автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Межсистемные взаимодействия в сложных информационных структурах создания РЭС

На правах рукописи

КОЧЕГАРОВ Игорь Иванович

МЕЖСИСТЕМНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СЛОЖНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУРАХ СОЗДАНИЯ РЭС

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (приборостроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ПЕНЗА 2004

Работа выполнена на кафедре «Конструирование и производство радиоаппаратуры» Пензенского государственного университета.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Юрков Н. К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Лебедев В. Б.; кандидат технических наук Папко А. А.

Ведущее предприятие - ФГУП НИИЭМП, г. Пенза.

Защита состоится «_»_2004 г., в_часов,

на заседании диссертационного совета Д 212.186.04 в Пензенском государственном университете по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время существует большое число систем, облегчающих разработку и производство конструкций радиоэлектронных средств (РЭС). Одной из задач, возникающей при их использовании, является необходимость взаимосвязи информационных моделей на различных этапах жизненного цикла (ЖЦ) изделий.

Например, после моделирования работы электрической схемы в пакетах OrCAD или Р-CAD и создания эскизной печатной платы необходимо исследовать её поведение под заданной нагрузкой.

Для моделирования в пакетах прикладных программ требуется перенос данных из предыдущего пакета. Многие системы моделирования не способны получать данные из пакетов типа OrCAD или P-CAD. Положение может исправить конвертер данных, позволяющий избежать непродуктивного ручного переноса данных.

Такая ситуация повторяется на всех этапах ЖЦ изделия в связи с тем, что разработка единой системы, охватывающей все этапы является трудновыполнимой задачей; Существующие разработки в этой области (например, PDM — Product Data Management, управление данными изделия) теоретически позволяют реализовать полный цикл информационной связи, но существующие системы реализуют либо документооборот предприятия, либо, в лучшем случае, обеспечивают информационную связь лишь на этапах производства.

Здесь появляется необходимость разработки методики информационного взаимодействия моделей конструкции на всех этапах жизненного цикла конструкций РЭС, позволяющей реализовывать возможности итерационного процесса моделирования. Особенно это актуально на начальных этапах проектирования, когда объект проектирования представлен технической документацией, происходит выбор альтернативных вариантов исполнения изделия, подбор параметров конструкции и т. п. В этом случае появляется возможность получать информацию для прогнозирования поведения объекта, а также проведения проектных исследований без использования макетов, опытных образцов.

Для создания модели этапов ЖЦ.и разработки методики информационного взаимодействия в работе использованы положения системного анализа и теории управления, заложенные в тру-

I РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА

дах таких известных отечественных и зарубежных ученых, как Волчихин В. И., Гориш А. В., Дедков В. К., Джексон П., Моисеев Н. Н., Смогунов В. В., Юрков Н. К. и др.

Важной практической задачей является создание конструкций с требуемым уровнем надежности. Одним из факторов, определяющих надежность РЭС, является их способность переносить различные виды внешних дестабилизирующих воздействий, в частности, механических. Темпы развития современной техники вынуждают разработчиков проектировать и производить РЭС в достаточно короткие сроки. При этом для РЭС, использующихся на подвижных объектах, необходимо проводить большой комплекс испытаний при различных видах воздействий (удары, вибрации). На это уходят большие ресурсы как материальные, так и временные, что сказывается на сроках разработки и конечной цене изделия. Использование систем информационной поддержки ЖЦ позволяет уже на ранних этапах обоснованно выбирать основные параметры изделий, обеспечивая требуемый уровень их надежности и качества до этапа изготовления.

Поэтому при создании систем информационного взаимодействия следует учитывать, что одной из наиболее сложных является проблема защиты РЭС от ударов и вибраций.

В работе используются методы моделирования, заложенные в трудах отечественных и зарубежных ученых: Вермишева Ю. X., Галлагер Р., Норенкова Ю. П., Самарского А. А., Хог Э. и др.

Направленность этих работ и собственные разработки позволили автору подойти к обоснованному решению актуальной научно-технической задачи повышения эффективности производства конструкций РЭС за счет расширения информационных связей и организации методики взаимодействия между различными пакетами прикладных программ (ППП) на ранних этапах проектирования и производства, а также за счет организации итерационного процесса моделирования конструкций РЭС на известных пакетах.

Объектом исследования в работе являются комплексные системы проектирования, производства и сопровождения эксплуатации вибронагруженных конструкций РЭС. Предметом исследования выступают методы и средства межсистемного взаимодействия различных систем, подсистем и модулей такой комплексной системы.

Цель и задачи исследования. Целью работы является создание методики и средств организации межсистемного взаимодействия разнородных подсистем, обеспечивающих этапы жизненного цикла конструкций РЭС, что приводит к повышению эффективности проектирования и производства РЭС на примере подсистемы обеспечения механической надежности РЭС.

Достижение указанной цели предполагает обоснованную разработку способов связи между объектами проектирования и производства в информационной среде. Практическая реализация служит для автоматизированного расчета динамических характеристик конструкций РЭС различного уровня сложности.

Для реализации цели в работе решены следующие задачи:

— модификация существующей модели этапов ЖЦ путем введения в нее обратной связи и базы данных моделирования, что необходимо для организации процесса итерационной работы;

— создание общих принципов взаимодействия между существующими CAD-системами и ППП для расчета динамических характеристик конструкции, что позволяет повысить эффективность управления процессами разработки и производства изделий;

— разработка алгоритма взаимодействия программной подсистемы при исследовании динамических характеристик конструкций РЭС, что позволяет создать эффективную программную реализацию методики межсистемного взаимодействия;

— создание интерфейсной части подсистемы взаимодействия с применением баз данных моделирования (БДМ), в результате чего увеличивается скорость подготовки расчетной модели и уменьшается число ошибок ввода;

— реализация разработанных методик при решении конструкторских задач проектирования виброударопрочных конструкций РЭС в условиях межсистемного взаимодействия.

Методы исследования. В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода, теории системного анализа, методы прикладной механики, структурного и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна работы заключается в организации информационного взаимодействия этапов жизненного цикла конструкций РЭС. Основными аспектами научной новизны являются:

— модель этапов жизненного цикла системы, позволяющая обеспечить оперативное управление объектами через ядро системы с возможностью итерационной работы на каждом из этапов;

— методика организации информационного взаимодействия на этапах ЖЦ через ядро системы, отличающаяся наличием единого информационного пространства и созданной системой преобразования информации. Это позволяет сократить сроки разработки и повысить качество и надежность за счет оперативного управления процессами разработки и производства;

— созданный на основе разработанной модели алгоритм системы взаимодействия между информационными моделями, отличающийся модульностью, расширяемостью, возможностью импорта исходных данных из элементов комплексных систем проектирования и наличием БДМ.

На защиту выносятся следующие положения работы:

— модель этапов жизненного цикла системы, отличающаяся наличием обратной связи через ядро системы, что дает возможность итерационной работы и организации единого информационного пространства;

— структура объектно-ориентированной программной системы анализа вибронагруженных конструкций, отличающаяся от существующих применением модульного принципа построения (включая впервые разработанный модуль визуализации) и наличием БДМ, что позволяет ускорить подготовку данных и уменьшить число ошибок;

— методика исследования вибронагруженных конструкций РЭС в условиях межсистемного взаимодействия, позволяющая повысить надежность конструкции и сократить сроки разработки.

Практическая ценность результатов работы состоит в том, что на основе разработанной модели этапов ЖЦ и методики организации межсистемного взаимодействия на этапах ЖЦ, а также существующих конечно-разностных алгоритмов исследования динамических свойств конструкций РЭС созданы пакет прикладных программ и методическое обеспечение, ориентированные на исследование динамических характеристик вибронагруженных кон-

струкций РЭС различного уровня сложности. Существенно облегчен процесс подготовки и ввода исходных данных, на основе разработанного интерфейса, позволяющего осуществлять визуальный контроль и применять базы данных моделирования. Наглядность процесса расчета и широкие возможности анализа результатов дают возможность для применения пакета в различных областях проектирования, в частности, при проектировании РЭС, используемых на нестационарных объектах.

Результаты расчетов конструкций позволяют оценить их динамические характеристики, запас прочности путем сравнения с предельными значениями. Экспериментальные оценки виброперегрузок хорошо согласуются с расчетными данными. Знание расчетных данных на начальных этапах проектирования позволяет дорабатывать конструкцию с целью увеличения её надежности.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью применения хорошо апробированного математического аппарата системного анализа, методик исследования динамических характеристик конструкций РЭС, а также совпадением с результатами, полученными в других исследованиях, в том числе экспериментальных.

Реализация и внедрение результатов работы. Работа выполнялась в Пензенском государственном университете.

Результаты исследования внедрены в ОАО «Электроприбор» (г. Саратов) и в учебный процесс Пензенского государственного университета.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на международных и российских конференциях и симпозиумах: симпозиум «Надежность и качество» (Пенза, 2002—2004), конференция «Актуальные проблемы науки и образования» (Пенза, 2003), внутривузовские НТК профессорско-преподавательского состава ПГУ (2000—2004).

Публикации. По материалам диссертационных исследований опубликовано 13 научных работ, из них 6 без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, четыре главы с выводами, заключение, список использованной литературы, включающей 115 наименований. Содержит 146 страниц основного текста, 35 рисунков, 1 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и приведены основные практические результаты. Определена логическая связь глав диссертационной работы.

В первой главе анализируется современное состояние в области средств имитационного моделирования конструкций РЭС. Произведен обзор известных пакетов, таких, как ANSYS, NASTRAN, «Полина», «Асоника». Исследованы особенности этих ППП, проанализированы их сильные и слабые стороны.

Получены следующие результаты.

1. Доказано, что интеллектуализация методов и средств взаимодействия — следующий шаг в развитии систем имитационного моделирования. Программа должна не просто выполнить необходимые расчеты, а по результатам этих расчетов готовить рекомендации по улучшению или оптимизации заданных характеристик. В' идеальном случае программа должна сама (с разрешения пользователя) произвести изменение или оптимизацию конструкции, а затем и повторный расчет. Для этих целей в программу следует включить экспертную систему, обладающую начальными знаниями и способную к обучению.

2. Приведены данные, показывающие, что экономический эффект от использования имитационного моделирования в проектировании РЭС, используемых на нестационарных объектах, заключается в возможности значительного сокращения сроков разработок и уменьшении затрат на длительные и дорогостоящие натурные испытания и доводки аппаратуры. С добавлением свойств открытости и интеллектуальности сроки разработок значительно сокращаются.

3. Обосновано, что для удобства пользователя система должна иметь открытый интерфейс. Это позволит быстро адаптировать пакет под конкретные задачи, даст возможность обеспечить легкость взаимодействия не только с уже существующими CAD-системами, но и разрабатываемыми, что представляет возможности расширения. Кроме того, открытая, пополняемая база данных моделирования сокращает сроки исследования конструкции за счет многих факторов (отсутствие повторного ввода одних и тех

же элементов, использование уже введенных конструкций как элементов следующего уровня и т. п.).

4. Показано, что ввод графической и текстовой информации должен осуществляться на уровне конструкции РЭС, а не на уровне модели. Таким образом, для решения задачи моделирования конструкции РЭС с учетом внешних воздействий нужна специальная автоматизированная подсистема, обладающая визуальным интерфейсом. Кроме того, система должна также поддерживать и классический табличный ввод, так как эти два способа взаимно дополняют друг друга.

5. Установлено, что система должна позволять рассчитывать параметры конструкций не только под одним видом внешнего воздействия, но и под различными комбинациями внешних воздействующих факторов (например, совместное действие гармонической вибрации и импульсного удара, приходящегося по диагонали блока). Поэтому лучше использовать многократно проверенную конечно-разностную модель, применяемую в пакете VuPlat.

Во второй главе исследуется существующая модель этапов ЖЦ. Обосновывается необходимость введения в нее обратной связи и базы данных моделирования. Создается методика обеспечения межсистемных связей на этапах ЖЦ. С использованием методов системного анализа создается модель структуры информационного управления циклом проектирования и производства с обратной связью.

Далее анализируется математическая модель, построенная на основе метода конечных разностей, которая нашла применение в пакете прикладных программ VuPlat. Обосновывается возможность её использования в методике обеспечения системных связей.

Конструкторское проектирование РЭС представляет комплекс задач, существенно различающихся прежде всего спецификой предметной области (топология конструкций, расчет механических параметров, виброустойчивости, электромагнитной совместимости и пр.). Это обусловливает многообразие математических моделей и методов, используемых для решения конкретных конструкторских задач.

Схема концептуальной модели предметной области (КМПО) проектирования и производства, включающая обратную связь и

обеспечивающая оперативное управление объектами проектирования, показана на рис. 1.

Рис. 1. Модель предметной области

С позиций системного анализа жизненный цикл изделия рассматривается как некоторая система, где входные (X) и выходные (У данные, внутренние параметры (О) и параметры воздействия (Я) связаны функциональной зависимостью вида

у = у(*,ад). а)

К входным данным можно отнести данные технического задания. Группу внутренних параметров (или переменных состояния) составляют параметры изделия, режимы технологического процесса, условия эксплуатации. Параметры воздействия (управления) включают в себя условия, требования, критерии ограничения, на-

кладываемые на проектирование, изготовление, эксплуатацию. Данные об эксплуатации, методах и средствах проектирования, изготовления рассматриваются как выходные.

Результаты исследования и оптимизации модели каждого этапа используются для остальных моделей системы в качестве дополнительных ограничений, условий, и в этом состоит сущность взаимодействия моделей как моделей подсистем объекта проектирования, так и моделей объекта с технологическими моделями.. В процессе такого взаимодействия происходят, в определенном смысле, эволюция обобщенной модели объекта проектирования, ее адаптация к среде функционирования.

Рассматриваемая схема взаимодействия моделей позволяет более эффективно и рационально организовать проектные работы, что, в конечном счете, направлено на повышение качества изделий.

Как отмечено в различных источниках, КМПО, построенная на основе баз данных, баз знаний и экспертных систем, позволяет глубже вникнуть в процессы, происходящие на каждом из этапов ЖЦ. Тем самым повышается достоверность использования средств моделирования.

Обратная связь от преобразований одной модели в другую (на основе абстрактной операции отображения одного множества в другое, например, преобразование обеспечивается посред-

ством концептуальной модели предметной области (показано двойной радиальной стрелкой от КМПО к моделям каждого этапа ЖЦ, см. рис. 1).

Ясно, что, выполняя одно за другим преобразования ф,ф,4 и т. д., мы получим некоторое новое преобразование, например:

Фф: А D. (2)

Предположим, что задана совокупность элементов преобразования U, называемая пространством задания модели. Каждой точке X е U предписано значение функции качества f(x), характеризующее некоторое свойство объекта проектирования на данном этапе ЖЦ (например, производительность, надежность, качество и т. п.). В пространстве U действует преобразование G, перемещающее точки этого пространства вместе с заданными в них значениями функции качества.

Совокупность, состоящую из пространства U, замкнутого преобразования G, действующего в нем, и функции качества f(x), назовем моделью М. Примем f{x) за исходное качество, а /[g(x)] — качество, получаемое взаимно однозначным преобразованием Тогда преобразованные функции качества /[g(x)] (geG) образуют полное множество управлений, которое обозначим

(3)

Если исходную функцию качества f(x) принять за качество изделия в начале его жизненного цикла, то полное множество управлений S определяет изменения исходного положения. Если G — замкнутое преобразование функции качества изделия на всех этапах ЖЦ, gj(X{) — взаимно однозначное преобразование параметров изделия на этапе i ЖЦ, то S представляет состояния изделия в пространстве U.

Пусть известен и фиксирован набор параметров изделия на всех этапах его жизненного цикла. Тогда эталонное исходное качество изделия на каждом этапе ЖЦ будет характеризоваться своими функциями качества — число этапов.

Для каждого этапа ЖЦ сформируем полное множество управлений

= /i[g(x)]\geG-, s2 = f2[g(x)]\geG;...; s* = /*[g(x)]|geff. (4)

Если при ,i & j пересечение полных множеств управлений пусто, т. е. Si r\Sj=0, то будем говорить, что объекты попарно различимы.

Дальнейшие преобразования будут вестись для попарно различимых объектов, так как в реальных системах (например, P-CAD) объект «Эл. схема» преобразуется в объект «Печатная плата» только путем преобразования (модуль размещения, в данном случае).

Условие (4) означает, что не существует таких gj и g2e.G, при которых

fi[gl(x)] = fj\g2(x)], (5)

где

geG'

Пусть в результате некоторого преобразования исходной модели М будет получена модель М', характеризующаяся новым пространством задания V, преобразованием С, действующим в этом пространстве, и функциями качества для каждого этапа жизненного цикла (х');/'2 (х')\—',Гк (*') • Если при этом попарные пересечения новых полных множеств управлений пусты, т. е. 51,- г\8] =0 при / ф у , то объекты в новой модели также различимы.

Задачей информационного взаимодействия будет построение таких преобразований М'-» М', чтобы получившиеся функции качества были не хуже существующих, т. е.

Этот процесс, по сути, является оптимизацией конструкции.

К числу часто встречающихся задач можно отнести исследование динамики сложных конструкций РЭС при ударных возмущениях. Здесь особенно важно получение монотонного решения, что существенно упрощает последующий анализ. Поэтому целесообразно при дискретной постановке в геометрическом пространстве использовать непрерывные временные функции. Если, например, динамика конструкции описывается системой вида

Ав + Вв + Си = г, (6)

где А, В, С — матрицы, определяющие физические характеристики; и — вектор обобщенных перемещений; г — вектор воздействий, то решение можно искать в виде ряда

где — неопределенные временные функции; — коорди-

натные вектор-функции.

В качестве следует выбрать ортонормированные функции, удовлетворяющие граничным условиям; чаще всего в подобных задачах выбирают собственные функции. Тогда можно перейти к к независимым уравнениям

ак(х Ах V* хВх V* + о"(0хСхУ£ = хг, (7)

где — к -й собственный вектор.

Уравнение (7) аналогично известному уравнению колебаний системы с одной степенью свободы.

Вопрос качества модели имеет первостепенное значение, поскольку именно он определяет качество принятия проектных решений. В данной работе выбрана конечно-разностная математическая модель вынужденных колебаний, как полностью удовлетворяющая требуемым условиям.

Разработанная автором модель предметной области отличается от существующих наличием обратной связи между всеми этапами модели предметной области. Такое взаимодействие реализовано как за счет концептуальной модели предметной области (например, система с использованием CALS-технологии, радиальные стрелки на рис. 1), так и за счет информационного межсистемного взаимодействия на каждом этапе проектирования (различные модули согласования, конвертеры форматов).

В процессе оптимизации моделей в каждом итерационном цикле, как показано на рис. 2, производится сравнение показателей моделей (переменных состояния) с допустимыми значениями. При невыполнении ограничений выполняются выбор новых переменных проектирования (из заданного множества) и корректировка моделей, после чего цикл повторяется.

ЛПР

Оперативная | баз* данных |

Нет

' Соототстто * ч ргтмничеиклм^'"

Да ВЫХОД

Рис. 2. Межсистемные связи на этапах жизненного цикла

В работе предложена следующая методика взаимодействия: На начальных этапах разработки конструкции инженер использует ставшие стандартом де-факто CAD-системы (P-CAD, Accel EDA и др.). После стандартных шагов разработки конструкции РЭС (моделирование схемы, создание и трассировка печатной платы) необходимо проверить поведение платы в заданных условиях эксплуатации. Изготовление макетов и проведение стендовых испытаний требует больших временных и финансовых затрат, поэтому целесообразно применять математическое моделирование. Разработана схема интерфейса, позволяющего организовать интерактивное взаимодействие между CAD-системой и существующими программными пакетами для моделирования поведения конструкции (на примере пакета моделирования VuPlat).

Для всех программ моделирования существует необходимость введения обратной связи. Эта связь подразумевает возможность изменения исходной конструкции программой моделирования. Например, по результатам вибромоделирования программа дает рекомендации по изменению точек закрепления и перераспределению элементов, причем эти изменения происходят и в головном приложении (P-CAD в данном случае).

Поддержка такого типа взаимодействия делает работу инженера-конструктора более качественной. Интеллектуализация взаимодействия — следующий шаг в развитии систем имитационного моделирования. Программа не просто выполняет необходимые расчеты, но и по результатам этих расчетов дает рекомендации по улучшению или оптимизации заданных характеристик.

Интерфейс межсистемного взаимодействия имеет поддержку работы с базами данных моделирования. Это особенно актуально при взаимодействии пакета P-CAD и программных пакетов для исследования динамических характеристик печатных плат. Так как P-CAD (и другие программы подобного плана) не имеет в своем составе данных по механическим и массогабаритным характеристикам элементов и печатных плат, то приходится использовать другие источники для получения этих данных. Такие же проблемы появляются и при использовании пакетов для расчета надежности и исследования теплового режима.

Таким образом, интерфейс имеет в своем составе поддержку открытой пополняемой базы данных по различным элементам. Таблицы включают достаточное количество полей, соответ-

ственно тому, с какими пакетами будет взаимодействие. Задача настоящей работы решается на примере автоматизации проектирования вибронагруженных элементов конструкций РЭС.

Проводится анализ конечно-разностной математической модели, применяемой в пакете VuPlat, и обосновывается её применимость для решения поставленных задач.

Исходными данными модели являются параметры для конечно-разностной модели, такие, как координаты элементов и величины их масс, а также способ закрепления самой печатной платы в блоке и характер вибрационного воздействия. Результатом работы пакета прикладных программ VuPlat является пространственное распределение вибрационных нагрузок печатного узла, которое представляется в виде некоторой трехмерной поверхности.

Расчет колебаний пластинчатых конструкций (или сводимых к ним) при заданных внешних воздействиях — удары, гармоническая вибрация, случайная вибрация — позволяет определить динамические характеристики конструкции (величины коэффициентов виброперегрузки, амплитуды знакопеременных напряжений). По этим характеристикам можно провести оценку работоспособности конструкции в режиме вынужденных колебаний, соответствующих заданным параметрам испытаний. На этапе проектирования на основе таких оценок конструктор получает возможность говорить о надежности и качестве РЭС.

Как показали вычислительные и стендовые эксперименты, на точность решения задачи определения низших частот колебаний пластинчатых конструкций значительное влияние оказывают не только точность алгоритма, но и такие моменты, как способ представления несущей пластины, способ представления навесных элементов и способ отображения в модели различных креплений конструкции. Фактически эти условия и определяют адекватность расчетной модели.

В третьей главе приводится описание программной реализации алгоритма обеспечения межсистемных связей на этапах ЖЦ на примере проектирования вибронагруженных конструкций РЭС.

При реализации алгоритма выполнена модификация интерфейса, состоящая в добавлении БДМ и использовании объектного подхода.

Структура БДМ, применяемая в разработанном пакете, является открытой и пополняемой.

Объектно-ориентированная структура базируется на основных свойствах объектной модели. Созданный программный пакет, согласно принципу модульности, состоит из нескольких модулей; что отражено на рис. 3.

Рис. 3. Модульная структура ППП исследования динамики конструкций РЭС

Важным атрибутом современных систем имитационного моделирования является возможность импортировать данные из CAD-систем, используемых в требуемой области проектирования.

В настоящее время существует довольно большое число программ для моделирования платы под различными нагрузками. Но для своей работы они требуют повторного ввода данных, а при перетрассировке платы — возможно и полное изменение размещения элементов. Для более быстрой и качественной работы в ППП VuPlat3 разработан модуль для импорта данных из широко применяемой в радиоэлектронике системы P-CAD, а также совместимого с ним пакета Accel EDA.

Программный пакет P-CAD 2000 имеет в своем составе ACCEL Database Exchange (DBX) — интерфейс, который позволяет программисту взаимодействовать с системой. Через этот интерфейс и происходит обмен данными.

В результате исследований, проведенных в третьей главе, отмечено, что применение БДМ и модуля визуального контроля ввода позволило уменьшить число ошибок ввода и повысить эффективность подготовки ИД в 3 ... 6 раз. Отмечено, что модуль визуализации позволил добиться наглядности процесса расчета, легкости и удобства процесса анализа результатов, что положительно влияет на качество принятия проектных решений.

Показано, что модульный принцип построения программы и открытость архитектуры позволяют расширять функциональность путем добавления новых модулей с минимальными затратами времени.

Обосновано, что функция межсистемной связи с CAD-система-ми сторонних разработчиков является неотъемлемым свойством современных систем имитационного моделирования, сокращает время на подготовку исходных данных путем избавления от ненужного дублирования при вводе. Предусмотрено расширение поддерживаемых программ путем добавления дополнительных модулей.

В четвертой главе описывается функционирование разработанного ППП для исследования вибронагруженных конструкций РЭС в условиях межсистемного взаимодействия.

Основным отличием разработанного программного пакета от предыдущих версий и других разработок является возможность получения данных из других CAD-систем, таких, как Accel EDA, P-CAD, КОМПАС, T-Flex. Это обеспечивается за счет программного интерфейса, который предоставляют эти программы для других пакетов.

После вызова модуля информационного взаимодействия пользователь указывает имя файла, из которого необходимо транслировать данные. Получение требуемой информации происходит через интерфейс межпрограммного взаимодействия с P-CAD. Используя данные, предоставляемые CAD-системой, а также собственную БДМ, программа сопоставляет элементам свои данные. Например, микросхеме 74LS373N, имеющей корпус DIP20, ставится с соответствие элемент базы данных № 18 «Мcх. (корпус DIP-20)». Это делается потому, что в файлах P-CAD не хранится информация о массах элементов, а она необходима для расчета.

Если программный модуль не найдет соответствия полученным данным в своей БДМ, он спросит пользователя, какие использовать данные. Эти данные сохраняются в БДМ для дальнейшей работы, и в следующий раз такая подстановка будет выполнена автоматически. Пользователь может изменять данные, которые предложил модуль информационного взаимодействия.

Далее в четвертой главе также предлагается разработанная методика подготовки данных для программного пакета исследования вибронагруженных конструкций РЭС, так как высокая точность расчетов получается лишь при корректной подготовке исходных данных. Приводится несколько практических примеров.

Проведен анализ вычислительных экспериментов, который показал, что численное решение задачи определения низкочастотных характеристик пластинчатых конструкций РЭС по примененному алгоритму дает удовлетворительное совпадение с имеющимися аналитическими решениями, что позволяет получить достаточную для практики точность решения задач.

Проведенные исследования и полученные результаты дают основание рекомендовать улучшенную версию ППП для системного взаимодействия при создании пластинчатых конструкций РЭС к практическому использованию в конструировании для проведения анализа переходных процессов (удары, вибрации) с целью увеличения механической надежности.

В приложения вынесены акты внедрения видеограммы работы с ППП и тексты основных программных модулей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана модель этапов жизненного цикла системы, позволяющая обеспечить оперативное управление объектами через ядро системы с возможностью итерационной работы на каждом из этапов.

2. Разработана методика организации информационного взаимодействия на этапах ЖЦ через ядро системы, отличающаяся наличием единого информационного пространства и созданной системой преобразования информации, что позволяет сократить сроки разработки и повысить надежность конструкции.

3. На основе разработанной модели создан алгоритм системы взаимодействия между информационными моделями, отличающийся модульностью, расширяемостью, возможностью импорта исходных данных из элементов комплексных систем проектирования и наличием БДМ.

4. Создана программная реализация алгоритма обеспечения межсистемных связей при проектировании конструкций РЭС на примере взаимодействия расчетного модуля VuPlat с комплексными средствами проектирования (P-CAD, Accel EDA). Разработана система ввода данных с возможностью визуального контроля, отличающаяся от используемых тем, что для ввода применяются базы данных, что позволяет увеличить производительность и уменьшить число ошибок оператора.

5. Осуществлено внедрение полученных результатов в практику проектирования промышленного предприятия, а также в учебный процесс вуза.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кочегаров И. И. Вопросы оптимизации программ имитационного моделирования // Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: Межвуз. сб. науч. тр. — Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2001.- С. 99-101.

2. Кочегаров И. И. Математическое моделирование конструкций РЭС в электронной среде / И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков, В. Б. Алмаметов // Информационные технологии в проектировании и производстве. -2002.— № 3. — С. 41—43.

3. Кочегаров И. И. Интеллектуализация средств математического моделирования конструкций РЭС / И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков, В. Б. Алмаметов // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2002. - С. 149-151.

4. Кочегаров И. И. САПР теплового анализа радиоэлектронной аппаратуры / И. И. Кочегаров, А. В. Карпов // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума.— Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2002. - С. 151-152.

5. Кочегаров И. И. Методика входного контроля элементной базы / И. И. Кочегаров, А. В. Карпов, В. А. Трусов // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума. — Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2002. - С. 314-316.

6. Кочегаров И. И. Межмодельное взаимодействие при проектировании РЭС / И. И. Кочегаров, В. Б. Алмаметов, Н. К. Юрков,

A. К. Гришко // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 159-160.

7. Кочегаров И. И. Многофункциональная оболочка // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума.— Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 160-161.

8. Кочегаров И. И. Моделирование импульсного удара пластинчатых конструкций РЭС / И. И. Кочегаров, Г. В. Таньков,

B. А. Трусов // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 230-231.

9. Кочегаров И. И. Программный пакет для анализа моделей пластинчатых конструкций // Актуальные проблемы науки и образования: Тр. междунар. юбилейного симпозиума . — Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - Т. 2. - С. 10-11.

10. Кочегаров И. И. Методы межмодельного взаимодействия в проектировании вибронагруженных конструкций РЭС // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. - С. 496-498.

11. Кочегаров И. И. Информационное взаимодействие этапов жизненного цикла конструкций РЭС // Современные охранные технологии и средства обеспечения безопасности объектов: Материалы V Всеросс. науч.-техн. конф. — Пенза: ИИЦ Пенз. гос. унта, 2004. - С. 270-273.

12. Кочегаров И. И. Обратная связь на этапах жизненного цикла конструкций РЭС / И. И. Кочегаров, В. А. Трусов // Надежность и качество: Тр. межзунар. симпозиума.— Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. - С. 200-201.

13. Кочегаров И. И. Программная реализация методики системных связей на этапах проектирования и производства вибро-нагруженных конструкций РЭС // Надежность и качество: Тр. междунар. симпозиума. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. -С. 201-203.

Кочегаров Игорь Иванович

Межсистемные взаимодействия в сложных информационных структурах создания РЭС

Специальность 05.13 01 — Системный анализ, управление и обработка информации (приборостроение)

Редактор В. В. Чувашова Технический редактор Н. А. Вьялкова

Корректор Н А. Сидельникова Компьютерная верстка Н В. Ивановой

ИД №06494 от 26 12 01

Сдано в производство 02 06.04. Формат 60x84716. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. _Заказ № 429. Тираж 100_

Издательство Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40 Отпечатано в типографии ПГУ

»132 14