, выбирая только те участки сигналов, на которых их можно считать приближенно стационарными.

Но даже при условии осуществления предварительной обработки данных целесообразно проводить последующий анализ на основе наиболее универсальных методов, которые могут применяться независимо от свойства стационарности случайных процессов. Таких универсальных инструментов существует немного. Наиболее приемлемым для данного случая является вейвлет-анализ. Вейвлеты являются альтернативой преобразованиям Фурье для исследования структуры сигналов. Вейвлет анализ позволяет исследовать изменение во времени мгновенных амплитуд и частот ритмов. Это свойство особенно хорошо подходит для изучения нестационарных данных.

В данной работе использовались средства пакета MATLAB с расширением WaveletToolbox. Разработан алгоритм, блок-схема которого представлена на рис. 4. По результатам испытаний блока МД-50 – наработка блоков до отказа и количество Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС отказавших блоков, – а также исходя из объема выборки, на основе экспоненциального распределения интенсивности отказов, строится прогноз по дальнейшим отказам отдельных блоков и всей выборки (рис. 5). Исходя из условий испытаний в течение часов (рис. 3), определено, что вся партия испытуемых блоков (15 шт.) при климатических ускоренных испытаниях в диапазоне температур от 55°С до +60°С выйдет из строя через 150 часов.

Начало Ввод данных результатов 1. Наработка до отказа (t) испытаний 2. Выборка (num_fail_pr) Моделирование Моделирование производится на времени наработки до основе генератора случайных чисел отказа работающих использующих экспоненциальное блоков распределение Расчет интенсивности отказов для смоделированных int =1/T значений наработки до отказа 1. Условия испытаний Вывод графиков с 2. Количество отказов за t результатами 3. Интенсивность отказов от времени прогнозирования 4. Спектограммы Конец Рисунок 4 – Блок-схема алгоритма Рисунок 5– Результаты работы – прогноз отказов блоков Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС С помощью разработанной программы можно спрогнозировать количество отказов с течением времени (рис. 6) и построить спектрограммы (рис. 7).

Рисунок 6 – Прогноз числа отказавших блоков а) б) в) Рисунок 7 – Спектрограммы: а) Гаусса (Gaus I);

б) Мейера (Meyr);

в) B-сплайновый биортогональный (biorNr.Nd) В настоящее время проходит этап внедрения на предприятии ОКБ "Электроавтоматика". Взамен устаревшей методики фиксации отказов в бумажной форме предложена и разработана электронная форма, обладающая очевидными достоинствами.

Построение прогноза отказов блоков позволяет варьировать время проведения испытаний, а также определять время максимальной наработки на отказ всех электронных узлов, содержащих блок МД-50, сокращая время и затраты на проведение ускоренных испытаний.

Для практического применения может использоваться только спектрограмма гауссова вейвлета (рис. 7а) как наиболее удобная для дальнейшего анализа. В данный момент осуществляется переход с 48 часовых на 24 часовые испытания модулей. Предложенная методика позволяет производить обработку статистических данных с большей точностью.

Литература 1. Федоров. В.К., Сергеев Н.П., Кондрашин А.А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств. – М.: Техносфера, 2005.–504 с.

2. Бегляран В.Х. Климатические испытания аппаратуры и средств измерений. – М.:

Машиностроение, 1983.

3. Стрельников В.П., Федухин А.В. Оценка и прогнозирование надежности Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС электронных схем и систем. – Киев.: Логос, 2002.

4. Гатчин Ю.А., Жаринов И.О. Основы проектирования вычислительных систем интегрированной модульной авионики: монография. – М.: Машиностроение, 2010.

– 224 с.

к.т.н., доцент, igorlitmo@rambler.ru Бондаренко Игорь Борисович соискатель Иванов Алексей Иванович УДК 519.711. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ КОНТАКТОВ РЕЛЕ ДЛЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ А.В. Евлахова, Е.А. Златина Приведена математическая модель магнитной системы реле с симметричным переключающим герконом вида P3-P. Вычислены параметры модели.

Ключевые слова: реле, геркон Магнитоуправляемые герметизированные контакты (МК), получившие название «герконы», применяются для улучшения эксплуатационных свойств, прежде всего срока службы и надежности, коммутации в электронной аппаратуре. В настоящее время в мире выпускается много типов герконов как с сухими, так и со смоченными контактами. Рынок герконов состоит из промышленных потребителей, которым необходимы магниточувствительные коммутационные компоненты для производства различных магнитоуправляемых датчиков и изделий. В таблице приведено распределение выпускаемых герконов по областям применения [1].

Система безопасности Автомобильная электроника Телекоммуникации Бытовая техника Промышленная автоматика Контрольно-измерительное оборудование Прочее Таблица – Распределение герконов по областям применения, проценты Основной задачей мы ставим перед собой вычисление теоретическим методом параметров математической модели двух магнитных систем герконовых реле:

математическое моделирование статистических и динамических особенностей магнитной системы реле с симметричным герконом, с одним переключающим герконом вида P3-P.

Проведены экспериментальные исследования, результаты которых дали возможность Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС ограничить число факторов, пренебречь при расчете магнитным сопротивлением ненасыщенных контактных сердечников (КС).

Математическое моделирование статических характеристик герконовых реле заключается в определении возможного числа качественных картин магнитного поля, топографическом представлении и математическом описании характерных областей для каждой картины поля, а также варьировании расположениями особых точек поля, которые принимаются в качестве независимых переменных. При разработке метода были проведены экспериментальные исследования, результаты которых дали возможность ограничить число факторов, пренебречь при расчете магнитным сопротивлением ненасыщенных контактных сердечников. Таким образом, появилась возможность оперировать в качестве функции отклика более простым параметром – суммарной магнитной проводимостью.

В модели магнитного поля реле с одним симметричным замыкающим герконом магнитодвижущая сила (МДС) обмотки сосредоточена в бесконечно тонком слое, расположенном по окружности, образованной средним диаметром обмотки.

На первом этапе исследования пренебрежем потоками рассеяния. С учетом принятого допущения (=max=Ф) получаем выражение для суммарной магнитной проводимости, приведенной к полной МДС обмотки по потоку [2] k (вш об ) мк с c ( мк об ) 2. (1) 1 (вш вт ) с к вт Магнитная проводимость равна проводимости и ее расчет можно проводить по формуле (1). Для нахождения Zc и вт, вш,, к, воспользовались положением, что линии индукции магнитной системы принимают в пространстве конфигурацию, соответствующую максимуму магнитной энергии поля этой системы. Величины вш и к практически не зависят от в реальных для реле МК соотношениях размеров, поэтому конфигурация линий индукции на внешнем участке прохождения потока Ф при определенных размерах магнитной системы не является прохождением этого потока.

Следовательно, для рассмотренной нами модели, пренебрегая потоками рассеяния, факторами, определяющими максимум, будут координата Zc и конфигурация участка сепаратрисы II, ограничивающего область потока в зазоре и не зависящая от Zc.

Для определения удельной магнитной проводимости полной проводимости участка поля был проведен полный факторный эксперимент, в котором факторами являлись, h и Zmax. Эксперимент проводился путем построения картин поля, по которым вычислялась удельная проводимость. Внутренняя магнитная проводимость вт вычислялась по методам эквивалентных объемов.

Из выполненных расчетов наибольшее расхождение наблюдалось при больших рабочих зазорах: по максимальному потоку Ф max оно составило минус 6,3%, а по Zmax = Zc – минус 10,4%. Сравнение результатов расчетов по всем моделям показало незначительность их отличия. Расхождение расчетных и экспериментальных данных аналогичны точности измерения анализируемых параметров, составляющей несколько процентов.

Были рассмотрены также магнитные системы реле с одним переключающим герконом вида Р3-П. Сделано допущение, что МДС обмотки сосредоточена в бесконечно тонком слое, расположенном на окружности, образованной средним диаметром обмотки.

Магнитные потоки Ф1,2 и Ф1,3 соответственно равны [3]:

1, 2 F ( 1 В1U м 2,1 ).

* (2) Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС 1,3 F ( 2 B2U м3,1 ).

* (3) При известных координатах ZС, ZС и Zp всех удельных и полных магнитных проводимостях для определенных размеров магнитной системы ее расчет проводится в следующем порядке.

Рассчитываем коэффициенты А1, А2, B1 и B2. Далее определяем Ф1,2 и Ф1,3. Затем находим потоки Ф3,1, Ф3,2 и Ф2,1. Находим поток Ф. При наличии формул, определяющих связь магнитных проводимостей 1,2, 1,2, 1,3, 1,3, 3,2, к1,2, к1,3, 2,1 и 3,1 с размерами магнитной системы, будем иметь пять неизвестных факторов: ZС, ZС, Zp, yp и p. Для нахождения значений этих факторов при заданных размерах магнитной системы используется метод поиска максимума магнитной проводимости. Для нахождения проводимостей 2,1 и 3,1 используем метод эквивалентных объемов.

Удельная магнитная проводимость участка поля, полная магнитная проводимость находятся так же, как и для симметричного замыкающего МК. Следовательно, у нас есть весь математический аппарат для расчета рассматриваемой системы без учета магнитных потоков рассеяния.

Рассмотрим математическое моделирование динамических характеристик герконовых реле. Для определения времени замыкания реле с одним симметричным язычковым замыкающим МК разработана простейшая математическая модель. При включении обмотки реле на постоянное напряжение первое замыкание геркона произойдет через время t3, которое можно представить в виде суммы t3 t1 t 2, (3) где t1 – время нарастания тока в обмотке до значения срабатывания Iср;

а t2 – время движения КС от зазора ср до зазора к.

При изменении тока от нуля до значения Iср и соответствующем перемещении КС на участке от н до ср последние не насыщаются. При отсутствии насыщения КС и принятии неизменной суммарной магнитной проводимости на указанном участке характер изменения тока в обмотке за время t1 будет иметь экспоненциальный характер, тогда для его расчета можно использовать формулу [4] K ln K 1, t1 3 Rоб (4) где и Rоб – соответственно, число витков и активное сопротивление провода обмотки реле;

К3 – коэффициент запаса по МДС срабатывания.

Можно приближенно принять = Ф, тогда получим ВТ ВШ.

ВТ ВШ (5) Приближенно считаем, что ускорение, приобретаемое КС на участке их перемещения от ср до к, изменяется пропорционально времени, тогда:

mпр t 2 3( ср к ), (6) 2Wкин Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС где mпр – приведенная масса подвижной части КС, Wкин – кинетическая энергия, приобретаемая КС в конце его перемещения;

По формуле (3) с использований выражений (4,5,6) была рассчитана зависимость t3=(К3) для реле с одним из российских МК. Максимальное расхождение имеет место при K3=1,2 и составляет примерно 24%. Такая точность определения вполне достаточна на данном этапе.

Роль и значение герконов, как элементов коммутационной техники, непрерывно возрастает. Мировой рынок герконов ежегодно растет на 3-5%. Основные потребители герконов на мировом рынке сосредоточены в центрах с высокоразвитым промышленным производством изделий электронной и бытовой техники, автомобильных датчиков и систем безопасности. Наиболее динамично развиваются «недорогие» рынки, прежде всего в Юго Восточной Азии, странах Восточной Европы, Индии, Центральной и Южной Америки.

Производителями герконов являются двенадцать фирм таких как, «OKI» (Япония) (35%);

ОАО «РЗМКП» (Россия) (21%);

«Hamlin» (США) (13%);

«Standex» (США, Китая) (10%) и другие. ОАО «РЗМКП», являясь одним из лидеров по объемам производства герконов, выпускает порядка 70 наименований герконов, содержащих в своем составе магнитоуправляемые контакты, и изделий на их основе.

Стоит отметить отдельные преимущества датчиков на герконах:

геркон герметично запаян и поэтому может работать почти в любой среде, геркон имеет значительно более низкое сопротивление во включенном состоянии, геркон имеет большой срок службы при высокой надежности, доступность и удобство в эксплуатации, герконовый датчик не подвержен влиянию температуры и обычно используется в диапазоне температур от –50°С до +150°С.

Сочетание этих преимуществ с простотой конструкции герконов и способностью управлять магнитным полем, создаваемым электрическим током или постоянным магнитом, позволяет применять их в качестве коммутационных элементов в сотнях различных изделий [5].

Литература Буль Б. К. Основы теории расчета магнитных цепей. М., 1964.

1.

Шоффа В. Н. Определение времени срабатывания герконового реле// Труды 2.

Московского Энергетического института. М., 1978.

Шоффа В. Н. Анализ магнитного поля магнитных систем с несколькими 3.

последовательными зазорами// Электромеханика. М., 1990.

Шоффа В. Н. Создание теории электрических аппаратов с магнитоуправляемыми 4.

контактами// Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1983.

Карабанов С. М, Майзельс Р. М. Магнитоуправляемые контакты (герконы) и 5.

изделия на их основе// Интеллект. М., 2011.

студент Евлахова Анастасия Викторовна студент Златина Евгения Александровна Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС УДК 621. ОРГАНИЗАЦИЯ И СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРУГИХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКОВ И МИКРОСЕНСОРОВ А.В. Евстахова, Р.Я. Лабковская, О.И. Пирожникова Рассматривается организация и структура программного комплекса (ПК) для автоматизированного проектирования упругих чувствительных элементов (УЧЭ) датчиков и микросенсоров. Представлены и описаны пакеты прикладных программ (ППП) такие, как VID, SAM, SS, MMZ. Исходные данные для работы ППП SAM, SS и MMZ выбираются из базы данных (БД) сформированной справочной информации и вводимых исходных параметров. Работа со всеми используемыми БД осуществляется с помощью системы стандартного программного обеспечения.

Ключевые слова: программный комплекс, упругий чувствительный элемент, пакеты прикладных программ, базы данных, математические модели Для формирования программного комплекса (ПК) автоматизированного проектирования УЧЭ датчиков микросенсоров следует учитывать ряд условий, от выполнения которых будет в значительной степени зависеть эффективность создаваемых алгоритмов расчета сложных конструкций, в частности, УЧЭ датчиков и микросенсоров. К числу этих условий относится стремление к формированию библиотеки из минимального набора конечных элементов различных типов при условии, что этот набор обеспечивает корректное формирование расчетной модели любой конструкции УЧЭ из выбранного для анализа класса датчиков систем управления. С помощью математического аппарата с учетом ряда требований, была разработана интегрированная программная система автоматизированного проектирования УЧЭ. ПК состоит из следующих ППП (рисунок): VXD - ввод исходных параметров, предварительная обработка данных, ввод критериев оптимизации, организация БД на диске, SAM - анализ и синтез математической модели (ММ) УЧЭ, SS - синтез и исследование УЧЭ, MMZ - моделирование положения каждого звена УЧЭ.

Ввод исходных данных осуществляется ППП VID в диалоговом режиме. Данный ППП определяет особенности каждой ММ и с учетом этого выдает рекомендации проектировщику. После используется ППП SAM, содержащий банк ММ, который позволяет с большей достоверностью определять математическое описание УЧЭ. Синтез модели производится исходя из условий оптимизации. ППП работает либо в диалоговом, либо в автоматическом режимах.


Результатом работы ППП является ММ, удовлетворяющая критериям качества и наиболее близко описывающая исследуемые УЧЭ. Кроме того, выдаются рекомендации для проектировщика о затратах времени и машинных ресурсов на решение задачи расчета тем или иным методом. ППП SS осуществляет автоматизированный синтез УЧЭ. Выбор и исследование соответствующих УЧЭ из базы данных алгоритмов происходит в диалоговом режиме. Спроектированные УЧЭ подвергаются последовательности тестирующих воздействий со всесторонним анализом результатов и выдачей их на устройства отображения информации. MMZ позволяет смоделировать положения каждого из звеньев УЧЭ. Учитывая, что усталостная прочность и износ гибких элементов УЧЭ существенным образом зависит от величины радиусов кривизны в соответствующих сечениях, необходимо рассмотреть несколько вариантов конструкции УЧЭ. Вычисляются углы поворотов каждого Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС элемента, радиусы кривизны по участкам, абсолютный угол поворота рабочего конца дистальной части УЧЭ, общее укорочение внутреннего периметра и удлинение наружного периметра гибкого конца УЧЭ, определение перемещений УЧЭ при действии на него усилий натяжений тросов, что позволяет определить линейные и угловые перемещения дистальной части УЧЭ, получить представление о величинах усилий, развиваемых в натяжных тросах при достижении необходимых значений перемещений. Нелинейные задачи с применением расчетных схем решаются методом последовательных нагружений с корректировкой матрицы жесткости и вектора нагрузки после каждого нагружения. Одновременно при каждом нагружении ищется деформированное состояние путем последовательных приближений. По измененным значениям матрицы жесткости и вектора внешней нагрузки определяется новое деформированное состояние конечно-элементной модели.

Методом последовательных приближений определяются перемещения узлов модели и усилия в тросах на всех участках. На заключительном этапе производится синтез программного обеспечения.

Исходные данные для работы ППП SAM, SS и MMZ выбираются из БД, сформированной справочной информации и вводимых исходных параметров.

Преимуществами ПК являются модульность построения программных средств, их структурированность, оверлейность загрузочных модулей, небольшой требуемый объем памяти, простота средств диалога с проектировщиком. Как видно из рисунка, в головной части ПК сосредоточены диспетчерские функции по управлению вычислительным процессом. Программа монитор последовательно запускает пакеты прикладных программ, которые, отработав, пересылают результаты расчетов в головную часть. ППП также могут работать автономно, вне связи с ПК, так как на этапе эксплуатации каждой подсистемы организуются независимые базы данных, доступные для записи только данной подсистеме, к которым, имеет доступ для чтения информации все подсистемы, а именно: для ППП VID - выборки исходных данных проектируемых УЧЭ, для ППП SAM - каталог моделей-претендентов, с указанием их качественных характеристик, для ППП SS - каталог синтезированных УЧЭ, с указанием их качественных характеристик, для ППП MMZ - перемещения узлов модели и усилия в тросах на всех участках. По результатам работы SAM, SS и MMZ заполняются каталоги моделей и УЧЭ.

На заключительном этапе работы ПК запускается программа CHOICE, анализирующая заполненные каталоги и принимающая окончательное решение о проектируемых УЧЭ. Работа данной программы основана на анализе критериев качества для каждого метода. Далее из банка алгоритмов выбираются соответствующие программные модули, написанные в общем виде, и объединяются в программную систему конкретной системы автоматизированного проектирования УЧЭ. Таким образом, автоматизирован весь процесс проектирования.

Таким образом, нами рассмотрены организация и структура программного комплекса для автоматизированного проектирования УЧЭ, Представлены и описаны пакеты прикладных программ такие, как VID, SAM, SS, MMZ, составляющие данный программных комплекс. Разработана математическая модель анализа управляемых УЧЭ с учетом силовой и геометрической нелинейностей, основанная на методе конечных элементов, применимом к упругим системам.

Разработана методика автоматизированного проектирования и исследования УЧЭ.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Рисунок – Иерархия программных модулей.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Литература 1. Лабковская Р.Я., Нечаев В.А., Нечаева Н.В., Пирожникова О.И. Математические модели чувствительных элементов линейного акселерометра в динамическом режиме // Сборник тезисов докладов VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, Выпуск 1. Труды молодых ученых / Главный редактор д.т.н., проф. В.О. Никифоров. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. – С. 138-139.

2. Ткалич В.Л. Надежность магнитоуправляемых контактов в системах управления.

Монография. // СПб, 2000, с. 100.

аспирант Евстахова Анастасия Владимировна аспирант, studsovet_itmo@mail.ru Лабковская Римма Яновна аспирант Пирожникова Ольга Игоревна УДК 537.523. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИОННЫХ ТРАЕКТОРИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРЯДА МОЛНИИ У ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ Д.В. Егоров Исследованы эффекты, происходящие в области разряда молнии, понимание которых важно для различных отраслей науки и техники. Рассмотрено влияние конфигурации и эволюции электромагнитного поля молнии на скорость синтеза биомолекул.

Ключевые слова: моделирование молнии, Simion, моделирование столкновений частиц, синтез биомолекул.

Одними из сильных природных факторов, оказывающих специфическое воздействие на окружающую среду, являются грозовые атмосферные электрические разряды. Даже при единичном разряде создается чрезвычайно большой поток мощности, выделяются десятки тераджоулей энергии. Такие разряды стимулируют большое количество малоизученных физико-химических реакций вблизи водной поверхности. Происходящие при атмосферных разрядах процессы мало изучены, но их знание необходимо для многих направлений науки и техники: вопросов обеспечения безопасности человека, экологии, геофизики, биофизики, биохимии, биологии, медицины, а также для науки о живых системах.

Целью данной работы было построение модели, позволяющей описывать динамику ионов в области разряда молнии около поверхности воды. Конкретными задачами, стоявшими перед данной моделью, были оценка объема, с которого ионы будут стягиваться к каналу молнии и определение высоты, на которой расстояние стягивания было бы максимальным. Моделирование изначально выполнялось для оценки влияния разряда молнии на скорость прохождения синтеза биомолекул в атмосфере ранней Земли. По результатам моделирования будут определены оптимальные условия проведения эксперимента [1].

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Разряд молнии начинается с лидерного процесса от облака к земле, за которым следует возвратный удар. Инженерные модели возвратного удара позволяют найти зависимость тока и плотности заряда от времени и высоты, не вдаваясь в подробности процессов, происходящих в молнии. Из данных инженерного моделирования плотности заряда видно, что в масштабах порядка метра плотность заряда молнии можно считать примерно постоянной [2], что делает возможным представление в программе Simion канала молнии во время возвратного удара в виде электрода. Для подробного описания картины молнии необходимо также знание временной эволюции лидера молнии. Исследованию лидерного процесса посвящено гораздо меньше работ, одной из которых является [3].

Отдельным вопросом является моделирование столкновений частиц. Температура в области разряда составляет порядка 1000 К, давление – около 10 атмосфер. Рассчитаем длину свободного пробега для иона в таких условиях как v v z 4 2r vn 4 2r 2 n.

Эта величина равняется примерно миллионным долям сантиметра. Легко увидеть, что для величин порядка метра (в работе рассматриваются именно такие масштабы) число столкновений будет равняться сотням миллионов для каждой частицы. Расчет столь большого числа столкновений трудоемкий во времени. В связи с этим нами была использована модель SDS, использующая статистику столкновений. Одним из ограничений данной модели является то, что экспериментальных данных по подвижности ионов в атмосфере ранней Земли не существует. По этой причине необходимо прибегнуть к определению подвижности частиц через модель столкновения жестких сфер 1/ 3e 2 K0 16 N0 kT.

В модели не учитываются многие факторы, такие как дипольные моменты ионов и кластеризация ионов.

Полученные данные использованы для написания программы на языке lua, работающей в системе Simion. В результате ее работы были получены траектории ионов, показанные на рисунке. Видно, что положительные ионы стягиваются к каналу молнии и фокусируются электрическим полем, что увеличивает скорость синтеза. Также была определено расстояние, с которого ионы притягиваются к каналу молнии, оно составило около 30 сантиметров для тяжелых ионов и около 50-60 сантиметров для протона. Это говорит о том, что объем, с которого ионы будут стягиваться к каналу молнии, будет достаточно большим, порядка 0,5 кубических метра. Полученные данные позволят оценить концентрации веществ, образующихся в области разряда.

В дальнейшем планируется применение этой модели для атмосферы современной Земли. В этом случае можно использовать экспериментальные данные подвижности ионов, что позволит добиться результатов моделирования, достаточно близких к реальности.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Литература 1. Цыбин О. Ю, Егоров Д. В. Масс-спектрометрия в исследовании природного синтеза биомолекул и происхождения жизни. // Материалы международной научно-практической конференции «ХL неделя науки СПбГПУ», 5-10 декабря 2011 года, СПб, СПбГПУ. Ч.IX. С.113—114.

2. Rakov V. A, M. A. Uman, Distribution of charge along the lightning channel: relation to remote electric and magnetic field and to return-stroke models. // Journal of geophysical research, Vol 102, No D6, P. 6987—7006, March 27, 3. Kumar. U., Nagabhushana G. R., Novel model of the simulation of lightning stepped leader. // Science, Measurement and Technology, IEE Proceedings - Volume: 147, Issue: 2, Рисунок – Траектории протонов в облаке паров.


Расстояние до канала молнии 38 см, T=1273 K, P=10 атм студент Егоров Дмитрий Владимирович УДК 681.3.019. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ А.И. Иванов, И.Б. Бондаренко Разработан алгоритм моделирования отказов невосстанавливаемых нерезервированных элементов с помощью генератора случайных чисел, имеющих DN распределение. Алгоритм реализован в среде MATLAB, и позволяет моделировать надежность такого класса элементов при различных исходных данных.

Ключевые слова: отказ, математическое моделирование, оценка надежности Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Существующие методики оценки (в соответствии с ГОСТ) показателей надежности по статистическим данным об отказах объектов требуют значительной статистики отказов, которой, как правило, не бывает. Чаще исследователям требуется производить оценки и прогнозировать показатели надежности объектов в условиях ограниченной статистики отказов. В этих условиях ориентация на статистические методы оценки показателей надежности объектов, к которым предъявляются высокие требования по надежности и безопасности, неприемлема [1].

На основании анализа существующих моделей надежности [2-4] получено, что лучше всего процессы деградации электронных изделий описываются двухпараметрическими моделями отказов, в частности DN-распределением.

Для того, чтобы рассчитывать и прогнозировать надежность технических элементов на основе двухпараметрических функций распределения наработки, необходимо знать среднюю наработку до отказа (MTTF) и коэффициент вариации этой наработки.

Коэффициент вариации процессов деградации изделия может быть определен априори на основе исследования как процессов разрушения (прочности, усталости, изнашивания и др.), так и статистических данных об отказах при испытаниях и эксплуатации изделий-аналогов. Установлено, что для всех электротехнических изделий коэффициент вариации имеет значение в диапазоне 0,5-1,2 [1].

Допустим, на испытания поставлено N элементов. Элементы являются нерезервированными и во время испытаний не восстанавливаются. В результате испытаний на момент контроля не было зафиксировано отказов.

Вычисляют нижнюю границу вероятности отсутствия отказа испытываемых (эксплуатируемых) элементов за интервал испытаний (эксплуатации) tu по формуле [5]:

1/N (1-q), P(t u ) = где q=0,6 – доверительная вероятность оценки искомого параметра Т0 (MTTF), соответствующая двустороннему доверительному интервалу;

N – число элементов, поставленных на испытания, шт;

tu – время испытаний, ч.

Вычисляют нижнюю доверительную границу параметра T0 для рассматриваемой схемы испытаний (эксплуатации), решая уравнение:

T t 2 T t P(tu ) Ф 0 exp 2 Ф 0, v T t v v T 0t 0 где t – время наработки до отказа, ч;

T0 – нижняя граница среднего времени наработки на отказ;

v – коэффициент вариации;

Ф(x)-функция нормированного нормального распределения.

При установленном значении P(tu) из последнего уравнения получают решение (оценку нижней доверительной границы параметра T0) в следующем виде:

t T0 tu K1(P;

v) x(1 P(tu );

v) Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС где K1(P,v) - поправочный коэффициент, учитывающий эмпирическую вероятность x(1 P(tu );

v) отсутствия отказа;

– относительная наработка (x=tu/T0) определяется при решении уравнения:

x 1 2 x F Ф exp 2 Ф v x v v x Используя оценку T0, соответствующую доверительной вероятности q, определяют точечную оценку параметра, решая следующее уравнение относительно ~ ~ T 0 T 0 2 T 0 T 0.

q Ф exp 2 Ф v v T 0 T ~ ~ v T0T Решением уравнения относительно является следующее выражение:

~ T T0 T 0 K 2 (q;

v) x(1 q;

v) где K2 (q, ) – поправочный коэффициент, учитывающий распределение наработки.

Таким образом, точечная оценка параметра T0 имеет вид:

~ T 0 tu K1(P;

v)K 2 (q;

v) Используя рассчитанную среднюю наработку на отказ и коэффициент вариации, моделируем время наработки элемента на отказ с помощью генератора случайных чисел, имеющего DN-распределения. Блок-схема моделирования отказов представлена на рис. 1.

На основе нормального распределения генерируется вероятность отказа элемента и, решая уравнение 8 относительно t, рассчитывается его наработка на отказ.

~ ~ T 0 t 2 T 0 t P Ф exp 2 Ф ~ v v T t ~ v T0 t Алгоритм реализован в среде MATLAB. На рис. 2 приведены результаты моделирования отказов для выборки из 4 и 20 элементов при условии отсутствия отказов за время проведения испытаний равному 500 ч и коэффициенте вариации v=1.

Таким образом, разработан алгоритм моделирования отказов невосстанавливаемых нерезервированных элементов с помощью генератора случайных чисел, имеющих DN распределение. Алгоритм реализован в среде MATLAB и позволяет моделировать надежность такого класса элементов при различных исходных данных.

Литература 1. Стрельников В.П. К оценке параметров формы DN-распределения в условиях единичных отказов// Математичнi машини i системи. – 2012. - №1. – С. 189-193.

2. Погребинский С.Б. Проектирование и надежность многопроцессорных ЭВМ / С.Б.

Погребинский, В.П. Стрельников. – М.: Радио и связь, 1988.-168с.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС 3. Стрельников В.П., Федухин А.В. Оценка и прогнозирование надежности электронных элементов и систем. – К.: Логос, 2002. – 486 с.

4. ГОСТ 27.005-97. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Модели отказов. Основные положения. – Введ. 01.01.99. – К.:изд. Госстандарта Украины, 1999. – 45с.

5. Надежность и эффективность в технике: Справочник: В 10 т. / Под ред.

В.С.Авдуевского и др. – М.: Машиностроение, 1989. – Т.6. – 376 с.

Рисунок 1– Блок-схема генератора наработки до отказа Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС а) б) Рисунок 2– Результаты моделирования отказов для выборки из 4 (а) и 20 (б) элементов соискатель Иванов Алексей Иванович к.т.н.. доцент, igorlitmo@rambler.ru Бондаренко Игорь Борисович Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС УДК 621.391. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЙ Б.А. Крылов, М.Б. Крылов Описывается система автоматизированного проектирования (САПР) предметно ориентированных процедур обработки и анализа двумерных полутоновых изображений.

Ключевые слова: САПР, обработка изображений, газоразрядная визуализация Основной задачей программной обработки и анализа изображений является извлечение заложенной в них информации об объектах, явлениях или процессах, протекающих в поле изображения. Данная задача характеризуется большим объемом обрабатываемых данных, причем обработку информации необходимо выполнить за приемлемый промежуток времени и с максимальной точностью. Решение данной задачи в различных областях науки и техники для исследования объектов самой разнообразной природы (от кремниевых пластин в микроэлектронике и до биологических жидкостей в медицине) требует разработки методов и алгоритмов обработки и анализа изображений, учитывающих специфические особенности конкретной предметной области.

Все это делает необходимым создание библиотеки программ, ориентированных на решение определенных практических задач. Отсюда возникает проблема выбора наилучшего алгоритма на основе введенных критериев с целью формирования оптимальной процедуры решения конкретной задачи. Все выше изложенное делает актуальной разработку системы автоматизированного проектирования предметно-ориентированных процедур обработки и анализа изображений.

Формально процедуру решения задачи обработки и анализа изображения можно представить следующим образом [1]. Пусть I - истинное (исходное) изображение. Процесс получения, формирования, дискретизации и т.д. можно рассматривать как передачу истинного изображения по каналу с помехами. В результате предметом анализа служит не истинное, а реальное наблюдаемое изображение I*. В процессе анализа последнее должно быть классифицировано, т.е. должен быть определен его прототип в классе эквивалентности Кi, либо на наблюдаемом изображении I* следует обнаружить регулярности заданного вида IR. Таким образом, можно определить для множеств {I}, {I*} и {IR}, где {I} =iKi, преобразования: формирования (обработки) {TF} и анализа {TA} изображений:

TF : I I* TA : I* IR Тогда обработка и анализ изображений сводится к определению на множестве {I} систем преобразований {TF} и {TA}.

Такая постановка задачи позволяет определить процедуру автоматизированной обработки и анализа изображений как последовательность операций, характеризующуюся фиксированной структурой процесса, конкретная реализация которого зависит от целей и типа анализа, предметной области, характера задачи, физических реальностей объекта, способов получения и формирования изображения, обстоятельств, этим процессам сопутствовавших.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Можно выделить следующие основные этапы решения задачи.

Синтез модели наблюдаемого изображения – т.е. получение изображения, пригодного для последующей обработки и анализа.

Автоматизированный синтез процедуры решения задачи с учетом предметной области, целей и задачи анализа.

Фильтрация изображения – предварительная обработка исходного изображения, которая преследует цель выделить полезные составляющие сигнала изображения на фоне неизбежного шума и тем самым привести изображение к некоторому стандартному представлению.

Синтез формализованного представления изображения.

Формирование заключения.

Структура САПР обработки и анализа двумерных изображений с использованием предметно-ориентированных процедур показана на рисунке [2].

Здесь P={P1,P2,…,Pn} –процедуры реализующие преобразования {TF} и {TA}.

O={O1,O2,…,On,O1`,O2`,…On`} – множество операций из которых строятся процедуры.

В состав программного обеспечения входят:

управляющая подсистема – комплекс программ построения оптимальных маршрутов проектирования, ее функционирование осуществляется, как в автоматическом, так и в интерактивном режимах;

система управления базами данных;

библиотека проектных операций, реализующих проблемную ориентацию САПР.

Управляющая подсистема САПР представляет собой комплекс программ построения оптимальных маршрутов проектирования, осуществляет оптимальный выбор (по ряду критериев) проектных операций для решения поставленных проектных задач, определяет порядок их выполнения, обеспечивает информационную совместимость операций в цепочке. Оптимальность понимается в смысле минимизации времени и максимизации качества решения задач, имеющимся в составе САПР набором проектных операций;

достижения информационной совместимости с минимальными потерями или минималь ными запросами дополнительной информации. Это комплекс программных средств, в диалоговом режиме поддерживает следующие функции:

управление процессом проектирования на основе ввода и коррекции входного задания;

формулирование заданий на запуск подсистем, процедур или операций;

обмен информацией с банком данных (содержащим характеристики проектных операций для формирования оптимального маршрута проектирования в соответствии с заданием).

Указанные свойства управляющей программы обеспечивают инвариантность САПР к составу программного обеспечения, ее адаптируемость к классу проектных задач.

Адаптация осуществляется средствами банка данных, поскольку именно там хранится информация о проектных задачах, свойствах и характеристиках проектных операций.

Опыт создания САПР такого класса свидетельствует о том, что эффективным является применение систем знаний или экспертных систем, способствующих выполнению функций принятия решений в сложных процессах обработки и анализа изображений.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Данный подход реализован в программном комплексе «ГРВ Технология». На его основе разработан ряд модификаций программно-аппаратных комплексов для исследования параметров газоразрядного свечения объектов различной природы.

Комплекс используется для исследования энергоинформационного обмена в биологии и медицине, для анализа структуры различных объектов в технике и криминалистике.

Программно-аппаратный комплекс сертифицирован комитетом по новой медицинской техники МЗ РФ и выпускается серийно, внедрен в медицинских и исследовательских центрах России, Англии, Германии, США, Финляндии, Швеции.

Рисунок – Структура САПР обработки и анализа двумерных изображений с использованием предметно-ориентированных процедур Литература 1. Крылов Б.А. Автоматизированное проектирование предметно-ориентированных процедур обработки и анализа двумерных ахроматических изображений // Вестник Сев. Западного отд. Академии медикотехнических наук РФ. Выпуск 4. СПб, 2001., 16 с.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС 2. Гатчин Ю.А., Крылов Б.А., Коротков К.Г. Автоматизированный измерительно вычислительный комплекс регистрации и анализа газоразрядного свечения // Известия ТРТУ, Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003, №2(31).

к.т.н.. доцент, krylovb@mail.ru Крылов Борис Алексеевич студент Крылов Михаил Борисович УДК: 681. МЕТОДИКА ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В ALTIUM DESIGNER О.В. Кузнецова, Е.Б. Романова Рассмотрена методика трехмерного моделирования печатной платы с использованием импорта данных о плате из САПР P-CAD. Получены трёхмерные модели печатной платы. Сделан вывод о применении разработанных моделей и дальнейшей перспективе исследования данной темы.

Ключевые слова: печатная плата, САПР, трёхмерная модель, экструзия.

В настоящее время трёхмерное моделирование приобретает все большее значение.

Особую роль в современных САПР имеет трёхмерная модель (3D-модель) электронного изделия (ЭИ). 3D-модель позволяет описывать изделие более полно по сравнению с двухмерной моделью (2D-модель). Использование 3D-модели дает следующие преимущества: наглядность;

удобство разработки и быстрота модернизации;

автоматизированные инженерные расчеты;

ассоциативность, т.е. автоматическое внесение изменений во все составляющие электронного описания изделия при изменении какого либо из компонентов изделия [1].

В качестве печатной платы (под печатной платой понимается плата с установленными на ней электронными компонентами) была использована основная плата весового дозатора (ОП ВД). Весовой дозатор - это устройство, предназначенное для дозировки сыпучих продуктов (используется в пищевой промышленности).

Основная плата весового дозатора была разработана в системе P-CAD, наиболее популярной в России среди САПР печатных плат (ПП). Для использования данных в системе Altium Designer была произведена операция импорта топологии ПП из системы P CAD [2]. На рис. 1. показана топология ОП ВД в системе Altium Designer.

В системе Altium Designer были разработаны два метода 3D-моделирования ПП:

метод формирования 3D-модели посредством экструзии;

метод использования готовых 3D моделей корпусов в формате STEP. Результатом применения разработанных методов 3D моделирования являются две 3D-модели ОП ВД: упрощенная 3D-модель ПП и реалистичная 3D-модель ПП.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Рисунок 1 –Топология основной платы весового дозатора в системе Altium Designer Для построения упрощенной 3D-модели ПП был использован метод формирования габаритных моделей по заданной высоте компонента в виде параллелепипедов. Метод экструзии осуществлялся с помощью команды «Manage 3D Bodies for Components on Board». В окне команды создаются 3D-модели всех электронных компонентов ПП. 3D модель конструктива ПП в системе Altium Designer формируется автоматически по заданной толщине платы (по умолчанию 1,5 мм). В результате получается упрощенная 3D-модель печатной платы (рис. 2).

Рисунок 2 – Упрощенная 3D-модель ПП в системе Altium Designer В ходе разработки 3D-модели платы дозатора при формировании 3D-моделей корпусов ЭК наиболее часто были использованы команды: «Shape created from bounding rectangle on TopOverlay» (создание формы по границам прямоугольника в слое TopOverlay) и «Polygonal shape created from primitives on TopOverlay» (создание многоугольной формы из примитивов в слое TopOverlay).

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС Для построения реалистичного изображения 3D-модели ПП был использован метод добавления к посадочному месту готовых 3D-моделей корпусов в формате STEP.

Добавление STEP-модели к посадочному месту осуществляется в библиотеке посадочных мест с помощью панели «PCB Library». Основной командой является команда «3D Body».

3D-модели корпусов ЭК в формате STEP можно найти готовые в поисковой сети «Интернет» либо создать в какой-нибудь из САПР. 3D-модели резисторов, конденсаторов и микросхем, используемых на ПП в формате STEP, найдены в поисковой сети интернет [3].

3D-модели разъемов были созданы в машиностроительной САПР КОМПАС-3D и сохранены в формате STEP. В результате добавления имеющихся 3D-моделей получается реалистичная 3D-модель ПП (рис. 3) Методика трехмерного моделирования ПП в системе Altium Designer иллюстрирует результаты, приводящие к построению упрощенной и реалистичной 3D-моделей ПП.

Реалистичная 3D-модель ПП является более наглядной и воспринимается легче, чем модель, полученная посредством экструзии.

Разработанные 3D-модели платы могут использоваться для проектирования 3D конструкции ВД в машиностроительных и электротехнических САПР, для 3D моделирования кабелей и жгутов в электротехнических САПР (для соединения плат между собой и с внешними устройствами), а также при решении таких задач как сквозное проектирование ЭИ в едином информационном пространстве и при формировании прототипов деталей и конструкций ЭИ.

Применение на практике 3D-моделей ПП позволит значительно увеличить скорость разработки изделий, а также повысить качество электронных устройств (уменьшить коэффициент плотности монтажа, увеличить коэффициент эргодизайна средств управления, увеличить угол обзора средств индикации и др.).

Рисунок 3 – Реалистичная 3D-модель ПП в системе Altium Designer При использовании разработанной методики в системе Altium Designer появляется возможность автоматизированного контроля по высоте установки компонентов друг под другом и автоматизированного контроля установки высоких электронных компонентов в корпус (компонент поверхностного монтажа можно расположить под штыревым компонентом, устанавливаемым на печатную плату с зазором).

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПБКС В качестве дальнейшей перспективы исследования данной темы можно рассматривать получение реалистичных моделей всех ЭК печатной платы, разработку рекомендации по применению разработанной методики, а также ее дальнейшее усовершенствование.

Литература 1. Bao Z. Rechneruntersttzte Kollisionsprfung auf der Basis eines B-rep/Polytree/ CSG Hybridmodells in einem integrierten CAD/CAM-System. Dsseldorf: VDI Verlag 2000.

187 s.

2. Романова Е.Б. Импорт проектов из P-CAD в Altium Designer// Инструменты APM// САПР и графика. – М., 2012. - №3. C. 70-72.

3. Классификация документов [Электронный ресурс] / Библиотека 3D компонентов (Solid Works, STEP)/cad-design.ru – М., [2012]. – Режим доступа: http://www.cad design.ru/downloads/library.html, свободный. - Загл. с экрана.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.