автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Информационная система поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров

На правах рукописи

Павлов Александр Юрьевич

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЬЕЗОСКАНЕРОВ.

Специальность 05.13.12 — Системы автоматизации проектирования (приборостроение)

Специальность 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления (приборостроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ивашов E.H.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Глазунов В.А.

кандидат технических наук Земсков О.В.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт систем

управления волновых процессов и технологий Министерства образования и науки Российской Федерации (НИИ СУВПТ)

Защита состоится 28 декабря 2006 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 217.047.01 в Федеральном Государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования» (ФГУП НИИ АЭ) по адресу: 105187, г. Москва, ул. Кирпичная, д. 39-41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП НИИ АЭ.

Автореферат разослан 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 217.047.01, кандидат технических наук Л.И. Мартинова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные технологии замедляются не столько отсутствием научных достижений и инженерных идей, сколько сроками и не всегда удовлетворительным качеством их реализации при конструкторско-технологической разработке. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие элементов автоматизированных систем проектирования нанотехнологических объектов, в том числе таких объектов как пьезосканеры.

Микроминиатюризация изделий и повышение качества во многих областях науки и техники поставили задачу обеспечения сверхточного позиционирования функциональных механизмов при выполнении установочных перемещений, в том числе по нескольким координатам одновременно. Сверхмалая с точки зрения механики длительность процессов в автоматизированном технологическом и исследовательском оборудовании (от 100 мс до 0,1 мс и менее) предъявляет жесткие требования и к динамическим параметрам модулей линейных перемещений. При этом во многих случаях эти модули должны работать в вакуумной среде, которая создает проблемы даже для обычных диапазонов позиционирования.

В современном технологическом и исследовательском оборудовании используются различные типы устройств прецизионных перемещений, в частности, устройств на пьезопреобразователях, пьезосканеры, отличительной чертой которых является их безынерционность. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии в механическую.

Для пьезосканеров характерны: микроперемещения с погрешностью не более ±0.1 нм, высокая чувствительность и плавность перемещений, высокое быстродействие (постоянная времени пьезосканера не более 0.2 мс), возможность реверсивных перемещений. При работе пьезосканер не нагревается и тем самым не влияет на точность перемещения.

Широкое внедрение таких пьезосканеров сдерживается сложностью их проектирования и отсутствием способов оценки конструкции на отдельных стадиях проектирования.

Важным моментом применения пьезосканеров в прецизионном оборудовании является линейная зависимость их перемещения от приложенного напряжения, то есть простота в управлении процессом перемещения.

Проблемам моделирования, проектирования и функционирования пьезоэлектрических систем сверхточного позиционирования посвящены работы российских, советских и зарубежных авторов: Быкова В.П., Корячко В.П., Курейчика В.М., Маничева В.Б., Норенкова И.П., Распопова В.Я., Петренко А.И., Семенова О.И., Львова Б.Г., Крайнева А.Ф., Кизилова А.Н., Глазунова В.А., Ларичева О.И., Советова Б.Я., Яковлева С.А., Фролова К.В., Лавриненко В.В., Карташева И.А., Вишневского B.C., Бараускаса P.A., Кульвелеса Г.П., Рагульскиса K.M., Джагутова Р.Г., Ерофеева A.A., Смирнова А.Б., Уланова В.Н., Аветисяна Д.А., Башмакова И.А., Трудоношина В.А., Пивоваровой Н.В., Алексеева О.В., Чулкова В.П., Месоровича М., Слободина

М.Ю., Царева Р.Ю., Подиновского В.В., Ногина В.Д., Озерного В.М., Графа М.Г., Капустина Н.М., Быкова В.А., Михайлова В.П., Васильева Г.Н., Агейкина Д.И., Костиной E.H., Кузнецовой H.H., Чаплыгина Ю.А., Gallacher B.J., Burdess J.S., Harris A.J., McNie M.E., Breng U., Gutmann W., Hafen M., Handrich E., Leinfelder P., Ryrko В., Spahlihger G.

Автоматизированная система проектирования пьезосканеров может играть роль мощного средства для создания пьезосканеров, эффективное применение которого невозможно без разработки комплекса методических указаний и инструкций, используемых на каждом этапе и регламентирующих их последовательность.

Создание автоматизированной системы проектирования пьезосканеров невозможно без создания информационной системы поддержки принятия решений на каждом этапе проекта.

Таким образом, разработка элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров является задачей актуальной и своевременной.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров, позволяющих сократить время их создания, производить оценку качества пьезосканеров по обобщенному критерию качества, решать многокритериальную задачу принятия решения при выборе оптимального пьезосканера, оценивать надежность системы, состоящей из многофункциональных модулей, рассчитывать параметры пьезосканеров при заданных исходных данных с учетом требований, предъявляемых к прецизионным системам перемещения и создавать новые виды пьезосканеров, удовлетворяющих требования, предъявляемые к прецизионному оборудованию и оборудованию точного приборостроения.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующий комплекс исследований:

1. Провести аналитические исследования в области САПР пьезосканеров.

2. Разработать модель многокритериальной задачи принятия решений при многоатрибутивном выборе пьезосканера.

3. Разработать теоретический подход к решению задач создания элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

4. Разработать математическую модель формирования наноперемещений пьезосканера с учетом крип-эффекта.

5. Экспериментально исследовать зависимость значений параметров пьезосканера от его геометрии и нагрузок, приложенных к нему.

6. Создать алгоритмы и пакет прикладных программ, которые составляют основу элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

7. Выполнить синтез алгоритмов поиска технических решений пьезосканеров и на их базе предложить технические решения пьезосканеров.

Методы исследования.

В качестве методов исследования в работе используются положения теории систем, теории множеств, теории принятия решений, морфологический анализ-синтез уже известных пьезосканеров в приборостроении. Общей методологической основой всех исследований является системный подход.

Научная новизна:

1. Предложена обобщенная математическая модель пьезосканера.

2. Метод снижения крип-эффекта в пьезосканерах, основанный на применении стратегии дополнительного энергопитания.

3. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений и произведен многоатрибутивный выбор пьезосканера.

4. Произведена оценка надежности системы из многофункциональных модулей и оценка качества пьезосканеров.

5. Разработаны элементы автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

Практическая значимость.

1. Разработаны алгоритмы автоматизированного поиска технических решений пьезосканеров.

2. Выполнен синтез технических решений пьезосканеров, соответствующих критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

3. Создан программный продукт по расчету основных параметров пьезосканеров (Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006610179).

4. Разработана база знаний по пьезосканерам, входящая в основу информационной системы поддержки принятия решений при их проектировании.

Достоверность результатов. Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых подходов и методов, а также сравнением с теоретическими данными, известными в литературе и полученными автором.

Реализация и внедрение результатов работы.

Теоретические и практические результаты используются в учебном процессе МИЭМ и в практике системного конструирования для производства материалов и приборов электронной техники в НИИ микроэлектроники и информационно — измерительной техники, в НИИ систем управления, волновых процессов и технологий.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель пьезосканера, позволяющая учитывать и компенсировать крип-эффект на основе стратегии дополнительного энергопитания.

2. Математическая модель многокритериальной задачи принятия решений и методика применения этой модели при практической реализации элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

3. Обобщенный критерий оценки качества пьезосканера.

4. Информационная система поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров.

5. Синтез моделей и алгоритмов автоматизированного поиска технических решений пьезосканеров.

6. Структура процесса автоматизированного проектирования пьезосканеров.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции МГИЭМ для молодых ученых и специалистов 2005, 2006; на Международных научно-технических конференциях "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы" и "INTERMATIK - 2006".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 патента РФ на полезные модели, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, заключения, списка литературы и приложения.

Работа изложена на 188 страницах, включая акты внедрения и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, определены цель и задача работы, сформулированы научная новизна, основные научные положения, выносимые на защиту, и практическая значимость работы.

В первой главе проведены обзорно-аналитические исследования в области систем автоматизированного проектирования пьезосканеров.

Так как современные технологические объекты - это сложные системы с иерархической структурой, состоящие из большого количества взаимосвязанных блоков, то в данной главе рассмотрены основные понятия и представления о проектировании основного элемента прецизионного оборудования (пьезосканера) и математическое моделирование в автоматизированных системах проектирования.

Вторая глава посвящена разработке теоретического подхода к решению задач создания элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров. Необходимым условием существования автоматизированной системы проектирования пьезосканеров является создание информационной технологии проектирования пьезосканеров на этапах предварительной разработки.

Сформулирована задача разработки структуры информационной технологии пьезосканеров (ПС) на ранних этапах проектирования. Основу информационной технологии составляют методы проектирования и программно-технологические средства, объединенные в технологическую цепочку и обеспечивающие сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации. Программным средством, способным решать

указанные выше задачи, должна стать проблемно-ориентированная автоматизированная система комплексного анализа конструкций ПС, которая будет инструментарием проектировщика в рамках предлагаемой информационной технологии.

Процесс автоматизированного проектирования ПС должен в себя включать следующие этапы:

1. Попек принципиальных проектных решений.

2. Разработка эскизного варианта конструкции и его оптимизация.

3. Уточнение и доработка выбранного варианта конструкции, выполнение полного детального расчета.

4. Разработка полного комплекта чертежей.

Для решения проблем проектирования ПС необходима информационная технология, которая позволит:

- обеспечить высокий уровень проектирования пьезосканеров за счет использования специального математического аппарата;

- повысить качество выполнения чертежа и возможность его многократного использования;

- уменьшить время на доработку конструкции за счет сокращения времени расчетов при проектировании;

- сократить сроки разработки конструкции за счет снижения затрат времени и средств на тестирование и усовершенствование прототипов;

- обеспечить интеграцию процесса проектирования ПС в единую систему автоматизированного проектирования сложного оборудования, составной частью которого является пьезосканер.

В тех случаях, когда оценка свойств систем по технологическим показателям невозможна или недостаточно полная, прибегают к оценке и сравнению вариантов проектируемых систем по совокупности показателей их свойств. Но оценка системы по совокупности показателей имеет относительный характер. Такая оценка может быть использована только для сравнения вариантов систем и выбора наилучшего в некотором смысле варианта. Задача принятия решения при сравнении вариантов проектных решений может быть отнесена к классу задач индивидуального принятия решений в условиях определенности при наличии многих показателей, то есть к классу многокритериальных задач.

Моделью многокритериальной задачи принятия решения в дальнейшем будем называть упорядоченную шестерку

С = (5, Р, Г),

где 51— множество решений (альтернатив, вариантов пьезосканеров); X — множество показателей; / — отображение множества вариантов в множество векторных оценок; Ь — множество постановок (типов) задач сравнения вариантов; Р — система предпочтений лица, принимающего решение; V — множество возможных правил выбора решения (решающих правил).

Раскроем содержание элементов модели.

Множество 5 представляет собой совокупность вариантов пьезосканеров, каждый из которых способен решить поставленную задачу управления, т.е.

ведет к достижению поставленной задачи. Обычно в задаче проектирования систем управления множество вариантов конечно и формируется в результате усилий проектировщиков системы. Упорядочению процедуры генерирования вариантов способствует построение дерева решений. Некоторой формализацией формирования множества вариантов является метод морфологического анализа. Этот метод основан на возможности разбиения проектируемой системы на ряд независимых подсистем, для каждой из которых имеется несколько способов реализации. Вариант построения системы возникает, если объединить в один набор по одной реализации каждой подсистемы. Получившиеся при этом недопустимые сочетания различных подсистем исключаются из анализа.

В многокритериальной задаче принятия решения качество варианта оценивается совокупностью показателей Хи Х2, ..., Хт (т> 2), которые, как считается, полностью характеризуют систему при сравнении вариантов. К таким показателям относятся динамические, надежностные, ресурсные, технологические и др. Существенным при формировании набора показателей X является требование различимости уровней (интенсивности) присущих вариантам свойств, определяемых показателем. Интенсивности свойств вариантов могут изменяться дискретно или непрерывно. Для измерений степени выраженности свойства разрабатывается оценочная шкала показателя, представляющая собой множество оценок {г},В дальнейшем используем для обозначения шкалы тот же символ, что и для обозначения показателя, - X). Шкалы, образующие множество X могут быть числовые и нечисловые (вербальные), а те и другие могут относиться к различным типам. Наименее совершенной шкалой показателей, применяемых в многокритериальных задачах, является порядковая шкала. Показатели, имеющие порядковую шкалу, называются качественными. Значения качественного показателя имеет смысл сравнивать только по отношениям «больше», «меньше», «равно» — они сохраняются при монотонных преобразованиях.

Математическая модель пьезосканера является главным элементом системы автоматизированного проектирования.

Рассмотрим пьезоэлектрический элемент (рис. 1) поперечного сечения Бо, закрепленный одним концом на неподвижном основании, первоначальный размер ¡о которого изменяется под действием электрического поля Е в направлении действия поля на значение А, и перемещающий исполнительный орган массой то, сочлененный с его свободным концом. Кроме исполнительного органа перемещаются также элементы объема активной части ПС, масса которого ш* чаще всего меньше, чем масса исполнительного органа. При этом инерционностью перемещающихся элементарных объемов ПС можно пренебречь, либо, имея в виду, что ПС закреплен одним концом и эта его часть не принимает участия в движении, можно уточнить значение суммарной приведенной подвижной массы включив в нее кроме массы

исполнительного органа то и часть массы ПС ш*.

Рис. 1. Пьезоэлектрический элемент.

Основное динамическое усилие в рассматриваемом случае действует на ПС также в направлении приложенного поля, поэтому для описания пьезоэффектов можно воспользоваться уравнением

Р = -с1п<т + £0хЕ, (1)

где Р — поляризованность пьезоэлемента, о— механическое напряжение в пьезоэлементе, е0=8,85'10*12 (Ф/м) — электрическая постоянная, % — диэлектрическая восприимчивость пьезоматериала, Е — напряженность поля. Из уравнения обратного пьезоэффекта получим

АГС0

= с1нУ80Е-З0<Т

(2)

где А - деформация пьезоэлемента, У - модуль упругости, Бо -поперечное сечение пьезоэлемента, 1о — первоначальная длинна пьезоэлемента.

Учитывая условие равновесия сил и воспользовавшись уравнением для тока смещения в диэлектрике, получим передаточную функцию ПС, управляемого от источника ЭДС:

КП / К у

1 +

Я,

С +^

0 к,

к Ко

р+

\кг

клл

С —

0 V

Ку

Р +явтс0

±Р3

(3)

'У

Выражение (3) показывает, что в ПС кроме демпфирования, обусловленного внутренними диссипативными процессами, имеет место также демпфирование, связанное с прямым пьезоэффектом. Данная модель не учитывает крип-эффект, свойственный пьезокерамике.

В диссертации предложена математическая модель, учитывающая и позволяющая компенсировать крип-эффект. Суть состоит в следующем. X

/ / / /

Рис. 2. Приближенная модель пьезосканера.

Проведем приближенную аналогию, рассмотрев пьезосканер как груз, закрепленный на неподвижном основании пружиной с жесткостью к.

В качестве модели системы с одной степенью свободы рассмотрим тело массой т, удерживаемое упругой связью с жесткостью к (рис. 2). На тело действует вынуждающая сила:

Рви=аМ=Си/с1, (4)

где С - емкость, с/— пьезомодуль, и — управляющее напряжение.

АI

гВц можно также записать как Рш = а5 = "

/

-ЕБ

С-и Д/„

Е-Б

Д/„„. =

С-и-1

эта формула связывает

с! I </•£■£

механические и пьезоэлектрические свойства материала.

В качестве времени выхода пьезосканера в нужную точку возьмем четверть периода (Т/4) гармонической функции. Это время соответствует максимальному значению функции, в которое она выходит за это период.

Таким образом, чтобы за меньший интервал времени выйти на нужную величину, нужно подать скачек напряжения за этот интервал и вернуть значение напряжения на тот уровень, который обеспечивает эту величину приращения.

Третья глава посвящена методам выбора оптимальных параметров пьезосканеров для приборостроения и оценке их надежности.

Процесс оптимизации лежит в основе всей инженерной деятельности, поскольку функции специалиста состоят в том, чтобы, с одной стороны, проектировать новые, более эффективные и менее дорогие технические системы, а, с другой стороны, разрабатывать методы повышения качества функционирования существующих систем. В практической деятельности часто из многих возможных решений задачи необходимо выбрать оптимальное.

Любой оптимизируемый объект схематично можно представить следующим образом (рис. 3) .

ъ

X

Объект

оптимизации

и

На рис. 3. обозначено: У - выходы объекта; X - контролируемые входные параметры; и - регулируемые входные параметры (управляющие параметры); Ъ - неконтролируемые воздействия;

При постановке конкретных задач оптимизации критерий оптимальности должен быть записан в виде аналитического выражения. В том случае, когда случайные возмущения невелики и их воздействие на объект можно не учитывать, критерий оптимальности может быть представлен как функция входных, выходных и управляющих параметров:

Я=ЩХ,, Х2,...,Хм, У,.У2.....У№ им,..., и») (5)

Так как У=/(V), то при фиксированных значениях X можно записать:

я=я(ио.

При этом всякое изменение значений управляющих параметров двояко сказывается на величине /?:

- прямо, т.к. управляющие параметры непосредственно входят в выражение критерия оптимизации;

- косвенно - через изменение выходных параметров процесса, которые зависят от управляющих.

Если же случайные возмущения достаточно велики и их необходимо учитывать, то следует применять экспериментально-статистические методы, которые позволят получить модель объекта в виде функции которая справедлива только для изученной локальной области. Тогда критерий оптимальности примет следующий вид:

К=Я(Х,й). (6)

В принципе, для оптимизации вместо математической модели можно использовать и сам объект, однако оптимизация опытным путем имеет ряд существенных недостатков:

а) необходим реальный объект;

б) необходимо изменять технологический режим в значительных пределах, что не всегда возможно;

в) длительность испытаний и сложность обработки данных.

Наличие математической модели (при условии, что она достаточно надежно описывает процесс) позволяет значительно проще решить задачу оптимизации аналитическим либо численным методами.

Рассмотрим один из методов многомерной оптимизации — метод наискорейшего спуска (метод первого порядка). В методе наискорейшего спуска желательно использовать рассмотренное свойство направления градиента. Поэтому, если мы находимся в точке х1 на некотором шаге процесса оптимизации, то поиск минимума функции осуществляется вдоль направления -Л/(х,). Данный метод является итерационным. На шаге / точка минимума аппроксимируется точкой х,. Следующей аппроксимацией является точка

здесь Л, - значение Л, минимизирующее функцию

<Р ЛА/(х;)].

Значение может быть найдено с помощью одного из методов одномерного поиска (например, методом квадратичной интерполяции).

Проектирование систем с использованием пьезосканеров (ПС) связано с расчетом потенциального уровня надежности возможных вариантов их реализации. Отказ пьезомодулей, входящих в пьезосканер, приводит либо к потере способности выполнения всех его функций одновременно, либо только одной функции.

Задача формируется следующим образом. Пусть ПС, выполняющий функцию состоит из т многофункциональных пьезомодулей

(МФПМ), каждый из которых в исходном состоянии выполняет множество

функций {/¡/г, .../„}. Для каждого прецизионного оборудования обозначим через Ф] совокупность пьезомодулей, задействованного при выполнении функции//. В общем случае множества Ф1г Ф2,Ф„ могут пересекаться, что приводит к взаимозависимости событий потери способности прецизионного оборудования выполнять различные функции. По виду пересекаемости множеств Ф/, Ф2,—, Ф„ выделим следующие структуры МФПМ:

(3)(Ф, (7)

Ф] =0]; (8)

Ф) =П]; (9)

где £.М,Ы= {1,2,3

Условием работоспособности ПС является способность выполнения функции Р={/1,/2,—,/п}- При этом каждая функция /СР должна выполняться хотя бы одним МФПМ, а время ожидания обслуживания запросов на выполнение функций /СР должно быть не больше заданного предельно допустимого значения. Надежность ПС определим по вероятности безотказной работы.

Для МФПМ вида (8) вероятность безотказной работы ПС Р оценивается

как:

Ы ¡*1

(10)

где Р $ ... у/«) — вероятность того в ПС может быть выполнена хотя бы одна функция из множества в функций {fi.fi, ■■■,/,};

Для МФПМ вида (9) вероятность безотказной работы ПС вычислим как

^ = П[1-(1-л)*], (11)

*=1 /=1

где рп — вероятность безотказной работы пьезомодулей, составляющего множество П; pi — вероятность безотказной работы пьезомодулей, относящегося к множеству Ф,Ю.

Для МФПМ вида (7) вероятность безотказной работы ПС Р вычислим как

/>=П[1-(1-Р(г], (12>

1=1

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям пьезосканеров на ЭВМ. К пьезосканерам в приборостроении предъявляются жесткие и отчасти противоречивые требования.

Во-первых, они должны обеспечивать по возможности большие перемещения при высокой жесткости устройства, что необходимо для защиты от механических вибраций. Поэтому они должны обладать высокими частотами собственных механических колебаний, что желательно также и для обеспечения быстродействия.

Оценка частоты поперечных колебаний пьезосканера проводилась в приближении балки с переменным сечением.

Уравнение колебания балки с переменным профилем поперечного сечения имеет вид:

дх2 { ' дх2 ) ^ 812

где Е - модуль Юнга, т = рБ - масса единицы длины балки, 1г - момент инерции сечения относительно нейтральной линии (оси г), где напряжения равны 0.

40 35 30 25 20 • 15 10 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-Ряд1 33.4 8.35 3,71 2.09 1,34 0.93 0.68 0,52 0.41 0,33 0,22 0,018

— Риг» 22.3 5,57 2.47 1.39 0.89 0.62 0,45 0,35 0.27 0,022

— РядЗ 17.8 4.45 1,98 1,1 0.71 0.49 0.36 0.29

Рис. 4. График зависимости резонансной частоты пьезосканера от длины и радиуса пьезосканера.

Из графика видно, что резонансная частота пьезосканера растет с уменьшением длины и увеличением параметров сечения.

Во-вторых, задаваемые перемещения должны быть воспроизводимы и, по

Рис. 5. Пьезодвигатель-трубка Рис. 6. Пьезодвигатель-столбец

При работе пьезосканеров используются поперечный и продольный пьезоэффекты. Рассмотрим, соответственно, две схемы пьезопреобразователей: пьезодвигатель-трубка и пьезодвигатель-столбец.

Перемещение конца пьезодвигателя-трубки (рис.5) равно: ^2с131еи/(О-с0-45пеРсУ(л(О2-с12)), пьезодвигателя-столбца (рис.6): £=пс133и-4п БЛ^ДлИ2),

здесь ¿л, с!зз — пьезомодули соответственно поперечного и продольного пьезоэффекта, характеризующие величину деформации образца при воздействии единичного электрического поля, м/В;

1г, (1, И — геометрические параметры трубки и столбца, м; п — количество дисков в пьезостолбце; и - напряжение питания пьезосканера, В;

Б л, Б33— величины, обратные модулю упругости пьезоматериала трубки и столбца;

Рс - внешняя силовая нагрузка, Н.

Величина продольного пьезомодуля с1зз для большинства пьезоматериалов больше, чем в два раза превышает поперечный пьезомодуль

у/ 1

2

О 50 100 150 200 250 300

управляющее напряжены, В

Рис. 7. Графики, показывающие зависимость изменения размера пьезосканера от приложенного напряжения: 1 — для пьезодвигателя-трубки, 2 — для пьезодвигателя-столбца.

В-третьих, учитывая, что даже в термоскомпенсированной конструкции локальные источники тепла приводят к появлению градиента температур (изменению температуры по направлению) и вызывают искажения линейных размеров деталей конструкции микроскопа, необходимо уменьшать мощность управляющих сигналов.

Пятая глава посвящена синтезу алгоритмов поиска технических решений пьезосканеров.

Разработанные алгоритмы поиска технических решений пьезосканеров являются элементами системы автоматизированного проектирования, позволяющими проектировать пьезосканер как исполнительный орган в системе обратной связи прецизионного оборудования. Чтобы уменьшить время, затрачиваемое на проектирование пьезосканеров, необходимо автоматизировать этот процесс, что и позволяют сделать предложенные алгоритмы поиска технических решений пьезосканеров.

Алгоритм выбора наилучшего варианта пьезосканера (ПС) с помощью обобщенного критерия оценки качества представлен на рис. 8.

<не найдено ПС, удоштетворяющих ТЗ

Выявление допустимы* вариантов ПС

Построение матрицы значений критериев существующих варнатов

Нахождение оптимального варианта

с--

Нахождение лучшего

ПС использую аддитивный критерий качества

разработка техипеского задания

техническое задание разработано

Сонек в морфологическойч

таблице ПС, V

удовлетворяющих ТЗ

несколько в! удовлетв» рнантов ПС ■ряют ТЗ

Формируется вектор кршернй К

I

Частные критерии Ц, их вес в], ограничения/

Выбран самый эффекптный вариант

/ получен пьезосканер, \ удовлетворяющий ТЗ /

техтаиеское задание дпя ПС

<найдено несколько ПС,\ / найден один ПС, удовлетворяющих ТЗ / N. удовлетворяюиоп-! ТЗ

Рнс. 8. Алгоритм выбора ПС, удовлетворяющего ТЗ.

Обобщенный критерий Км включает в себя локальные функциональные, экологические и экономические критерии. Каждый из перечисленных локальных критериев определяется следующими параметрами: функциональные — погрешностью перемещения и быстродействием; экологические — газовым потоком; экономические — стоимостью и окупаемостью.

На первом этапе осуществляется выбор ПС, удовлетворяющих техническому заданию ТЗ.

При этом возможны три ситуации: ТЗ соответствуют несколько ПС, ТЗ соответствует один ПС, ТЗ не удовлетворяет ни один ПС. В первой ситуации переходим ко второй стадии выбора, во второй — задачу считаем решенной, в

третьей ситуации либо пересматриваем ТЗ, либо выбираем ближайший прототип и модернизируем его, после чего добавляем обновленный ПС в морфологическую таблицу, либо разрабатываем новую конструкцию, после чего добавляем новый ПС в морфологическую таблицу.

Во второй стадии осуществляется выбор оптимальных ПС, принадлежащих множеству Парето.

В третьей стадии с помощью обобщенного критерия оценки качества выбирается лучший вариант ПС. Желательно иметь некоторую дополнительную информацию о критериях, что позволило бы выделить ту или иную часть множества Парето или даже найти некоторую единственную точку этого множества. Первое, в чем нуждается проектировщик — в возможно большем количестве информации о критериальном множестве. Только обладая такой информацией, он способен рационально подобрать параметры, используя методы, соответствующие требованиям проектирования ПС. Для получения такой информации проводятся теоретические и экспериментальные исследования.

На основе разработанных алгоритмов поиска технических решений пьезосканеров предложены технические решения пьезосканеров для приборостроения, удовлетворяющие требованиям прецизионных устройств перемещения и соответствующие критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости. Получено 6 патентов Российской Федерации на полезные модели.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В диссертации решена актуальная научная задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности процессов проектирования пьезосканеров для приборостроения. В рамках информационной системы поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров выполнено следующее:

1. Разработаны элементы автоматизированной системы проектирования пьезосканеров, позволяющей рассчитывать параметры пьезосканеров при заданных исходных данных с учетом требований, предъявляемых к прецизионным системам перемещения, выбирать наилучшие варианты среди спроектированных и создавать новые виды пьезосканеров, удовлетворяющих требования, предъявляемые к прецизионному оборудованию и оборудованию точного приборостроения, при значительном сокращении времени проектных работ.

2. Для оценки качества пьезосканеров введен обобщенный критерий, учитывающий функциональные, экологические и экономические локальные критерии качества, которые входят в обобщенный критерий с их весовыми коэффициентами.

3. Разработанная обобщенная математическая модель, используемая при автоматизированном проектировании пьезосканера, не только учитывает

крип-эффект, влияющий на точность позиционирования пьезосканера, но и предлагает способ его компенсации.

4. Предложена модель многокритериальной задачи принятия решений при многоатрибутивном выборе пьезосканера, учитывающая множество вариантов пьезосканеров, множество показателей, отображение множества вариантов в множестве векторных оценок, множество типов задач сравнения вариантов, систему предпочтений лица, принимающего решение, множество возможных правил выбора решения.

5. На основе модели многокритериальной задачи принятия решений, теоретических и экспериментальных исследований параметров работоспособности пьезосканеров предложены морфологические таблицы пьезосканеров и материалов, которые обеспечивают эвристический подход к их проектированию с использованием известной и дополнительной базы знаний элементов автоматизированной системы проектирования.

6. На основе разработанных элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров предложены технические решения пьезосканеров для приборостроения, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к прецизионным устройствам перемещения и соответствующие критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

7. Разработанная информационная система поддержки принятие решений и база экспертных данных при проектировании пьезосканеров обеспечивает рациональный выбор технических решений таких пьезосканеров из множества полученных в результате решения многокритериальной задачи.

Таким образом, основным результатом диссертационной работы можно считать создание информационной системы поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров для приборостроения, имеющей существенное значение при разработке системы автоматизированного проектирования пьезосканеров. Предложенная информационная система позволяет принимать научно обоснованные, технически целесообразные, экономически и технологически выгодные разработки.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Ивашов E.H., Павлов АЛО. Стереометрическое устройство для нанотехнологий. Патент РФ на пол. мод. №36924. Опубликована 27.03.2004, Б.И. №9.

2. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Привод для нанотехнологии. Патент РФ на пол. мод. №40538. Опубликована 10.09.04, Б.И. №25.

3. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Зондовое устройство для нанотехнологии. Патент РФ на пол. мод. №40540. Опубликована 10.09.04, Б.И. №25.

4. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Устройство перемещения для нанотехнологии. Патент РФ на пол. мод. №40552. Опубликована 10.09.04, Б.И. №25.

5. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Исследование пьезосканеров в СЗМ. РИО. МГИЭМ, 2005, 32с, ил.

6. Павлов А.Ю. Моделирование пьезомеханических систем перемещения в нанотехнологии. Сборник докладов научно-технической конференции аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. -М.: МИЭМ, 2005.

7. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Расчет резонансных частот и перемещений пьезосканера для нанотехнологии. - Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610179. Зарегистрирована 10.01.06 г.

8. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Прецизионные перемещения на пьезоэффекте. Сборник докладов VII Международной научно-технической конференции "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы". Ульяновск, 2005.

9. Павлов А.Ю. Учет крип-эффекта при автоматизированном проектировании пьезосканеров. Сборник докладов научно-технической конференции аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. -М.: МИЭМ, 2006.

10. Павлов А.Ю. Информационная технология проектирования пьезосканеров на этапах предварительной разработки. // «INTERMATIC - 2006» / Материалы Международной НТК "Фундаментальные проблемы радиэлектронного приборостроения", 24-28 октября 2006 г., Москва. - М.: МИРЭА, 2006, ЧАСТЬ 3, 270-273.

11. Болнокин В.Е., Динь Суан Нгуен Ван Тханг, Павлов А.Ю. Модели адаптивного формирования вариантов управления динамической системой. Журнал "Системы управления и информационные технологии" № 1.2 (23), 2006 (спецвыпуск рубрики "Перспективные исследования"), о227- 2ЪО„

Издательство ФГУП «Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования»

Тираж 100 экз.

Подписано в печать «_»_2006 г.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ САПР ПЬЕЗОСКАНЕРОВ.

1.1. Пьезосканеры в приборостроении.

1.2. Основные понятия и представления о проектировании пьезосканеров.

1.3. Обобщенный критерий оценки качества пьезосканеров.

1.4. Математическое моделирование в автоматизированных системах проектирования.

1.5. Способы построение баз экспертных данных.

Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ СОЗДАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЬЕЗОСКАНЕРОВ.

2.1. Структура информационной технологии проектирования пьезосканеров на этапах предварительной разработки.

2.2. Модель многокритериальной задачи принятия решений.

2.3. Сравнение вариантов на основе порядковой шкалы оценок и на основе интегральной шкалы полезности оценки по показателям.

2.4. Основы методики выбора предпочтительного варианта пьезосканера по совокупности показателей.

2.5. Математическая модель пьезосканера на основе пьезоэлектрического элемента.

2.6. Крип-эффект и методика борьбы с ним.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ПО ПАРАМЕТРАМ ПЬЕЗОСКАНЕРОВ.

3.1. Многоатрибутивный выбор и принятие решения.

3.2. Оптимизация по параметрам пьезосканеров.

3.3. Основные методы, с помощью которых происходит выбор наилучших пьезосканеров по параметрам.

3.4. Оценка надежности систем из многофункциональных модулей.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЬЕЗОСКАНЕРОВ НА ЭВМ.

4.1. Выбор основных параметров пьезосканера.

4.2. Многоатрибутивный выбор пьезосканера.

4.3. Расчет пьезосканера для нанотехнологии.

4.4. Выбор оптимального профиля пьезосканера.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПЬЕЗОСКАНЕРОВ.

5.1. Алгоритмы поиска технических решений пьезосканеров.

5.2. Разнообразие пьезоэлементов.

5.3. Морфологическая таблица пьезокерамических материалов.

5.4. Разработка технических решений пьезосканеров.

Выводы по главе 5.

Современные технологии замедляются не столько отсутствием научных достижений и инженерных идей, сколько сроками и не всегда удовлетворительным качеством их реализации при конструкторско-технологической разработке. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие элементов автоматизированных систем проектирования нанотехнологических объектов, в том числе таких объектов как пьезосканеры.

Микроминиатюризация изделий и повышение качества во многих областях науки и техники поставили задачу обеспечения сверхточного позиционирования функциональных механизмов при выполнении установочных перемещений, в том числе по нескольким координатам одновременно. Сверхмалая с точки зрения механики длительность процессов в автоматизированном технологическом и исследовательском оборудовании (от 100 мс до 0,1 мс и менее) предъявляет жесткие требования и к динамическим параметрам модулей линейных перемещений. При этом во многих случаях эти модули должны работать в вакуумной среде, которая создает проблемы даже для обычных диапазонов позиционирования.

В нанотехнологии перемещение и позиционирование связано с малыми размерами. В современном технологическом и исследовательском оборудовании используются различные типы устройств прецизионных перемещений, в частности, устройств на пьезопреобразователях, пьезосканеры, отличительной чертой которых является их безынерционность. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии в механическую.

Для пьезосканеров характерны: микроперемещения с погрешностью не более ±0.1 нм, высокая чувствительность и плавность перемещений, высокое быстродействие (постоянная времени пьезосканера не более 0.2 мс), возможность реверсивных перемещений. При работе пьезосканер не нагревается и тем самым не влияет на точность перемещения.

Широкое внедрение таких пьезосканеров сдерживается сложностью их проектирования и отсутствием способов оценки конструкции на отдельных стадиях проектирования.

Важным моментом применения пьезосканеров в нанотехнологическом оборудовании является линейная зависимость их перемещения от приложенного напряжения, то есть простота в управлении процессом перемещения.

Автоматизированная система проектирования пьезосканеров может играть роль мощного средства для создания пьезосканеров, эффективное применение которого невозможно без разработки комплекса методических указаний и инструкций, используемых на каждом этапе и регламентирующих их последовательность.

Создание автоматизированной системы проектирования пьезосканеров невозможно без создания информационной системы поддержки принятия решений на каждом этапе проекта.

Таким образом, разработка элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров является задачей актуальной и своевременной.

Целью диссертационной работы является разработка элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров, позволяющих сократить время их создания, производить оценку качества пьезосканеров по обобщенному критерию качества, решать многокритериальную задачу принятия решения при выборе оптимального пьезосканера, оценивать надежность системы, состоящей из многофункциональных модулей, рассчитывать параметры пьезосканеров при заданных исходных данных с учетом требований, предъявляемых к прецизионным системам перемещения и создавать новые виды пьезосканеров, удовлетворяющих требования, предъявляемые к прецизионному оборудованию и оборудованию точного приборостроения.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующий комплекс исследований:

1. Провести аналитические исследования в области САПР пьезосканеров для нанотехнологии.

2. Разработать модель многокритериальной задачи принятия решений при многоатрибутивном выборе пьезосканера.

3. Разработать теоретический подход к решению задач создания элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

4. Разработать математическую модель формирования наноперемещений пьезосканера с учетом крип-эффекта.

5. Экспериментально исследовать зависимость значений параметров пьезосканера от его геометрии и нагрузок, приложенных к нему.

6. Создать алгоритмы и пакет прикладных программ, которые составляют основу элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров.

7. Выполнить синтез алгоритмов поиска технических решений пьезосканеров и на их базе предложить технические решения пьезосканеров для нанотехнологии.

В качестве методов исследования в работе используются положения теории систем, теории множеств, теории принятия решений, морфологический анализ-синтез уже известных пьезосканеров в нанотехнологии. Общей методологической основой всех исследований является системный подход.

Научная новизна:

1. Предложена обобщенная математическая модель пьезосканера.

2. Метод снижения крип-эффекта в пьезосканерах, основанный на применении стратегии дополнительного энергопитания.

3. Разработана модель многокритериальной задачи принятия решений и произведен многоатрибутивный выбор пьезосканера для нанотехнологии.

4. Произведена оценка надежности системы из многофункциональных модулей и оценка качества пьезосканеров для нанотехнологии.

5. Разработаны элементы автоматизированной системы проектирования пьезосканеров для нанотехнологии.

Практическая значимость.

1. Разработаны алгоритмы автоматизированного поиска технических решений пьезосканеров для нанотехнологии.

2. Выполнен синтез технических решений пьезосканеров для нанотехнологии, соответствующих критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

3. Создан программный продукт по расчету основных параметров пьезосканеров для нанотехнологии (Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006610179).

4. Разработана база знаний по пьезосканерам, входящая в основу информационной системы поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров.

Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых подходов и методов, а также сравнением с теоретическими данными, известными в литературе и полученными автором.

Теоретические и практические результаты используются в учебном процессе МИЭМ и в практике системного конструирования для производства материалов и приборов электронной техники в НИИ микроэлектроники и информационно - измерительной техники, в НИИ систем управления волновых процессов и технологий.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель пьезосканера, позволяющая учитывать и компенсировать крип-эффект на основе стратегии дополнительного энергопитания.

2. Математическая модель многокритериальной задачи принятия решений и методика применения этой модели при практической реализации элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров для нанотехнологии.

3. Обобщенный критерий оценки качества пьезосканера.

4. Информационная система поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров для нанотехнологии.

5. Синтез моделей и алгоритмов автоматизированного поиска технических решений пьезосканеров для нанотехнологии.

6. Структура процесса автоматизированного проектирования пьезосканеров.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции МГИЭМ для молодых ученых и специалистов 2005, 2006; на Международных научно-технических конференциях "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы" и "INTERMATIK - 2006".

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 патента РФ на полезные модели, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, заключения, списка литературы и приложения.

Выводы по пятой главе.

В пятой главе были разработаны алгоритмы поиска технических решений пьезосканеров, которые являются элементами автоматизированной систему проектирования пьезосканеров.

Разобраны основные пьезоэлементы, имеющиеся на сегодняшний день, и применяющиеся в прецизионном оборудовании для обеспечения сверхточного перемещения.

Собрана и представлена морфологическая таблица пьезокерамических материалов.

На основе разработанных алгоритмов поиска технических решений были предложены пьезосканеры, на которые получены патенты РФ на полезную модель.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации решена актуальная научная задача, имеющая существенное значение для повышения эффективности процессов проектирования пьезосканеров для приборостроения. В рамках информационной системы поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров выполнено следующее:

1. Разработаны элементы автоматизированной системы проектирования пьезосканеров, позволяющей рассчитывать параметры пьезосканеров при заданных исходных данных с учетом требований, предъявляемых к прецизионным системам перемещения, выбирать наилучшие варианты среди спроектированных и создавать новые виды пьезосканеров, удовлетворяющих требования, предъявляемые к прецизионному оборудованию и оборудованию точного приборостроения, при значительном сокращении времени проектных работ.

2. Для оценки качества пьезосканеров введен обобщенный критерий, учитывающий функциональные, экологические и экономические локальные критерии качества, которые входят в обобщенный критерий с их весовыми коэффициентами.

3. Разработанная обобщенная математическая модель, используемая при автоматизированном проектировании пьезосканера, не только учитывает крип-эффект, влияющий на точность позиционирования пьезосканера, но и предлагает способ его компенсации.

4. Предложена модель многокритериальной задачи принятия решений при многоатрибутивном выборе пьезосканера, учитывающая множество вариантов пьезосканеров, множество показателей, отображение множества вариантов в множестве векторных оценок, множество типов задач сравнения вариантов, систему предпочтений лица, принимающего решение, множество возможных правил выбора решения.

5. На основе модели многокритериальной задачи принятия решений, теоретических и экспериментальных исследований параметров работоспособности пьезосканеров предложены морфологические таблицы пьезосканеров и материалов, которые обеспечивают эвристический подход к их проектированию с использованием известной и дополнительной базы знаний элементов автоматизированной системы проектирования.

6. На основе разработанных элементов автоматизированной системы проектирования пьезосканеров предложены технические решения пьезосканеров для приборостроения, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к прецизионным устройствам перемещения и соответствующие критериям патентоспособной новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.

7. Разработанная информационная система поддержки принятие решений и база экспертных данных при проектировании пьезосканеров обеспечивает рациональный выбор технических решений таких пьезосканеров из множества полученных в результате решения многокритериальной задачи.

Таким образом, основным результатом диссертационной работы можно считать создание информационной системы поддержки принятия решений при проектировании пьезосканеров для приборостроения, имеющей существенное значение при разработке системы автоматизированного проектирования пьезосканеров. Предложенная информационная система позволяет принимать научно обоснованные, технически целесообразные, экономически и технологически выгодные разработки.

1. Rebecca Howland, Lisa Benatar. A Practical Guide to Scanning Probe Microscopy// Project Editor and Booklet Designer: Christy Symanski/ Copyright 1996 by Park Scientific Ihsnruments.76 s.

2. Быков B.A. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхностей. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н., - M.: ГНЦ НИИ физических проблем имени Ф.В. Лукина, 2000 - 393 е., ил.

3. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике// В 2 -X томах. Т. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 608 е., ил.

4. Смажевская Е.Г., Фельдман Н.Б. Пьезоэлектрическая керамика. М.: Изд-во «Советское радио», 200 стр. 1971.

5. Михайлов В.П. Автоматизация управления процессами сверхточного позиционирования линейных модулей реологического типа. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н. ~М.: МГТУ им Н.Э. Баумана, 2003 - 291 е., ил.

6. Снайдер К., Лазанн А. Растровый туннельный микроскоп на основе концентрических трубчатых пьезоэлементов. // ПНИ. 1988.

7. Сушхара К., Мори И., Тобзе Т., Ито Т., Табста М., Сйнодзаки Т. Пьезоэлектрический столик с двумя поступательными и одной вращательной степенями свободы для субмикронных литографических систем. // ПНИ. -1989.

8. Расчет и конструкция деталей аппаратуры САУ. Учебник для техникумов/ В.П. Савостьянов, Г.А. Филатова, В.В Филатов М.: "Машиностроение", 1982. - 328 е., ил.

9. Володин А.П., Панич А.Е. Применение пьезокерамических материалов ПТЭ в низкотемпературных сканирующих туннельных микроскопах. / ПТЭ. -1989.

10. Биннинг Д., Рорер Г. Растровый туннельный микроскоп // В мире науки. 1985

11. Чулков В.П. Комплексные автоматизированные производства. Методические указания по проведению курсовых и дипломных работ. Учебное пособие. МГИЭМ. М., 2006. - 77 с.

12. Быков В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении. Ленингр. отделение, 1989 г. 255 с.

13. Сайман Г. Наука об искусственном. М.: Мир, 1972. 147 с.

14. Kehneman D., Slovik P., Tvrsky A. Judgmen under uncertainty: heuristics and biases. Cambridge: Univ. Press. 1982. 555 p.

15. Feigenbaum I.A., McCorduck P. The 5th generation/ Addison Wesley. Mass. 1983.266 p

16. Углеродные нанотрубки. Материалы для компьютеров XXI века, П.Н. Дьячков // Природа № 11, 2000 г.

17. Исаакян В.А. Микроскопия вчера, сегодня, завтра. материал для конференции, Москва.

18. Багаев Д.В. Информационная технология проектирования гидромашин на стадиях предварительной разработки. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. М.: Ковровская государственная технологическая академия, 2003 - 214 е., ил.

19. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования.: Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 - 360 с.

20. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления.: Учеб. для вузов по специальности «Автоматика и управление в технологических системах». М.: Высш. шк., 1991. - 335 с.

21. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода./ И.И. Бажин, Ю.Г. Беленгард, М.М. Гайцгорн и др.; Под. общ. ред. С.А. Ермакова. М.: Машиностроение, 1988 - 312 с.

22. Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов. / Под. ред. В.Ф. Казмиренко. М.: Энергоиздат. 1984

23. Верминив Ю.Х. Основы автоматизации проектирования. М.: Радио и связь, 1988.-280 с.

24. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества.: Учеб. пособие для студентоввтузов. -М.: машиностроение, 1988. 368 с.

25. Панов В.М., Степанов А.И. Автоматизированное проектирование гидро- и пневмоприводов. Конструкторское проектирование. Учеб. пособие / МАДИ.-М., 1987-218 с.

26. Хокс Б. Автоматизированное проектирование и производство.: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.-296 с.

27. Автоматизированное проектирование радиоэлектронных средств.: Учеб. пособие для вузов / О.В. Алексеев, A.A. Головков, И.Ю. Пововаров и др.; Под. ред. О.В. Алексеева. -М.: Высшая шк., 2000. 479 с.

28. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. -М.: Наука, 1981.

29. Львов Б.Г. Основы теории технических систем. М.: МИЭМ, 1991. -136 с.

30. Арменский Е.В., Львов Б.Г., Митрофанов С.А. Стратегия построения концептуальной модели технического объекта./ Межвузовский сборник "Методы моделирования и оптимизации в САПР конструкторско-технологических работ". М.: 1989

31. Слободин М.Ю., Царев Р.Ю. Компьютерная поддержка многоатрибутивных методов выбора и принятий решения при проектировании корпоративных информационно-управляющих систем. СПб.: Инфо-да, 2004.223 с.

32. Подиновский В. В. Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: Наука, 1982

33. Подиновский В. В. Об относительной важности критериев в многокритериальных задачах принятия решения.// В кн.: Многокритериальные задачи принятия решений. М.: Машиностроение, 1978, с. 48-82

34. Озерной В.М., Граф М.Г. Методология решения многокритериальных задач// Многокритериальные задачи принятия решений. М.: Машиностроение, 1978. С. 14-17.

35. Мамиконов А.Г. Проектирование АСУ. М.: Высш. шк., 1987, 304с.

36. Михалевич B.C., Волкович B.JI. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем.// М.: Наука, 1982, 286 с.

37. B.JI. Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. Российская академия наук, Институт физики микроструктур, г. Нижний Новгород, 2004 г.-110 с.

38. Месорович М., Мако Д., Такахара А. Теория иерархических многоуровневых систем. -М.: Мир. 1973.

39. Семенкин E.H., Семенкина О.Э., Терснов В.А. Методы оптимизации в управлении сложными процессами: Учебное пособие. -Красноярск: Сибирский юридический институт МВД России, 2000 г. 254 с.

40. Антамошкин А.Н. др. Системный анализ: Проектирование, оптимизация и приложения.: Учебное пособие. В 2-х томах. Том 2. -Красноярск: Сибирская аэрокосмическая академия, 1996. -290с.

41. Норменков И.П. Манигев В.Б. Основы теории и проектирование САПР.: Учеб. для втузов. -М.: Высш. шк., 1930 335 е., ил.

42. Раинкшкс К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов.// М.: Радио и связь. 1988.

43. Юдин Д.Б., Горяшко А.П., Немировский A.C. Математические методы оптимизации устройств и алгоритмов АСУ. М.: Радио и связь, 1982, 288 с.

44. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений.// М.: Наука, 1978.

45. Гафт М.Г. Принятие решений при многих критериях.// М.: Знания,1979.

46. Губанов В.А. и др. Введение в системный синтез// Под ред. JI.A. Петросяна. Л.: ЛГУ, 1988, 232 с.

47. Гудман С., Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов//Пер. с англ. М.: Мир, 1981, 366 с.

48. Клейнрок JI. Теория массового обслуживания // М.: Машиностроение. 1979.

49. Научно образовательный центр физики твердотельных наноструктур ННГУ. Исследование топографии поверхности твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме. Описание лабораторной работы. - Н. Новгород: НГУ им. Н.И. Лобачевского. 2003.

50. Неволин В.К. Физические основы туннельно-зондовой нанотехнологии. Учебное пособие. -М.: МИЭТ. 2000.

51. Дьячков П.Н. Углеродные нанотрубки материал для компьютеров XXI века // Труды научного семенара "Математическое моделирование нанотехнологических процессов и наноструктур".-М.: МИФИ, 2002

52. Никишин В. И., Лускинович П.Н. Нанотехнология и наноэлектроника // Электронная промышленность. -1991.

53. Ревокатова И.П., Силин А.П. Вакуумная туннельная микроскопия- новый метод изучения поверхности твердых тел // УФН. 1984. '

54. Эдельман B.C. Сканирующая туннельная микроскопия // Прибор и техника эксперимента. -1989.

55. Описание установки Луч 2, - М.: Нанотехнологический центр российского фонда конверсии, 2001.

56. Zvyagin A., Ohtsu M. Near-field optical microscope for true surface topography: Theoretical study. // Optics Communications/ 1997.

57. Хайкин M.C., Трояновский A.M., Эдельман B.C., Пудалов В.И., Семенгинский Е.Г. Сканирующая туннельная микроскопия границы раздела Si- Si02 в МДП структуре. // Письма в ЖЭТФ. - 1986.

58. Арутюнов П.А., Толстихина А.Л. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники. Часть II. Микроэлектроника, том 29, №1. 1999.

59. Яминский И.В. Работы ученых МГУ в области туннельного спектроскопии и наноэлектроники. Электронная промышленность. - 1993.

60. Оисеев Ю.Н., Панов В.И., Савинов C.B., Яминский И.В. Атомно -силовая микроскопия поверхности. // Электронная промышленность, 3.-1991.

61. Бычихин С.Ф., Галлямов М.О., Потемкин В.В., Степанов A.B., Яминский И.В. Сканирующий туннельный микроскоп измерительное средство наноэлектроники. - ИТ, (4). - 1998.

62. Бухараев A.A., Овчинников Д.В., Бухараева A.A. Диагностика поверхности с помощью сканирующей силовой микроскопии. // Заводская лаборатория. -1997.

63. Яминский И.В. Сканирующая туннельная микроскопия. // Электронная промышленность. 1993.

64. Kawasaki Т., Jiang L., Iyoda T., Araki T., Hashimoto К., Fujishima A. AFM molecular images during tip induced surface modification on the surface of a KCP (Br) singl crystal. II J. Phys. Chem. - 1997.

65. Валиахметов, В.В.Звездин, B.B. Заморский. Модель привода точной подстройки на основе пьезоэлектрического элемента. Камский государственный политехнический институт. Материалы конференции.

66. Шермергор Т.Д., Алексперов С.Д. Модификация поверхности твердых тел с помощью сканирующего туннельного микроскопа. // Физ. Основы функционирования микроэлектроники. 1989Р.Р.

67. Васильев С.И., Савинов C.B., Яминский И.В. Методы изготовления острий для сканирующего туннельного микроскопа. // Электронная промышленность, 3.-1991

68. А.О. Голубок, Д.Н. Давыдов, В.А. Тимофеев, С.Я. Типисев. Авторское свидетельство "Пьезоэлектрическое устройство перемещения" №1541741 от 8 октября 1989 г.

69. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Стереометрическое устройство для наноперемещений. Патент РФ на ПМ №36924. Опубликован 27.03.2004 Б.И. №9.

70. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. 57. Устройство для формирования наноструктур. Патент РФ на ПМ №40537. Опубликован 10.09.04, Б.И. №25.

71. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Привод для нанотехнологии. Патент РФ на ПМ №40538. Опубликован 10.09.04, Б.И. №25.

72. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Реутова М.В., Степанов М.В. Колебательный контур для наноэлектроники. Патент РФ на ПМ №40539. Опубликован 10.09.04, Б.И. №25.

73. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Зондовое устройство для нанотехнологии. Патент РФ на ПМ №40540. Опубликован 10.09.04, Б.И. №25.

74. Ивашов E.H., Павлов А.Ю., Пискарев Д.А., Степанов М.В. Устройство перемещения для нанотехнолгии. Патент РФ на ПМ №4052. Опубликован 10.09.04, Б.И. №25.

75. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1987.

76. Земсков О.В. Разработка автоматизированной системы проетирования вакуумных пьезоэлектрических приводов. Дисс. нЁ соиск. уч. ст. к.т.н. - М.:МГИЭМ, 2003 ~ 158 е., ил.

77. Чулков В.П. САПР оборудования и технологии производства СБИС. Учебное пособие. МГИЭМ. М., 2003. - 180 с.

78. Быков В.А., Иконников A.B., Кацур С.Ф., Еремченко М.Д., Саунин С.А., Шикин С.А. Сканирующий туннельный микроскоп и головка для него (варианты)// Патент РФ №2069056. Приоритет от 18 апреля 1994 года.

79. Володин А.Н. Новое в сканирующей зондовой микроскопии. // ПТЭ, №6. 1998.

80. Казанцев Д.В., Савинов С.В., Яминский И.В. Высоковольтный усилитель для пьезоманипулятора сканирующего туннельного микроскопа. -Электронная промышленность. 1993.

81. Калейдин В.В., Козлитин А.И., Пилевин A.B., Сретенов В.Н. Метрологическое обеспечение измерений сверх малых размеров с использованием теоретических моделей, мер и природных констант. Измерительная техника. 1996.

82. Выскуб В.Г., Розов Б.С. Савельев В.И. Прецизионные цифровые системы автоматического управления.- М.: Машиностроение, 1984.

83. Быков В. А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии. Микросистемная техника. 2000.

84. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Исследование пьезосканеров в СЗМ. РИО. МГИЭМ, 2005, 32с, ил.

85. Павлов А.Ю. Моделирование пьезомеханических систем перемещения в нанотехнологии. Сборник докладов научно-технической конференции аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. -М.: МИЭМ, 2005.

86. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Расчет резонансных частот и перемещений пьезосканера для нанотехнологии. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610179. Зарегистрирована 10.01.06 г.

87. Ивашов E.H., Павлов А.Ю. Прецизионные перемещения на пьезоэффекте. Сборник докладов VII Международной научно-технической конференции "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы". Ульяновск, 2005.

88. Павлов А.Ю. Учет крип-эффекта при автоматизированном проектировании пьезосканеров. Сборник докладов научно-технической конференции аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов. -М.: МИЭМ, 2006.