автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация термоэлектрических охлаждающих устройств

На правах рукописи

РОМАЩЕНКО Михаил Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2005

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Макаров Олег Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Илларионов Борис Владимирович;

кандидат технических наук, доцент Питолин Михаил Викторович

Ведущая организация ОАО «Концерн "Созвездие"»

Защита состоится « 16 » декабря 2005 г. в 16 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.03 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026, Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан_ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Родионов О.В.

22Ш61

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Термоэлектрическое (ТЭ) охлаждение завоевало признание во многих отраслях современной техники. Сравнение с традиционными охлаждающими устройствами по энергетическим и массогабаритным характеристикам выявляет области техники, где преимущества применения ТЭ охлаждения неоспоримы: в первую очередь, это радиоаппаратура, электронные компоненты, оборудование и т.п.

В настоящее время практически все крупные радиоэлектронные комплексы оборудуются специальными системами терморегулирования. Однако масса, габариты, надежность терморегулирующих систем не всегда сравнима с соответствующими показателями РЭС, особенно актуально это для микроминиатюрных устройств с высокими удельными тепловыми потоками. Решение задачи температурной стабилизации такой аппаратуры может быть получено применением в качестве систем обеспечения тепловых режимов полупроводниковых термоэлектрических преобразователей, оптимально сочетающихся с ней по важнейшим энергетическим и массогабаритным показателям. Это обусловлено рядом их достоинств, к числу которых относятся: возможность получения искусственного холода при отсутствии движущихся частей и холодильного агента; универсальность; возможность работы при любой ориентации в пространстве и при отсутствии гравитационных сил; простота устройства, компактность, возможность применения практически в любой компоновочной схеме; высокая степень надежности; практически неограниченный срок службы; простота и широкий диапазон регулирования холодопроизводительности.

Несмотря на значительный прогресс в области термоэлектрической техники, на сегодняшний день все еще открыт вопрос о создании эффективных систем термоэлектрического охлаждения, позволяющих с максимальной эффективностью организовать отвод тепла от радиоэлектронных приборов и элементов. В связи с этим весьма важным является решение вопросов повышения эффективности процесса проектирования термоэлектрических охлаждающих систем РЭС путем моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих модулей.

Таким образом, разработка методов и средств, позволяющих создать как самостоятельный специализированный проблемно-ориентированный комплекс, так и специализированную подсистему промышленной САПР для проектирования термоэлектрической системы охлаждения РЭС, является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств» в рамках одного из основных направлений Воронежского государственного технического университета «Интеллектуальные информационные системы».

Цель и задачи работы. Целью исследования является разработка

яос. национальна«! библиотека

¿"УДУ ;

моделей, алгоритмов и программного обеспечения комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств при проектировании на их основе термоэлектрической системы охлаждения РЭС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести анализ этапов и особенностей проектирования систем охлаждения РЭС на основе термоэлектрического охлаждения и разработать соответствующие процедуры;

разработать математические модели для режимов максимальной холодопроизводительности и максимального холодильного коэффициента, при различных внешних ограничениях и исходных данных, обеспечивающие приемлемую точность моделирования;

осуществить разработку алгоритмов моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, позволяющих обеспечить как автономность работы комплекса, так и встраиваемость в современные промышленные САПР;

реализовать предложенные модели, алгоритмы и процедуры в программно-методическом комплексе моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС.

Методы исследования. При выполнении работы использованы элементы теории системного анализа, автоматизированного проектирования, методы вычислительной математики, математического моделирования и оптимизации, теория полупроводниковых приборов, теория цепей и структурного программирования, теория теплопроводности твердых тел.

Научная новизна. В результате проведенного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

структура и состав математического обеспечения и проектных процедур моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, отличающиеся учетом конструктивных, функциональных, технологических особенностей устройств данного типа, позволяющие получить в результате значения оптимизированных параметров;

математические модели термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, отличающиеся возможностью анализа при различных режимах работы: максимальной холодопроизводительности, максимального холодильного коэффициента и учетом влияния перепада температуры на термобатарее и ориентированных на применение в задачах оптимизации;

оптимизационные модели термоэлектрической охлаждающей батареи, отличающиеся учетом различных критериев оптимизации - по току, объему и массе термоэлектрических элементов, по потребляемой мощности, объему и массе радиатора, и позволяющие получить наиболее рациональные конструктивно-функциональные варианты построения устройств;

алгоритмы моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, позволяющие учитывать необходимые критерии оптимизации при различных режимах работы, отличающиеся

сведением к задаче выпуклого программирования и решением её методом штрафных функций с уменьшающимся значением параметра штрафа.

Практическая значимость. На основе предложенных моделей и алгоритмов разработано информационное и программное обеспечение комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих систем РЭС, использование которого позволяет сократить временные затраты на проектирование при повышении качества получаемых решений.

Внедрение результатов работы. Результаты проведенных исследований использовались в ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств» выполненной на кафедре КИПРА ВГТУ. Основные положения диссертации в виде автоматизированного программного комплекса внедрены в ОАО «Корпорация НПО "Риф"» г.Воронеж и используются в учебном процессе специальности 200800 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» ВГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, 2003-2005); Международной конференции «Системные проблемы качества надежности, качества, информационных и электронных технологий» (Сочи, 2003-2005); Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии» (Воронеж, 2005); научно-технических конференциях Воронежского государственного технического университета (Воронеж 2003-2005).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них 11 в соавторстве. Основной ход работы изложен в 3 отчетах о НИР.

В работах опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: [1, 2, 3] - анализ существующих процедур и математических моделей проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС; [4, 5] - предложены математические модели проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС; [6, 7, 8, 9] - проведен анализ существующих алгоритмов оптимизации параметров термоэлектрических охлаждающих устройств; [10, 12] - разработка программного и информационного обеспечения для задач, рассматриваемых в диссертации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 101 наименование и 8 приложений. Основная часть работы изложена на 146 страницах, содержит 31 рисунок и 4 таблицы.

*

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, приводится её краткое описание, формулируются цели и задачи исследования, предоставляются основные научные и практические результаты.

В первой главе рассмотрены этапы и особенности проектирования термоэлектрических охладителей, особенности термоэлектрических модулей, как объекта проектирования, проведен анализ существующего математического обеспечения современных программных средств проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств. Отмечены основные направления развития термоэлектрических охлаждающих устройств.

Проанализирован состав современных САПР РЭС и отмечены их недостатки, ограничивающие возможность применения для моделирования и оптимизации термоэлектрических систем охлаждения РЭС.

Определена необходимость разработки математических моделей термоэлектрических устройств, имеющих простой аналитический вид, обеспечивающих удовлетворяющую для инженерной практики точность (10-15%), учитывающих все существенные физические процессы, протекающие в модуле Пельтье, работающем в качестве охладителя или термостата, а также методов оптимизации и создания на их базе проблемно-ориентированного комплекса. Выбраны критерии оптимизации, варьируемые параметры и ограничения, накладываемые на выходные и варьируемые параметры.

Анализируя широко распространенные модели термоэлектрических охладителей, можно сказать, что они достаточно сложны и характеризуются более чем 20 физико-топологическими, электрическими и тепловыми параметрами. Применение данных моделей для целей практического моделирования, а тем более оптимизации достаточно затруднительно.

Сложность моделей объясняется их направленностью на решение широкого класса задач и универсальностью. Поэтому задача разработки моделей термоэлектрического охладителя работающего в наиболее характерных для него режимах работы, которые были бы простыми и в то же время обеспечивали приемлемую для теплофизического проектирования точность (около 10-15 %), является актуальной. Необходимо, чтобы такая модель не была громоздкой и не содержала трансцендентных функций. Она должна описывать все существенные процессы, происходящие в термоэлектрическом охладителе при заданном режиме эксплуатации, и быть применимой к использованию в реальном производственном процессе.

Современные комплексы программных средств, которые могут применяться для теплового проектирования РЭС различаются по степени точности, универсальности, стоимости, пользовательскому интерфейсу, возможности интеграции и т.д. Однако для проектирования систем охлаждения РЭС на основе ТЭ модулей предназначен только один отечественный комплекс программных средств КРИОТЕРМ, основными

недостатками которого является направленность на работу с номенклатурой выпускаемой данной фирмой и отсутствие возможности оптимизации термоэлектрической системы охлаждения.

Основным требованием к термоэлектрическому охладителю является обеспечение заданных характеристик: температуры холодной стороны Т0 и холодопроизводительности . Достичь этого можно при помощи различных критериев оптимизации - потребляемого тока, потребляемой мощности, габаритов, массы, размера радиатора. В качестве основных критериев оптимизации предложены следующие - количество термоэлементов в батарее и перепад температуры на ней. В этом случае целевая функция принимает вид 20) = п\Т, где п - число термоэлементов в батарее, ДТ - перепад температуры на термобатарее. При решении задачи оптимизации термоэлектрического охлаждающего устройства вводятся ограничения на варьируемые параметры (п,АТ) и выходные параметры: потребляемая мощность IV, рабочий ток I, объем и масса термобатареи УБ СБ, объем и масса радиатора горячей стороны УР СР.

На основании проведенного анализа, существующего математического обеспечения процедур моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств сформулированы основные задачи, решаемые в рамках данных исследований, и поставлена цель работы - разработка моделей, алгоритмов и программных средств комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических устройств для построения на их основе термоэлектрической системы охлаждения РЭС.

Во второй главе сформирован состав проектных процедур (рис. 1) и структура математического обеспечения моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств (рис. 2), определены требования к используемым математическим моделям.

В качестве основных требований к математическим моделям определены следующие: математическая модель должна отражать основные свойства исследуемого объекта с точки зрения интересующего параметра или группы параметров; быть достаточно простой в содержательном смысле; быть адаптированной под имеющиеся исходные данные и легко модифицироваться при появлении новых исходных данных или новых сведений о внутренней природе системы. Модели должны быть адаптированы под технологические процессы используемые в данном производстве.

При решении задачи моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств важное значение имеют модели, позволяющие устанавливать количественные зависимости между физико-топологическими, электрическими, тепловыми, конструктивными параметрами и множеством их эксплуатационных параметров. Известные в литературе модели либо громоздки, в силу универсальности, либо не обеспечивают достаточную точность.

Предложены модели характеризующие наиболее распространенные

%

режимы работы термоэлектрического охладителя.

Режим максимального холодильного коэффициента при фиксированной площади термобатареи и температурах спаев характерен при проектировании охладителей для маломощных объектов. В этом случае необходимо стремиться сделать термобатарею сравнимой по размерам с самим объектом. В таких случаях площадь термобатареи оказывается фактически заданной и равной стыковочной площади объекта (либо несколько превышающей ее).

Формирование пакета конструкторской документации

Рис. 1. Состав проектных процедур процесса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств

Максимальный холодильный коэффициент и оптимальную степень рассредоточения термобатареи предложено определять как

е =___(i)

ЬЧАХ \f » VV

Cío

(t^Xi-eXi-e-^)

Zopt ~ Дf • (2)

(1+*" aT*

Число термоэлементов в термобатарее в этом случае

« =-^-. (3)

2*„(1 + £>„•)

Для площади необходимого радиатора горячих спаев термобатареи получена следующая модель

в2

/г=__а--(4)

где, <9 =-^-.

Математическое обеспечение

схемотехнического проектирования

М атепатичсские модели пассивных компонентов

М ¿тематические и одели полупроводниковых

приборов

Модели ключей, источников сигналов

Математические модели терм оэлектрического элемента

Ф И1ИКО-тололотнческ&я модель

Электрическая молен

Тепловая модель

Модели режимов работы термоэлектрического элемента

5 5 «

Ш

8

4

| I

Рис. 2. Структура математического обеспечения процесса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств

Часто в распоряжении разработчика уже имеется готовая термобатарея. В таком случае задача проектирования состоит в подборе режима работы модуля, в котором экономичность будет наибольшей. Поскольку холодопроизводительность модуля О, и число его элементов п полагаются заданными, то холодильный коэффициент целиком определяется

потребляемой мощностью «- = 0,/^ и, следовательно, током. Для этого случая получена следующая модель

, = еГ0Ь/Ер), (5)

а_

где, Я =

1пк'ЬТ'илх

В режиме максимального холодильного коэффициента при фиксированном токе получены модели максимального холодильного коэффициента и площади радиатора, которые имеют вид

„ _ 2

F = -

о, и-уа^о+^ы]

«АГ« (1 -^¡Щ-eCS)

(6)

(7)

Потребность в компактных охладителях при заданных термоэлементах, часто возникает, если речь идет об охлаждении малогабаритных объектов. В случае наименьшего радиатора термобатареи заданного рассредоточения, площадь радиатора термобатареи при фиксированных размерах элементов и степени рассредоточения зависит от рабочего тока и перепада температур на термобатарее. Оптимальным токовым режимом (при т = const) является режим максимального холодильного коэффициента. Для оптимального перепада температуры на термобатарее сформирована модель

т

1 -кг-

QflDT "

(1 + *у

1+

\ + к + вс(1 + ц/)

(1-/ьД)г 2

(С(1 + *)-1

(8)

Наименьшую площадь радиатора, с которым термобатарея заданного рассредоточения £ может отвести мощность <2а при заданных температурах объекта и среды, предложено определять как

г ( с

где, С = ^1+у + у11+у/0с .

Для режима наименьшего радиатора с термобатареей заданной площади предложена следующая модель для оптимального приведенного перепада температуры, соответствующей минимальному значению площади радиатора

(9)

вюрт - &

1±. 1+

в

(10)

В режиме наименьшего радиатора термобатареи при заданной потребляемой мощности получено следующее выражение для наибольшего приведенного перепада температуры на термобатарее

2 s„

1 + 4^2-

l + c

9, [l+f„(l + !i/>]2

r-1

а минимальная площадь радиатора в этом случае

&

* иг\< —

1 + е.

в„

(П)

(12)

Если массы термобатареи и радиатора сравнимы, что имеет место при достаточно высоких коэффициентах теплопередачи а, то пренебрежение одной из них необоснованно. Поэтому при минимизации массы устройства следует рассматривать оба ее компонента - термобатарею и радиатор

Ooga/F

1-

Jo

(13)

а(Т-Тс)

Рассмотренный режим работы термобатареи, при котором масса устройства минимальна, режим См№, он является промежуточным между режимами еми и , и зависит от конструктивных особенностей термобатареи и радиатора и, главным образом, от коэффициента теплоотдачи

а.

Наименьшее число термоэлементов батареи в режиме компактного охладителя с ограниченным током при минимальной массе термобатареи, определяется условием максимума холодопроизводительности одного термоэлемента и предложена следующая модель

___Ш

а минимум массы термобатареи

OJ1

2

(14)

(15)

где, С0 =

В третьей главе выбран метод решения задачи нелинейного программирования, к которой сводится задача моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств. Как наиболее простой и быстрый выбран метод штрафных функций с уменьшающимся значением параметра штрафа. Штрафная функция имеет вид:

Ф(х,ск) = с„

111111

—+—+—+—+—+—

St S,b Sg6

(16)

ч Sw Si Sv6 Sg6 Svp Sep j где, CK - параметр штрафа; gw,gi,gV6,gG6,gVp,gGp - ограничения на

выходные параметры: потребляемая мощность, рабочий ток, объем и масса термобатареи, объем и масса радиатора горячей стороны соответственно. В качестве ограничений предложены следующие:

потребляемая мощность рабочий ток

Si ~ ~ I'

объем и масса термобатареи

Sri = УбШХ ~ ёаб = QШЛИ

объем и масса радиатора горячей стороны

Svp ~ Уршх ~ Ур' Sap = ^рилх ~~ Gp ■ Данная задача сводится к решению задачи безусловной оптимизации

mm

пАТ + с.

111111

— +—+—+-+ — + —

(18)

(19)

(20)

(21)

^ S* Si Svs Sg6 Svp So,, Для минимизации штрафной функции выбран метод покоординатного спуска.

Разработан обобщенный алгоритм решения задачи моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств, схема которого представлена на рис. 3.

КОНЕЦ

Рис. 3. Обобщенный алгоритм решения задачи моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств

Разработаны алгоритмы моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, основанные в соответствии с условиями поставленной задачи на методе штрафных функций с уменьшающимся значением параметра штрафа для оптимального выбора значений перепада температуры и количества термоэлементов в системе охлаждения, укрупненная схема которого представлена на рис. 4.

Рис. 4. Алгоритм решения задачи моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств

Предложен алгоритм вычисления основных выходных параметров -потребляемой мощности, тока, объема и массы термобатареи, объема и массы радиатора (¡У,1,УБ,СБ,УР,СР), которые необходимы для формирования штрафной функции, при оптимизации термоэлектрического охладителя.

Четвертая глава посвящена описанию программного обеспечения (ПО) комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств, строящегося на основе предложенных моделей и алгоритмов.

Рис. 5. Структурная схема ПО комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС

Разработанное ПО внедрено в ОАО «Корпорация НПО "Риф"» и применялось при проектировании термоэлектрической системы охлаждения РЭС, а также при проектировании автомобильного холодильника. Использование внедренного ПО повысило качество принимаемых проектных решений, и позволило сократить время проектирования в среднем на 10-20%.

Также разработанное ПО внедрено в учебный процесс Воронежского государственного технического университета в виде лабораторного практикума по дисциплинам «Теплофизическое проектирование РЭС» и «Информационные технологии проектирования РЭС» специальности 200800 «Проектирование и технология РЭС» дневной и заочной формы обучения.

В заключении представлены основные результаты диссертационной работы.

В приложениях приведены примеры работ программно-методического комплекса и акты, подтверждающие внедрение результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Рассмотрены основные задачи этапа проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств, проведен анализ используемого математического и программного обеспечения, намечены основные пути по повышению эффективности проектирования.

2. Сформирован состав математического обеспечения, позволяющий осуществлять моделирование и оптимизацию термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС при различных условиях оптимизации.

3. Предложены математические модели термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, обеспечивающие возможность анализа при различных режимах работы - максимальной холодопроизводительности, максимального холодильного коэффициента и учетом влияния перепада температуры на термобатарее, а также оптимизационные модели термоэлектрической охлаждающей батареи, позволяющие учитывать различные критерии оптимизации - по току; объему и массе термоэлектрических элементов; по потребляемой мощности; объему и массе радиатора.

4. Разработаны алгоритмы, охватывающие решение задач моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств для самых распространенных условий работы.

5. На базе предложенных математических моделей, алгоритмов и процедур разработан программно-методический комплекс моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств, обеспечивающий полную интерактивную и диалоговую поддержку программных средств.

6. Разработанное информационное и программное обеспечение комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС зарегистрировано в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации, внедрено в проектные работы отдела главного технолога и отдела информационных систем ОАО «Корпорация НПО "Риф"» и используется в производственном цикле изготовления термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, а также в учебный процесс Воронежского государственного технического университета в виде лабораторного практикума по дисциплинам «Теплофизическое проектирование РЭС» и «Информационные технологии проектирования РЭС» специальности 200800 «Проектирование и технология РЭС» дневной и заочной формы обучения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Процедуры автоматизированного проектирования термоэлектрических устройств систем охлаждения радиоэлектронных средств // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий: Материалы Междунар. конф. и Российской школы. / Воронеж, 2003. Ч. 8. С. 55-57.

2. Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Выбор математического обеспечения для моделирования термоэлектрических охлаждающих и термостатирующих устройств радиоэлектронных средств // Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий: Материалы Междунар. конф. и Российской школы. / Воронеж, 2003. Ч. 8. С. 57-59.

3. Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Процедуры автоматизированного проектирования систем охлаждения РЭС с использованием термоэлектрических устройств // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск : ИПЦ, 2003. С. 461-464.

4. Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Современное состояние математического обеспечения для моделирования термоэлектрических охлаждающих и термостатирующих устройств РЭС // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск : ИПЦ, 2003. С. 464468.

5. Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Математическое обеспечение для проектирования термоэлектрической системы термостатирования с жидкостным охлаждением тепловыделяющих спаев // Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 40-44.

6 Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Оптимизация компактных термоэлектрических охладителей РЭС при ограниченном токе // Системные проблемы качества надежности, качества, информационных и электронных технологий: Материалы Междунар. конф. и Российской науч. школы. Секция 5. М.: Радио и связь, 2004. С. 99-102.

7. Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Оптимизация термоэлектрических охлаждающих батарей РЭС при минимальном токе // Системные проблемы качества надежности, качества, информационных и электронных технологий: Материалы Междунар. конф. и Российской науч. школы. Секция 5. М.: Радио и связь, 2004. С. 102-104.

8. Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Оптимизация экономичных термоэлектрических охладителей РЭС при различных исходных условиях проектирования // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск: ИПЦ, 2004. С. 537-539.

9. Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Оптимизация компактных термоэлектрических охладителей РЭС при заданных

термоэлементах // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. научн. тр. Красноярск : ИПЦ, 2004. С. 539-542.

10. Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Математическое обеспечение для проектирования термостабилизированных элементов со встроенными термоэлектрическими устройствами // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2005. С. 492-495.

11. Ромащенко М.А. Программные средства моделирования и автоматизированного проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб науч. тр. Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2005. С. 498-499.

12. Бачурин В.И., Макаров О.Ю., Ромащенко М.А. Процедуры моделирования термоэлектрического охлаждающего устройства с проектируемым и заданным радиаторами // Информационные технологии: Материалы Всерос. науч.-техн. конф. Воронеж: Изд-во «Научная книга»,

Подписано в печать 09.11.2005 Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ №

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

2005. С. 417-419.

№22505

РНБ Русский фонд

2006-4 27824

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ РЭС НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

1.1 Основные задачи и процедуры проектирования систем охлаждения РЭС с использованием термоэлектрических устройств

1.2 Средства моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств в современных САПР

1.3 Цель и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

2.1 Основные задачи и процедуры проектирования систем охлаждения РЭС с использованием термоэлектрических устройств

2.2 Математические модели параметров и характеристик термоэлектрических устройств

2.2.1 Общая характеристика

2.2.2Получение максимальной холодопроизводительности 2.2.3 Получение максимального холодильного коэффициента

2.2.4 Сравнительная оценка экстремальных режимов

2.2.5 Математическая модель термобатареи охлаждения 2.3 Критерии и оптимизационные модели для проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств

2.3.1 Экономичные охладители

2.3.2 Компактные охладители при заданных термоэлементах

2.3.3 Компактные охладители при ограниченном токе

2.3.4 Термобатарея на минимальном токе

2.3.5 Термоэлектрические интенсификаторы теплообмена

2.3.6 Комплексно оптимизированные устройства

Актуальность темы. Термоэлектрическое (ТЭ) охлаждение завоевало признание во многих отраслях современной техники. Сравнение с традиционными охлаждающими устройствами по энергетическим и массогабаритным характеристикам выявляет области техники, где преимущества применения ТЭ охлаждения неоспоримы: в первую очередь, это радиоаппаратура, электронные компоненты, оборудование и т.п.

В настоящее время практически все крупные радиоэлектронные комплексы оборудуются специальными системами терморегулирования. Однако масса, габариты, надежность терморегулирующих систем не всегда сравнима с соответствующими показателями РЭС, особенно актуально это для микроминиатюрных устройств с высокими удельными тепловыми потоками. Решение задачи температурной стабилизации такой аппаратуры может быть получено применением в качестве систем обеспечения тепловых режимов полупроводниковых термоэлектрических преобразователей, оптимально сочетающихся с ней по важнейшим энергетическим и массогабаритным показателям. Это обусловлено рядом их достоинств, к числу которых относятся: возможность получения искусственного холода при отсутствии движущихся частей и холодильного агента; универсальность; возможность работы при любой ориентации в пространстве и при отсутствии гравитационных сил; простота устройства, компактность, возможность применения практически в любой компоновочной схеме; высокая степень надежности; практически неограниченный срок службы; простота и широкий диапазон регулирования холодопроизводительности.

Несмотря на значительный прогресс в области термоэлектрической техники, на сегодняшний день все еще открыт вопрос о создании эффективных систем термоэлектрического охлаждения, позволяющих с максимальной эффективностью организовать отвод тепла от радиоэлектронных приборов и элементов. В связи с этим весьма важным является решение вопросов повышения эффективности процесса проектирования термоэлектрических охлаждающих систем РЭС путем моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих модулей.

Таким образом, разработка методов и средств, позволяющих создать как самостоятельный специализированный проблемно-ориентированный комплекс, так и специализированную подсистему промышленной САПР для проектирования термоэлектрической системы охлаждения РЭС, является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств» в рамках одного из основных направлений Воронежского государственного технического университета «Интеллектуальные информационные системы».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка моделей, алгоритмов и программного обеспечения комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств при проектировании на их основе термоэлектрической системы охлаждения РЭС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ этапов и особенностей проектирования систем охлаждения РЭС на основе термоэлектрического охлаждения и разработать соответствующие процедуры; разработать математические модели для режимов максимальной холодопроизводительности и максимального холодильного коэффициента, при различных внешних ограничениях и исходных данных, обеспечивающие приемлемую точность моделирования; осуществить разработку алгоритмов моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, позволяющих обеспечить как автономность работы комплекса, так и встраиваемость в современные промышленные САПР; реализовать предложенные модели, алгоритмы и процедуры в программно-методическом комплексе моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС.

Методы исследования. При выполнении работы использованы элементы теории системного анализа, автоматизированного проектирования, методы вычислительной математики, математического моделирования и оптимизации, теория полупроводниковых приборов, теория цепей и структурного программирования, теория теплопроводности твердых тел.

Научная новизна. В результате проведенного исследования получены и выносятся на защиту следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: структура и состав математического обеспечения и проектных процедур моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, отличающиеся учетом конструктивных, функциональных, технологических особенностей устройств данного типа, позволяющие получить в результате значения оптимизированных параметров; математические модели термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, отличающиеся возможностью анализа при различных режимах работы - максимальной холодопроизводительности, максимального холодильного коэффициента и учетом влияния перепада температуры на термобатарее и ориентированных на применение в задачах оптимизации; оптимизационные модели термоэлектрической охлаждающей батареи, отличающиеся учетом различных критериев оптимизации - по току, объему и массе термоэлектрических элементов, по потребляемой мощности, объему и массе радиатора, и позволяющие получить наиболее рациональные конструктивно-функциональные варианты построения устройств; алгоритмы моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, позволяющие учитывать необходимые критерии оптимизации при различных режимах работы, отличающиеся сведением к задаче выпуклого программирования и решением её методом штрафных функций с уменьшающимся значением параметра штрафа.

Практическая ценность. На основе предложенных моделей и алгоритмов разработано информационное и программное обеспечение комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих систем РЭС, использование которого позволяет сократить временные затраты на проектирование при повышении качества получаемых решений.

Внедрение результатов работы. Результаты проведенных исследований использовались в ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств» выполненной на кафедре КИПРА ВГТУ. Основные положения диссертации в виде автоматизированного программного комплекса внедрены в ОАО «Корпорация НПО "Риф"» г. Воронеж и используются в учебном процессе специальности 200800 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» ВГТУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:

Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, КГТУ, 2003, 2004, 2005);

Международной конференции «Системные проблемы качества надежности, качества, информационных и электронных технологий» (Сочи, 2003, 2004);

Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии» (Воронеж, 2005);

Научно-технических конференциях Воронежского государственного технического университета в 2003, 2004, 2005 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, из них 11 в соавторстве и 1 лично соискателем. Основной ход работы изложен в 3 отчетах о НИР.

В работах опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: [1, 2, 3] - анализ существующих процедур и математических моделей проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС; [4, 5] - предложены математические модели проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС; [6, 7, 8, 9] - проведен анализ существующих алгоритмов оптимизации параметров термоэлектрических охлаждающих устройств; [10, 12] - разработка программного и информационного обеспечения для задач, рассматриваемых в диссертации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 101 наименование, 8 приложений. Основная часть работы изложена на 146 страницах, содержит 31 рисунок и 4 таблицы.

4.3 Основные выводы четвертой главы

1. На основе ранее предложенных математических моделей, алгоритмов и процедур разработана структура программно-методического комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, обеспечивающая полную интерактивную и диалоговую поддержку программных средств.

2. Разработанное программное обеспечение комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС зарегистрировано в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации, внедрено в проектные работы отдела главного технолога и отдела информационных систем ОАО «Корпорация НПО "Риф"» и используется в производственном цикле изготовления термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС а также в учебный процесс Воронежского государственного технического университета в виде лабораторного практикума по дисциплинам «Теплофизическое проектирование РЭС» и «Информационные технологии проектирования РЭС» специальности 200800 «Проектирование и технология РЭС» дневной и заочной формы обучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные научно-технические результаты:

1. Рассмотрены основные задачи этапа проектирования термоэлектрических охлаждающих устройств, проведен анализ используемого математического и программного обеспечения, намечены основные пути по повышению эффективности проектирования.

2. Сформирован состав математического обеспечения, позволяющий осуществлять моделирование и оптимизацию термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС при различных условиях оптимизации.

3. Предложены математические модели термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС, обеспечивающие возможность анализа при различных режимах работы - максимальной холодопроизводительности, максимального холодильного коэффициента и учетом влияния перепада температуры на термобатарее, а также оптимизационные модели термоэлектрической охлаждающей батареи, позволяющие учитывать различные критерии оптимизации - по току; объему и массе термоэлектрических элементов; по потребляемой мощности; объему и массе радиатора.

4. Разработаны алгоритмы, охватывающие решение задач моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств для самых распространенных условий работы.

5. На базе предложенных математических моделей, алгоритмов и процедур разработан программно-методический комплекс моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств, обеспечивающий полную интерактивную и диалоговую поддержку программных средств.

6. Разработанное информационное и программное обеспечение комплекса моделирования и оптимизации термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС зарегистрировано в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации, внедрено в проектные работы отдела главного технолога и отдела информационных систем ОАО «Корпорация НПО "Риф"» и используется в производственном цикле изготовления термоэлектрических охлаждающих устройств РЭС а также в учебный процесс Воронежского государственного технического университета в виде лабораторного практикума по дисциплинам «Теплофизическое проектирование РЭС» и «Информационные технологии проектирования РЭС» специальности 200800 «Проектирование и технология РЭС» дневной и заочной формы обучения.

1. Иоффе А.Ф. Избранные труды. Т. II. Л.: Наука, 1975. 482 с.

2. Стильбанс Л.С. Физика полупроводников. М.: Сов. радио, 1967.452 с.

3. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. Л.: Изд-во АН СССР, 1960. 188 с.

4. Бурштейн А.И. Физические основы расчета термоэлектрических устройств. М.: Физматгиз, 1962. 136 с.

5. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 284 с.

6. Покорный Е.Г., Щербина А.Г. Расчет полупроводниковых охлаждающих устройств. Л.: Наука, 1969. 208 с.

7. Каганов М.А., Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы. -Л.: Энергия, 1970.176 с.

8. Вайнер А.Л. Каскадные термоэлектрические источники холода. -М.: Сов. радио, 1976. 140 с.

9. Термоэлектрические материалы и преобразователи / Под ред. А.И. Карчевского. М.: Мир, 1964. 352 с.

10. Ю.Сомкин М.Н., Вайнер А.Л., Водолагин В.Ю. Перегрев ветви термоэлемента и его влияние на эффективность охлаждения. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1982, № 1, с. 68-75.

11. Наер В.А., Белозорова Л.Н., Соломяников А.Д. Температурное поле термоэлемента. Изв. АН СССР, сер. Энергетика и транспорт, 1977, № 5, с. 170-172.

12. Вайнер А. Л., Оснач Э.Т. Сравнительные характеристики термоэлектрических и компрессионных охладителей для РЭА. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, № 2, 1968, с. 105-112.

13. Голыдман Б.М., Кудинов В.А., Смирнов И.А. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе В12ТеЗ. М.: Наука, 1972. 320 с.

14. Сомкин М.Н., Водолагин В.Ю. Определение средней температуры ветви охлаждающего термоэлемента в различных режимах работы. -Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1981, № 2, с. 92-94.

15. Семенюк В.А., Нечипорук О.Л., Максимальное понижение температур в составных полупроводниковых темопарах. Изв. вузов СССР, сер. Энергетика, 1976, № 2, с. 105-110.

16. Семенюк В.А. Возможности повышения эффективности термоэлектрического охлаждения при использовании неоднородных термоэлементов. Теплофизика и теплотехника, 1978, вып. 35, с. 80-84

17. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш. школа, 1984, с. 280.

18. Standart Thermoelectric Heat Pumps Thermoelectric Cooling Modules. Series CP and FC//Design Electronic Master. - 1982, c. 90-92.

19. Лукишер Э.М., Вайнер А.Л. Оптимальная последовательность температур энергетически эффективной каскадной термобатареи. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1975, вып. 3, с. 60-65.

20. Гальперин В.Л. Экстремальная последовательность температур и экономичность каскадной термобатареи. ФТП, 1976, т. 10, вып. 8, с. 15401542.

21. Вайнер А. Л., Лукишер Э.М. Оптимальное рассредоточение термоэлектрической батареи. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1976, №2, с. 103-107.

22. Лукишер Э.М., Вайнер А.Л. Особенность оптимального распределения температур каскадной термобатареи. Вопросы радиоэлектроиники, сер. ТРТО, 1979, вып. 1, с. 66-68.

23. Вайнер А.Л., Лукишер Э.М., Зайко В.П. Оребренная термобатарея минимальной массы с рассредоточенным размещением термоэлементов. -Холодильная техника, 1975, № 1, с. 29-32.

24. Тайц Д.А. Условия применения термоэлектрических батарей в качестве интенсификаторов теплообмена. Холодильная техника, 1970, № 5,с. 26-29.

25. Лукишер Э.М., Вайнер А.Л., Эффективность термоэлектрических интенсификаторов теплообмена. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1978, вып. 1, с. 86-90.

26. Лидоренок Н.С., Коломеец A.B., Лукишер Э.М., Вайнер А.Л. Комплексная оптимизация термоэлектрических охлаждающих устройств. -Холодильная техника, 1977, № 4, с. 28-31.

27. Краус А.Д. Охлаждение электронного оборудования. М.: Энергия, 1971,390 с.

28. Термоэлектрический микротермостат / А.Л.Вайнер, C.B. Андрущенко, В.П. Зайков и др. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1975, вып. 1, с 38-40.

29. Ильярский О.И., Удалов Н.П. Термоэлектические элементы. М.: Энергия, 1970, 72 с.

30. Андрущенко C.B., Вайнер А.Л., Сомкин М.Н. Особенности построения параметрического ряда термоэлектрических микрохолодильников для РЭА. Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРТО, 1980, вып. 2, с. 56-63.

31. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. -Киев: Наукова думка, 1979, 768 с.

32. Войтенко Г.И., Возная Г.А. Твердотельные электронные микроохладители (ТЭМО) и термоэлектрические батареи (ТЭБ). -Информационный листок № 80-0685, ВИМИ, 1980, 4 с.

33. ЗЗ.Зескайнд Д.А. Термоэлектрические холодильники для охлаждения электронных приборов. Электротехника, т. 53, № 17, 1980, с. 39-45.

34. Глоризов Е.Л., Ссорин В.Г., Сыпчук П.П. Введение в автоматизацию схемотехнического проектирования. М.: Сов. радио, 1976. 376 с.

35. Разевиг В. Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Общие сведения графическийввод схем. М.: Радио и связь, 1992. Вып. 1. 72 с.

36. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Модели компонентов аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992. Вып. 2. 64 с.

37. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и Pspice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Моделирование аналоговых устройств. М.: Радио и связь, 1992. Вып. 3. 120 с.

38. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. М.: Солон, 1999. 789 с.

39. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (Pspice). М.: CK Пресс, 1996. 272 с.

40. Энгель B.JL, Диркс Х.К., Майнерцхаген Б. Моделирование полупроводниковых приборов / ТИИЭР, 1983, т.71, № 1. с. 14-41.

41. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В. А. Математическое моделирование элементов интегральной электроники. М.: Сов. радио, 1976. 304 с,

42. Норенков И.П., Маничев В.Б. Системы автоматизированногопроектирования электронной и вычислительной аппаратуры. М.: Высш. шк., 1983. 272 с.

43. Баталов Б.В., Русаков С.Г., Савин В.В. Пакет прикладных программ автоматизации схемотехнического проектирования для персональных компьютеров // Микропроцессорные средства и системы. 1988, № 4, с. 63-66.

44. Диалоговые системы схемотехнического проектирования / В.И. Анисимов, Г.Д. Дмитревич, К.Б.Скобельцын и др. Под оед. В.И. Анисимова. М.: Радио и связь, 1988. 288 с.

45. Диалоговое схемотехническое проектирование в дисплейном классе на мини-ЭВМ / В.И. Анисимов, П.П. Азбелев, Г.Д. Дмитревич и др. Под ред. В.Д. Разевига. М.: Моск. энерг. ин-т, 1986. 123 с.

46. Ильин В.Н., Коган B.JI. Разработка и применение программ автоматизации схемотехнического проектирования. М.: Радио и связь, 1984. 368 с.

47. Кренкель Т.Э., Коган А.Г., Тараторин A.M. Персональные ЭВМ в инженерной практике. М.: Радио и связь, 1989. 337 с.

48. Автоматизация проектирования: сб. науч. тр. / Под ред. В.А. Трапезникова. М.: 1986, вып. 1, 275 с.

49. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике: Справочник / Е.В. Авдеев, А.Т. Еремин, И.П. Норенков, М.И. Песков; Подред. И.П. Норенкова. М.: Радио и связь, 1986. 386 с.

50. Чоговадзе Г.Г. Персональные компьютеры. М.: Финансы и статистика, 1989, 208 с.

51. Бергхаузер Т., Шлив П. Система автоматизированного проектирования AutoCAD: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989, 256 с.

52. Афанасьев А.О., Кузнецова С.А. Наше решение проблемы // EDA Express, 2001, №3, с. 19.

53. Афанасьев А .О., Кузнецова С.А., Нестеренок A.B. Проектирование в OrCAD. Киев: Наука и техника, 2001, 541 с.

54. Разевиг В.Д. Design Center для Windows // Монитор-Аспект, 1994, с.52.58.

55. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap IV, М.: Изд-во МЭИ, 1996.

56. Разевиг В.Д. Design Center 6.2 система сквозного проектирования // PC Week / RE, 1996, №3. с. 37-39, 42.

57. Разевиг В.Д. Моделирование аналоговых электронных устройств на персональных ЭВМ. М.: Изд-во МЭИ, 1991, 162 с.

58. Разевиг В.Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD. М.: Солон-Р, 2000.519 с.

59. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств / О.В. Алексеев, A.A. Головков, И.Ю. Пивоваров, Г.Г. Чавка; Под ред. О.В. Алексеева. М.: Высш. шк., 2001. 268 с.

60. Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 М.: Солон-Р,2001.

61. Автоматизация схемотехнического проектирования на мини ЭВМ: Учеб. пособие / В.И. Анисимов и др. -Л.: Изд-во Ленинград. Ул-та, 1983. 2000 с.

62. Автоматизация схемотехнического проектирования / В.Н. Ильин, В.Т. Фролкин, А.И. Бутко и др.; Под ред. В.Н. Ильина. М.: Радио и связь, 1987.

63. Батищев Д.И., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Оптимизация в САПР: Учебник. Воронеж: ВГТУ, 1997. 416 с.

64. Аоки М. Введение в методы оптимизации: Пер. с англ. М.: Наука, 1977, 344 с.

65. Ильин В.Н. основы автоматизации схемотехнического проектирования. М.: Энергия, 1979. 391 с.74.3ангвилл У.И. Нелинейное программирование: Пер с англ. М.: Энергия, 1979. 391 с.

66. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. М.: Мир, 1972. 240 с.

67. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М.: Сов. радио, 1975. 216 с.

68. Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования. -М.: Энергия, 1980. 160 с.

69. Корячко В.П., Курейчик В.М., Норенокв И.П. Теоретические основы САПР. М.: Энергоатомиздат, 1987, 400 с.

70. Петренко А.И. Основы автоматизации проектирования. Киев.: Техника, 1982. 295 с.

71. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1986. 192 с.

72. Норенков И.П., Манычев В.Б. Основы теории и проектирования

73. САПР. М.: Высш. шк., 1990. 335 с.

74. Фролов В.Н., Львович Я.Е., Меткин Н.П. Автоматизированное проектирование технологических процессов и систем производства РЭС. -М.: Высш. шк., 1991. 463 с.

75. Тятюшкин А.И. Численные методы и программные средства оптимизации управляемых систем. Новосибирск: Наука, 1992. 177 с.

76. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981. 110 с.

77. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгедел К. Оптимизация в технике: Кн. 2 / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 320 с.

78. Моделирование и автоматизация проектирования силовых полупроводниковых приборов / В.П. Григоренко, П.Г. Дерменжи, В.А. Кузьмин и др.: М.: Энергоатомиздат, 1988. 280 с.

79. Дмитришин Р.В. Оптимизация электронных схем на ЭВМ. Киев.: Техника, 1980. 224 с.

80. Фаронов В.В. Delphi 5. Учебный курс. М.: Нолидж, 2000. 608 с.

81. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. М.: Мир, 1980.360 с.94.3елковиц М., Шоу А., Гэнон Дж. Принципы разработки программного обеспечения. М.: Мир, 1982. 368 с.

82. Системы автоматизированного проектирования: В9 кн. / Под ред. И.П.Норенкова. Кн. 3. В.Г.Федорук, В.М.Черненький. Информационное и прикладное программное обеспечение. М.: Высш. шк., 1990. 159 с.

83. Разработка САПР. В 10 кн. Кн.З. Проектирование программного обеспечения САПР / Б.С.Федоров, Н.Б.Гуляев: Под ред. А.В.Петрова. М.: Высш. шк., 1990. 159 с.

84. Кулаков А.Ф.Оценка качества программ ЭВМ. Киев: Техника, 1984,140 с.

85. Боэм Б., Браун Дж., Каспар X., Липов М., и др. Характеристики качества программного обеспечения. // Пер. с англ. Е.К.Масловского: М.,1. Мир, 1981,208 с.

86. Липаев В.В. Качество программного обеспечения М.: Финансы и статистика, 1983, 250 с.

87. Яковлев С.А. Проблемы планирования имитационных экспериментов при проектировании информационных систем. В кн. «Автоматизированные системы переработки информации и управления». -Л.: 1986.-254 с.

88. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов по спец. «Автоматизированные системы управления». М.: Высшая школа, 1985.-271 с.

89. Вычисляемый параметр Общие соотношения Режим максимальной энергетической эффективности Режим максимальной холодопроизводительности

90. Ток, А I (1) 4=еД7/Я(М-1).(8) 1д=еТ0/Я( 15)

91. Напряжение, В и = 1Я + еАТ (2) иЕ = еАТМ/{М -1) (9) (16)

92. Потребляемая мощность, Вт \¥ = 1Л = 12Я + е1АТ (3) = м я (М -1) Ц?ч=е\Т1Я (17)

93. Холодопроизво дительность, Вт д0=е1Т0-^12К-кАТ (4) е2АТ(МТ0-Т)М Й0е~ -> V11) Я(М + 1)(М 1) ^Ошах ^ \ Г20 ДГЧ 2 г ч У (18)

94. Теплопроизвод ительность, Вт д = е1Т + ~ к&Т (5) е2АТ(МТ-Т0)М %е= ч О2) Л(М + 1)(М-1)2 -¿{тг т\ Я Щ 2 , V / (19)

95. Холодильный коэффициент д0 е1Т0 0,512Я - кАТ ^ях Ш°~Т (13) 1 £я~ т Гго АГ>) (20)е- — --=- (о) IV 12Я + е1АТ тах АТ{М +1) 12 7 J

96. Тепловой коэффициент , 1 е1Т + Ъ,512Я-кАТ М = 1 + =-~~2-(7) в еЩ-ГЯ-кАТ МТ-Т0 /Ашп , ^ гр Ч т) Ащ-Та