автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Синтез системы распределения электрической энергии грузового автомобиля

На правах рукописи

ФЕДОРОВ ЕВГЕНИИ ЮРЬЕВИЧ

СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 МАП 2014

Казань-2014

005548368

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ).

Научный руководитель; доктор технических наук, профессор кафедры «Электрооборудования» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет - КАИ», Терещук Валерий Степанович.

Официальные оппоненты:

Макаров Валерий Геннадьевич, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривода и электротехники» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», г.Казань.

Шакиров Юнус Идрисович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроэнергетики и электротехники» Набережночелнин-ского института (филиала) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет».

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)», г. Москва

Защита состоится «17» июня 2014 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.079.06 при ФГБОУ ВПО «Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева - КАИ» по адресу: 420015, г. Казань, ул. Толстого, 15 (учебный корпус №3, ауд. 216).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет - КАИ» liltp^'Avwv.kai.rii'sciencc/disscr/iiulcx.plitiiil

Автореферат разослан «15» мая 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета -—f— Бердников A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проектирование комплексов электрооборудования современных автомобилей в настоящее время невозможно без использования автоматизированных систем, что обусловлено следующими причинами: постоянно увеличивается число новых моделей, модификаций и комплектаций автомобилей; предъявляются жесткие требования к срокам выпуска и качеству проектных документов, их соответствию международным стандартам и нормативам; усложняется структура систем электрооборудования, что приводит к увеличению номенклатуры и усложнению чертежей.

В мировом автомобилестроении наблюдается также тенденция обеспечения тесной взаимосвязи процессов проектирования, производства, маркетинга и эксплуатации автомобиля. Поэтому проектирование комплекса электрооборудования автомобиля неотрывно от последующей технологической подготовки производства и эксплуатации.

Актуальным является использование средств автоматизированного проектирования (САПР) электрооборудования на основе CALS-тсхнологий, заключающихся в непрерывной информационной поддержке поставок и жизненного цикла сложных изделий (проектирование, производство, эксплуатация, ремонт, утилизация).

Рынок информационных технологий в области проектирования электрооборудования достаточно широко представлен универсальными инструментальными системами САПР, позволяющими решить в комплексе задачи разработки принципиальных схем, схем электрических соединений и проектирования жгутов. В качестве примера можно привести такие системы САПР как Elcctrics, ЕЗ.Series, EPLAN Electric и др. Большинство из них эффективно взаимодействует с системами трехмерного проектирования (Siemens NX, Catia, Cimatron, SolidWorks), системами подготовки и сопровождения технической документации (TG BILDER) и системами организации коллективного пользования (Teamcenter, Smartteam, CIM Database).

Для задач, решаемых конструкторским отделом электрооборудования автомобильных предприятий, уровень проекта определяется надежностью и качеством электроснабжения потребителей электроэнергии автомобильных систем и оптимальностью принимаемых решений. К ним относятся компоновка и размещение конструктивных узлов, разводка электрических цепей, формирование жгутов, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии, оптимизация сечений проводов, выбор и проверка аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии автомобиля и т.д.

По проблематике создания систем автоматизированного проектирования и оптимизации систем электрооборудования транспортных средств известны работы отечественных ученых Норенкова И.П., Селютина В.А, Жука К.Д., Штейна М.Е., Курейчика В.М., Морозова К.К., Аветисяна Д.А, Терещука B.C., Макарова В.Г., Шакирова Ю.И., Цоя A.A. и других.

Анализ показал, что системы автоматизированного проектирования электрооборудования в большинстве своем являются средствами графически-информационной поддержки проектного процесса существенно сокращающие его сроки и повышающие его точность. Но качество проектных решений здесь зависит во многом от подготовленности и опыта персонала.

Задачи оптимизации, анализа качества и надежности проектируемых систем универсальные средства САПР электрооборудования не решают. Кроме того, универсальные САПР, являясь инструментальной оболочкой, требуют адаптации к конкретным объектам, специфике решения задач и форме конструкторской документации.

Таким образом, для решения указанных задач необходимо исследование этапов проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля, разработка методик топологического и параметрического синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬБ-технологий.

В диссертации сформулированы следующие положения.

Объект исследования - Система распределения электрической энергии грузового автомобиля.

Предмет исследования — Методика проектирования системы распределения электрической энергии на основе САЬБ-технологий.

Цель исследования - Сокращение сроков проектирования, повышение качества и надежности систем электрооборудования и снижение затрат на проектирование и производство грузового автомобиля.

Научная задача исследования — разработка методик и программ автоматизированного синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬЗ-технологий, которая решалась по следующим направлениям:

1. Исследование системы распределения электрической энергии как объекта проектирования, а также процесса проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля, для раскрытия основных проблем проектирования грузового автомобиля

2. Разработка модели этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе САЬЗ-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

3. Разработка методики топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающей компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля.

4. Разработка методики параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающей оптимизацию сечений проводов, вы-

бор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

5. Разработка рекомендаций системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Методы исследования. Разработка модели этапа проектирования в виде логической схемы основывалась на теории сложных систем, общей методологии и аксиоматике построения CAD/CAM/CAE систем и CALS -технологиях. Разработка методик топологического и параметрического синтеза строилась па основе теории электрических цепей, теории множеств, теории неориентированных графов, методов математического программирования.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается корректным применением теории электрических цепей, теории сложных систем, теории графов, методов математического программирования, теории множеств, сходимостью результатов, полученных аналитическим методом и на компьютерной модели.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Разработана модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).

2. Разработана методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования (разработаны алгоритмы, учитывающие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (разработан алгоритм на основе деревьев Штейнера), формирование жгутов (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (разработан эвристический алгоритм) грузового автомобиля.

3. Разработана методика параметрического синтеза и анализа системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику CALS-технологий.

4. Впервые разработаны рекомендации системного использования предложенных методик и программ при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные инженерные методики проектирования комплекса электрооборудования позволяют сократить сроки проектирования; разработанные программы анализа режи-

мов работы системы электроснабжения, выбора аппаратов защиты, выбора сечений проводов позволяют повысить качество и надежность системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в научно-техническом центре ОАО «КАМАЗ» при проектировании модификаций и новых грузовых автомобилей КАМАЗ. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры «Электрооборудования» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева -КАИ» в лекционных курсах, при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами. Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).

2. Методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования (разработаны алгоритмы оптимизации, учитывающие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (алгоритм на основе деревьев Штейнера), формирование жгутов (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (эвристический алгоритм) грузового автомобиля.

3. Методика параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику CALS-технологий.

4. Рекомендации системного использования предложенных методик и программ САПР при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

Международная научно-техническая конференция «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию Московского государственного машиностроительного университета (МГТУ) «МАМИ», Москва, МГТУ «МАМИ», 2010г.; VI международная научно-практическая конференция «Автомобиль и техносфера». Казань: КНИТУ-КАИ, 2011 ; XI международная научно-техническая конференция «АВИА-2013». Киев: Национальный Авиационный Университет, 2013; Между-

народная научно-практическая конференция «Информационные технологии: практика применения в производстве, бизнесе и образовании». Нижнекамск: НИИТиТ КНИТУ-КАИ, 2011.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 научные статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 36 рисунков, 11 таблиц. Список литературы включает 101 источник.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, объект и предмет исследования, сформулированы цель и научные задачи работы, раскрываются методы исследования, научная новизна и практическая значимость диссертации, обосновывается их достоверность, приводятся сведения о реализации и внедрении результатов работы, их апробации и опубликовании, а также основные положения, выносимые на защиту, дана информация о структуре и объеме диссертации.

В первой главе диссертации анализируется проблема синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬБ-технологий. Представлен обзор литературы по теме диссертации. Показано, что необходимо исследование существующего процесса проектирования системы распределения электрической энергии, а также разработка модели этапа проектирования электрооборудования на основе САЬБ-технологий.

По результатам исследований универсальные средства САПР электрооборудования автомобилей не решают задачи оптимизации, анализа качества и надежности системы распределения электрической энергии. К ним относятся компоновка и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводка электрических цепей, формирование и трассировка жгутов, оптимизация сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы. Как следствие, возникают ошибки и увеличиваются сроки проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля.

Все это доказывает актуальность создания эффективных методик, алгоритмов решения данных задач и специализированных приложений САПР электрооборудования грузового автомобиля на основе САЬБ-технологий для сокращения сроков проектирования, повышения качества и надежности системы распределения электрической энергии, снижения массы электромонтажа, уменьшения рутинной работы инженера.

Дано определение системы распределения электрической энергии как объекта проектирования и производства, исследован процесс проектирования системы распределения электрической энергии и процесс производства жгутов меж-

блочного электромонтажа грузового автомобиля. Выделены признаки, характеризующие систему распределения электрической энергии, процесс ее проектирования и производства как сложную систему

Во второй главе диссертации разработана модель этапа проектирования комплекса электрооборудования на основе САЬБ-технологий в виде логической схемы (ЛС) проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

На рис. 1 показаны укрупненные стадии жизненного цикла и связи между ними согласно структуре САЬБ-технологии. На каждой из стадий решается множество взаимосвязанных задач, процесс решения которых формализуется в виде некоторой логической схемы, объединяющей ячейки, соответствующие решающим процедурам.

Рис. 1. Стадии жизненного цикла

На первой стадии жизненного цикла разрабатывается логическая схема проектирования ЛСП. Стадия проектирования включает в себя этапы внешнего и внутреннего проектирования. Логическая схема производства ЛСПр построена на основании многочисленных исследований, посвященных автоматизации проектирования технологических процессов. Стадия эксплуатации объекта ЛСЭ является завершающей в структуре жизненного цикла.

Каждая ячейка задается в общем случае восьмеркой элементов:

{Ак., Сю., МК1, Тк., , Ка, , Рк.} . Где к - номер стадии жизненного цикла; г - номер ячейки; Аю - аналитические и численные исходные данные; Сю - заданные ограничения; МК1 - модель функционирования рассматриваемого объекта; Тк. - решающая процедура; Яю - результат решения задачи; Кк. - оценка решения; 2К., РК1 - ресурсы и затраты на выполнения /-ой операции.

Исходные данные функционирования систем Аэ определяются выходными данными предыдущих стадий Яп и ЯПр. С другой стороны, результаты

динамических операций по достижению целей Яэ вследствие наличия обратных связей вносят коррективы в решения, получаемые на предыдущих стадиях

жизненного цикла, либо способствуют появлению новых ячеек решающих процедур.

На рис. 2 представлена часть Л С проектирования электрооборудования, определяющая задачу компоновки и размещения конструктивных узлов, а также не компонуемых элементов (готовые изделия, электромеханизмы и т.д.). В табл. 1 приведено краткое содержание ячеек проектирования.

|а-' 1с"

Рис. 2. Логическая схема задач компоновки конструктивных узлов и размещения элементов электрооборудования

Таблица I

Ячейка Обозначение и краткое описание решающей процедуры

1 74, - Формирование модели монтажного пространства (ММП) конструкции автомобиля с использованием подсистемы «Моделирование» Siemens NX

2 Т\2 — Формирование ММП прокладки жгутов с использованием подсистем «Электрическая маршрутизация» Siemens NX

3 7Т3 — Создание базы данных ЗЭ-моделей изделий (элементов жгутов) с использованием подсистемы «Моделирование» Siemens NX.

4 71. — Предварительная компоновка элементов ЭО без ограничений на объемы ЭК с использованием подсистемы «Моделирование» Siemens NX

5 Л, — Предварительное размещение элементов ЭО в заданных позициях с использованием подсистемы «Моделирование» Siemens NX

6 Т16 — Уточненное решение задачи компоновки с учетом результатов разводки электрических цепей

7 Г17 — Уточненное решение задачи размещения с учетом результатов разводки электрических цепей.

ЛС системы распределения электрической энергии описывается матрицей связей элементов и матрицей структуры 5 = г|| з и матрицами связей

элементов £ =

5 Г

, где г, 5 = 1,3 - уровни ЛС; г, j = 1, N. , N. - число

элементов к-го уровня проектирования; ^ - нуль-единичная матрица, характеризующая связь у'-й ячейки уровня с г'-й ячейкой г уровня ЛС векторным равенством: А1' =5.. Я ' . Анализ матрицы структуры и матриц связей позволяет определить основные свойства ЛС, обратные связи между уровнями и внутри уровней, что требует организации итерационных циклов. Для получения

алгоритма решения задачи 5 } организован процесс системного проектирования, связывающий отдельные решающие процедуры в упорядоченный комплекс Т {Т'1'}, который называется общим алгоритмом синтеза системы распределения электрической энергии (ОАС СРЭЭ).

Для решения задач топологического и параметрического синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля в САПР разработана модель монтажного пространства (рис. 3).

/Ътришпнин :лшг1

ЁЯ Ш

шш т

V

Рис. 3. Модель монтажного пространства

В качестве математической модели монтажного пространства используем неориентированный граф решетки С] = (А[. Ь\), где А1 - множество вершин

графа, а С/, - множество ребер. На графе С] = (А1,) можно задавать продольные и поперечные трассы, элементы БЭО, запретные зоны (рис.4). Ребрам графа (7, = (А], С/,) приписывается «вес», равный расстоянию между соответствующими вершинам точками реального пространства автомобиля.

Расстояние между двумя точками определяется формулой (ортогональная

метрика) с1..

-х. + у. — у. Л К' А

В третьей главе диссертации создано математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬ8-технологии. К нему относится методика топологического синтеза, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование жгутов. Также разработана методика параметрического синтеза, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику САЬБ-технологий.

Произведен анализ системы распределения электрической энергии грузового автомобиля, позволяющий применить разрабатываемые методики. Распределительная сеть системы электроснабжения грузового автомобиля может быть разделена на первичную (магистральную) и вторичную (электросхемы систем). Первичная распределительная сеть образована цепями, реализующими передачу электроэнергии от источников (генератора и аккумуляторной батареи) до блоков предохранителей и цепями, связывающими эти блоки между собой. Типовая схема первичной распределительной сети приведена на рис. 4.

т:

и

\ «Т 1Г! 1' ^ 1 Л —1 1 Г1 \ «7 П \ Г» 1 1<1 I ^ Г2

-р -Г й|| -[ щ-и.

I I I I ? I 1 1 1 I т Т | 1 I | 1 г ? т

Рис. 4. Схема первичной распределительной сети грузового автомобиля

По цепям питания аппараты защиты, входящие в один блок, могут делиться на секции. Каждая секция состоит из группы эквипотенциально связанных аппаратов. Вторичная сеть состоит из главных цепей, исходящих от аппаратов защиты блоков предохранителей и питающих потребители определенной функциональной системы автомобиля, группы функционально не связанных потребителей или одиночные приемники электроэнергии. Пример фидерной схемы приведен на рис. 5.

Рис. 5. Схема системы освещения

Методика компоновки конструктивных узлов электрооборудования грузового автомобиля заключается в объединении элементов электрооборудования в конструктивные узлы. Критерием является минимизация числа связей между конструктивными узлами с учетом коэффициента цепи минимального сечения, т.к. он дает уменьшение массы изделий, минимизирует взаимные наводки, увеличивает надежность, упрощает конструкцию.

Разработана методика размещения конструктивных узлов электрооборудования, в основе которой используется оптимизационный алгоритм с критерием минимальной длины связей с учетом коэффициента цепи минимального сечения на ЗБ модели монтажного пространства с ортогональной метрикой.

Методика разводки электрических цепей межблочного монтажа включает оптимизационный алгоритм с построением минимальных связывающих деревьев специального вида: деревьев Штейнера. Методика формирования жгутов межблочного монтажа содержит оптимизационный алгоритм с использованием вычислительной процедуры приближенного метода. Методика трассировки жгутов межблочного монтажа включает оптимизационный алгоритм с применением эвристического метода. Методика оптимизации сечений проводов содержит алгоритм на основе метода динамического программирования.

Вышеперечисленные методики рассмотрены в диссертационной работе. В качестве примера реализации рассмотрим компоновку конструктивного узла системы освещения задних фонарей и последующее размещение элементов электрооборудования грузового автомобиля.

В качестве исходных данных представлена принципиальная электрическая схема системы освещения задних фонарей (рис. 6), сведения о связях и проводах между элементами электрооборудования (табл. 2-3).

плппо

Е20

Рис. 6. Схема системы освещения задних фонарей II

Таблица 2

Элементы электрооборудования системы освещения задних фонарей

Позиционное обозначение Наименование

Е20 Фонарь задний правый

Е7 Фонарь задний левый

Е34 Фонарь освещения номерного знака левый

Е35 Фонарь освещения номерного знака правый

Блок предохранителей

Р1.1 Предохранитель указателей поворота

¥2.2 Предохранитель заднего противотуманного фонаря

¥2 Я Предохранитель габаритных огней левых

Р2.9 Предохранитель габаритных огней правых и фонарей освещения номерного знака

F2.ll Предохранитель габаритных огней и фонарей освещения номерного знака

Р3.4 Предохранитель фонарей заднего хода

Р3.10 Предохранитель сигналов торможения

Р5.3 Предохранитель генератора

Генератор

К1 Блок реле системы освещения задних фонарей

КЗ Реле прерывателя указателей поворота

К5 Реле сигналов торможения

К14 Реле заднего противотуманного фонаря

К26 Реле габаритных огней

К27 Реле фонарей заднего хода

Перед началом размещения элементов или конструктивных узлов электрооборудования определяем установку первого элемента. Такой элемент должен служить центром, вокруг которого группируются остальные элементы. Обычно это элемент с наибольшим числом связей (т>=тах

Строим матрицу смежности Я = , которая учитывает количество

II ^ 11«хд

связей между элементами и параметры этих связей (сечение проводов).

Е 7 £20 £34 £35 а

С1 0 4 0 0 0 0 0 4

4 0 19 1 1 1 1 27

к\ 0 19 0 4 4 0 0 27

£7 0 1 4 0 0 0 0 5

£20 0 1 4 0 0 0 0 5

£34 0 1 0 0 0 0 0 1

£35 0 1 0 0 0 0 0 1

Таблица 3

Характеристики проводных соединений _

Бирка провода Откуда Куда Марка провода Сечение S, мм^

1К Gl Fl (F5.3) ПВА 4,0

5Е К26 (Kl) Fl (F2.8) ПВА 2,5

5А Fl (F2.ll) K26 (Kl) ПВА 2,5

25Г Fl (Fl.1) КЗ (Kl) ПВА 2,5

27Ж Fl (F3.10) K5 (Kl) ПВА 2,5

23К Fl (F3.4) K27 (Kl) ПВА 2,5

25К Fl (F2.2) K14 (Kl) ПВА 2,5

63К K14 (Kl) E7 ПВА 1,0

63М K14 (Kl) E20 ПВА 1,0

53Г K27 (Kl) E7 ПВА 1,0

53Д K27 (Kl) E20 ПВА 1,0

57 Д K5 (Kl) E7 ПВА 1,0

57Е K5 (Kl) E20 ПВА 1,0

41К КЗ (Kl) E7 ПВА 1,0

42К КЗ (Kl) E20 ПВА 1,0

52Е Fl (F2.8) E7 ПВА 1,0

61К Fl (F2.8) E34 ПВА 1,0

613 Fl (F2.8) E35 ПВА 1,0

58Д Fl (F2.9) E20 ПВА 1,0

Перед началом размещения элементов или конструктивных узлов электрооборудования определяем установку первого элемента. Такой элемент должен служить центром, вокруг которого группируются остальные элементы. Обычно это элемент с наибольшим числом связей (т>=тах г,).

Строим матрицу смежности /?= /•.. , которая учитывает количество

II 11«хл

связей между элементами и параметры этих связей (сечение проводов).

Gl Fl Kl £7 £20 £34 £35 а

Gl 0 4 0 0 0 0 0 4

F\ 4 0 19 1 1 1 1 27

Kl 0 19 0 4 4 0 0 27

El 0 1 4 0 0 0 0 5

£20 0 1 4 0 0 0 0 5

£34 0 1 0 0 0 0 0 1

£35 0 1 0 0 0 0 0 1

Выбираем в качестве первого элемента блок предохранителей П, так как он имеет большее количество связей с большим числом элементов ( С(„ = 27). Размещаем П с учетом различных ограничений и требований. Координаты установки (мм): ХР1 = 384; Уп = 908; 2РХ = 653 .

13

Далее выбираем по матрице смежности второй элемент блок реле системы освещения К!. Выбираем позицию для размещения К1 с учетом критерия минимума суммарной длины, различных ограничений и требований к установке (мм): ХК1 = 332; Ут = 463; Хкх = 740.

Находим расстояние между элементами К1 и П (мм): ю = 584 .

Аналогично находим размещение остальных элементов 01, Е7, Е20, Е34, Е35. На рис. 7 представлена схема размещения элементов и конструктивных узлов электрооборудования грузового автомобиля с использованием разработанного алгоритма. По результатам решения задачи размещения длина связей между элементами электрооборудования системы распределения электрической энергии с учетом скомпонованного блока реле системы освещения уменьшилась на 348мм.

Рис. 7. Схема размещения элементов и конструктивных узлов

В четвертой главе рассмотрен разработанный пакет прикладных программ (ППП), реализующий методики синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬ8-технологий. Разработка ППП осуществлялась на основе изложенного в главах 2 и 3 прикладного математического обеспечения логической схемы, с использованием единого информационного обеспечения и с учетом всех этапов жизненного цикла объекта проектирования.

К настоящему времени закончено поэтапное внедрение в практику конструкторского бюро автомобилестроения разработанной первой версии САПР системы распределения электрической энергии грузового автомобиля. В ее состав вошли: модуль «Анализ режимов работы системы распределения электрической энергии», модуль «Выбор аппаратов защиты», модуль «Оптимизация сечений проводов», модуль «Расчет баланса электрической энергии».

Iенрротор

блок предохранителей Блок реле системы оейешеная Трасса проЬода

Аккумуляторная батарея Трасса проЬода

Фонарь задний прабый Фонарь осЬещения номерного знока проЬыи Фонарь осЬещения номерного знака леЬый Трасса проЬоВа

Фонарь задний леЬый

Поэтапный ввод проектирующих модулей не противоречит принципам построения САПР. Первая версия ППП в большей степени определяется подходом, при котором предусматривается автоматизация выполнения процедур и операций по решению оптимизационных задач параметрического синтеза системы распределения электрической энергии. Таким образом, достигается скорейшее получение практических результатов, технический и экономический эффект. Проявляется и готовность конструкторов к переходу от неавтоматизированного проектирования к овладению навыков общения со специализированным программным обеспечением. Наличие выходной электронной документации позволяет осуществить единое информационное пространство между конструкторами, технологами и др.

В качестве составных частей САПР электрооборудования создано информационное и программное обеспечение ППП. Информационное обеспечение ППП построено в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями, основой которого являются совокупности взаимосвязанных данных - баз данных (БД), хранящихся в файлах и поддерживаемых системой управления базами данных (СУБД) Microsoft Access 2003.

На рис. 8 представлена структурная схема САПР системы распределения электрической энергии грузового автомобиля КАМАЗ на основе CALS-технологий с существующим и создаваемым специальным программным обеспечением (ППП). Информационная взаимосвязь создаваемых специализированных модулей с другими программами и системной базой данных осуществляется посредством специальных интерфейсных программ. Разработана методика взаимодействия конструкторов, программных модулей и автоматизированных систем, используемых при проектировании автомобиля на основе CALS-технологий, а также определено место специализированных приложений в структуре проектного процесса конструкторского бюро автомобилестроения.

Проектирование системы распределения электрической энергии грузового автомобили на основе САЬБ-тсзгаологий

Рис. 8. Структурная схема САПР грузового автомобиля 15

Разработанные методики использовались на ряде модифицированных электрических схем грузовых автомобилей при различных ограничениях. В качестве примера приведены схема и результаты синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля КАМАЗ-5308 с использованием первой версии ППП в научно-техническом центре ОАО «КАМАЗ».

В результате выявлены следующие недостатки (ошибки) и рекомендации при проектировании системы распределения электрической энергии:

1.Аппараты защиты, через которые протекает ток, превышающий номинальный (табл. 4);

2.Провода, в которых ток превысил допустимое значение (табл. 5);

3.Селективность срабатывания аппаратов защиты при коротком замыкании;

4.Выбор генератора по режимам работы;

5.Часовой заряд/разряд аккумуляторной батареи;

б.Суточный баланс электроэнергии и др.

Таблица 4

Аппараты защиты, не осуществляющие защиту сети_

Обозначение АЗ Тип АЗ 1ном, А 1пров, А Режим работы

.1 111.3722 60 77,0241 (4) зима, шоссе, ночь

Р1.1 111.3722 60 72,974 (6) лето, город, ночь

VI.! БПР-13-05 5 5,82 (6) лето, город, ночь

Таблица 5

Провода, в которых ток превысил допустимое значение_

Бирка провода Откуда Куда Марка провода Б, мм2 1пров, А 1доп, А Режим работы

1 О - + Р5.2 - 1 ПВА 4.0 89,678 32,5 (1) зима, город, день

1А Р5.3 -2 П.1 -1 ПВА 4.0 72,974 32,5 (6) лето, город, ночь

15А Р1.1 -2 Р1.2 - 1 ПВА 2.5 39,8401 24,5 (4) зима, шоссе, ночь

50 И1.2 - 1 F2.ll - 1 ПВА 2.5 39,56 24,5 (4) зима, шоссе, ночь

57 .1 -2 РЗ.Ю -1 ПВА 2.5 26,2112 24,5 (6) лето, город, ночь

34 Р3.10 - 1 Р3.9 - 1 ПВА 1.5 22,3499 18 (4) зима, шоссе, ночь

1Е И5.2 -2 М1 -1 ПВА 2.5 68,5403 24,5 (5)лето, город, день

Анализ результатов внедрения первой версии ППП показывает, что сокращение сроков проектирования системы распределения электрической энергии при модификациях электрических схем отдельных систем одного грузового автомобиля составляет порядка 5.5 часов.

Основные выводы и результаты

1. Разработанная модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе САЬБ-технологий в виде логической схемы системы распределения электрической энергии учитывает стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация) грузового автомобиля.

2. Разработанная методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля, позволяет определить оптимальное количество электроконструкций, оптимальную разводку электрических цепей, решить задачу формирования и трассировки жгутов межблочного монтажа.

3. Разработанная методика параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, позволяет определить правильность выбора сечений проводов, аппаратов защиты, мощности генератора и аккумуляторной батареи с учетом различных режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

4. Разработаны рекомендации системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения, которые позволяют осуществить взаимодействие существующих систем автоматизированного проектирования, конструкторов и разработанных специализированных программ.

5. Промышленная эксплуатация пакета прикладных программ, реализующего результаты диссертационной работы, позволила сократить срок проектирования на 8-12% и уменьшить ошибки при проектировании системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованные в ВАК

1. Федоров Е.Ю. Программный инструмент оптимального синтеза электрожгутов системы электроснабжения грузового автомобиля / Е.Ю. Федоров, B.C. Терещук, A.A. Цой // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. - 2012. - №4, выпуск 2. -С. 154-156.

2. Федоров Е.Ю. Автоматизированная трассировка жгутов и проводов грузового автомобиля / Е.Ю. Федоров, B.C. Тсрсщук // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. - 2013. - №3. - С. 60-64.

3. Федоров Е.Ю. Разработка структурной схемы процесса проектирования электрооборудования автомобиля на основе CALS-технологий / А.Г. Го-роднов, М.Э. Садыков, B.C. Терещук, Е.Ю. Федоров, A.B. Ференец, Г.С. Хай-руллина, A.A. Цой, Н.Ш. Шакирзянова // Грузовик с приложением. - 2011. - №9. -С. 13-16.

Публикации в других научных изданиях

4. Федоров Е.Ю. Разработка комплекса электрооборудования перспективных грузовых автомобилей на базе CALS-технологий / А.Г. Городнов, М.Э. Садыков, B.C. Терещук, Е.Ю. Федоров, A.B. Ференец, Г.С. Хайруллина, A.A. Цой, Н.Ш. Шакирзянова // Материалы Международной НТК ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». - Москва: МГТУ МАМИ. - 2010. -Книга 1. - С.15-22.

5. Федоров Е.Ю. Логическая структура базы данных комплекса оптимизационно-расчетных программ САПР ЭО автомобиля / Е.Ю. Федоров, A.A. Цой, Н.Ш. Шакирзянова, Г.С. Хайруллина // Материалы VI международной НПК «Автомобиль и техносфера». - Казань: ЗАО «Мир без границ». - 2011. - С.246-247.

6. Федоров Е.Ю. Комплекс оптимизационно-расчетных программ системы автоматизированного проектирования электрооборудования автомобиля / Е.Ю. Федоров, A.A. Цой // Материалы VI международной НПК «Автомобиль и техносфера». - Казань: ЗАО «Мир без границ». - 2011. - С.248-250.

7. Федоров Е.Ю. Комплекс оптимизационно-расчетных программ системы автоматизированного проектирования электрооборудования транспортных средств / Е.Ю. Федоров, B.C. Терещук, A.B. Ференец // Материалы XI международной научно-технической конференции «АВИА-2013». - Киев: НАУ. - 2013. -Т.1.-С. 3.70-3.73.

8. Федоров Е.Ю. Использование современных IT-инструментов в разработке системы автоматизированного проектирования автомобилей / Е.Ю. Федоров, B.C. Терещук, A.A. Цой // Материалы международной НПК «Информационные технологии: практика применения в производстве, бизнесе и образовании». - Нижнекамск. - 2011. С. 55-57.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная Печ. л. 1,25. Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 0,97 Тираж 100. Заказ Г34

КНИТУ-КАИ Копи-центр 420111, Казань, К. Маркса, 10

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА - КАИ»

04201 459216

ФЕДОРОВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ

На правах рукописи

СИНТЕЗ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор В.С. Терещук

Казань-2014

Содержание

Введение 2

Глава I Постановка задачи синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля 11

1.1. Обзор литературы по теме диссертации 11

1.2. Постановка задачи синтеза системы распределения электрической энергии на основе САЬ8-технологий 15

1.3. Системное исследование системы распределения электрической энергии грузового автомобиля, ее проектирования и производства как стадии жизненного цикла сложных систем 21

Выводы - 30

Глава II Логическая схема проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬв-технологии 31

2.1. Логическая схема проектирования, математическое описание и общий алгоритм синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬ8-технологий 31

2.2. Математическая модель монтажного пространства грузового автомобиля 49

Выводы 53

Глава III Математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля 54

3.1. Компоновка конструктивных узлов электрооборудования 54

3.2. Размещение элементов и конструктивных узлов электрооборудования 59

3.3. Разводка сложных электрических цепей при проектировании межблочного монтажа 62

3.4. Формирование конфигурации жгутов при проектировании межблочного

монтажа 66

3.5. Трассировка жгутов при проектировании межблочного монтажа 71

3.6. Анализ системы распределения электрической энергии грузового автомобиля 76

3.7. Оптимизация сечений проводов системы распределения электрической энергии грузового автомобиля * " 82

Выводы 88

Глава IV Программная реализация методик синтеза системы

распределения электрической энергии грузового автомобиля 89

4.1. Общие вопросы разработки программного обеспечения 89

4.2. Информационное обеспечение 95

4.3. Программное обеспечение 105

4.4. Внедрение результатов разработки в промышленности 109

Выводы 112

Заключение 113

Список литературы 114

Приложение 125

Введение

Актуальность темы. Проектирование комплексов электрооборудования современных автомобилей в настоящее время не возможно без использования автоматизированных систем, что обусловлено следующими причинами: постоянно увеличивается число новых моделей, модификаций и комплектаций автомобилей; предъявляются жесткие требования к срокам выпуска и качеству проектных документов, их соответствию международным стандартам и нормативам; усложняется структура систем электрооборудования, что приводит к увеличению номенклатуры и усложнению чертежей; увеличивается объем рутинной работы инженера.

Также в мировом автомобилестроении наблюдается тенденция обеспечения тесной взаимосвязи процессов проектирования, производства, маркетинга и эксплуатации автомобиля. Поэтому проектирование комплекса электрооборудования автомобиля неотрывно от последующей технологической подготовки производства и эксплуатации.

Выходом является использование средств автоматизированного проектирования (САПР) электрооборудования _ на основе CALS-технологий, заключающиеся в непрерывной информационной поддержке поставок и жизненного цикла сложных изделий (проектирование, производство, эксплуатация, ремонт, утилизация).

Рынок информационных технологий в области проектирования электрооборудования достаточно широко представлен универсальными инструментальными системами САПР, позволяющими решить в комплексе задачи разработки принципиальных схем, схем электрических соединений и проектирования жгутов. В качестве примера можно привести такие системы САПР как Electrics, ЕЗ.Series, EPLAN Electric и др. Большинство из них эффективно взаимодействует с системами трехмерного проектирования (Siemens NX, Catia, Cimatron, SolidWorks), системами подготовки и сопровождения технической

документации (TG BILDER) и системами организации коллективного пользования (Teamcenter, Smartteam, CIM Database).

Для задач решаемых конструкторским отделом электрооборудования автомобильных предприятий уровень проекта определяется надежностью и качеством электроснабжения потребителей электроэнергии автомобильных систем и оптимальностью принимаемых решений. К ним относятся компоновка и размещение конструктивных узлов, разводка электрических цепей, формирование жгутов, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии, оптимизация сечений проводов, выбор и проверка аппаратов защиты, баланс электрической энергии автомобиля и т.д.

По проблематике создания систем автоматизированного проектирования и оптимизации систем электрооборудования транспортных средств известны работы отечественных ученых Норенкова И.П., Селютина В.А, Жука К.Д., Штейна М.Е., Курейчика В.М., Морозова К.К., Аветисяна Д.А, Терещука B.C., Макарова В.Г., Шакирова Ю.И., Цоя A.A. и других.

Анализ показал, что системы автоматизированного проектирования электрооборудования в большинстве своем являются средствами графически-информационной поддержки проектного процесса существенно сокращающие его сроки и повышающие его точность. Но качество проектных решений здесь зависит во многом от подготовленности и опыта персонала.

Задачи оптимизации, анализа качества и надежности проектируемых систем универсальные средства САПР электрооборудования не решают. Кроме того универсальные САПР, являясь инструментальной оболочкой, требуют адаптации к конкретным объектам, специфики решения задач и форме конструкторской документации.

Таким образом, для решения указанных проблем необходимо исследование этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля, разработка методик топологического и параметрического синтеза системы

распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬ8-технологий. В диссертации сформулированы следующие положения.

Объект исследования - Система распределения электрической энергии грузового автомобиля.

Предмет исследования - Методика проектирования системы распределения электрической энергии на основе САЬБ-технологий.

Цель исследования - Сокращение сроков проектирования, повышение качества и надежности систем электрооборудования, и снижение затрат на проектирование и производство грузового автомобиля.

Научная задача исследования - разработка методик и программ автоматизированного синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе САЬ8-технологий, которая решалась по следующим направлениям:

1. Системное исследование системы распределения электрической энергии как объекта проектирования, процесса проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля для раскрытия основных проблем при проектировании грузового автомобиля

2. Разработка модели этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе САЬБ-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

3. Разработка методики топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля.

4. Разработка методики параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

5. Разработка рекомендаций системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Методы исследования. Разработка модели этапа проектирования в виде логической схемы основывалась на теории сложных систем, общей методологии и аксиоматике построения CAD/CAM/CAE систем и CALS -технологиях. Разработка методик топологического и параметрического синтеза строилась на основе теории электрических цепей, теории множеств, теории неориентированных графов, методов математического программирования.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается в корректном применении теории электрических цепей, теории сложных систем, теории графов, методов математического программирования, теории множеств, сходимостью результатов, полученных аналитическим методом и на компьютерной модели.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Разработана модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).

2. Разработана методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования (разработаны алгоритмы, в критерий оптимизации которых введены параметры, характеризующие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (разработан алгоритм на основе деревьев Штейнера), формирование жгутов (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (разработан эвристический алгоритм) грузового автомобиля.

3. Разработана методика параметрического синтеза и анализа системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику САЬ8-технологий.

4. Впервые разработаны рекомендации системного использования предложенных методик и программ при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные инженерные методики проектирования комплекса электрооборудования позволяют сократить сроки проектирования; разработанные программы анализа режимов работы системы электроснабжения, выбора аппаратов защиты, выбора сечений проводов позволяют повысить качество и надежность системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в научно-техническом центре ОАО «КАМАЗ» при проектировании модификаций и новых грузовых автомобилей КАМАЗ для уменьшения затрат на проектирование. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры «Электрооборудования» ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» в лекционных курсах, при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе САЬ8-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).

2. Методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов

электрооборудования (разработаны алгоритмы, в критерий оптимизации которых введены параметры, характеризующие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (алгоритм на основе деревьев Штейнера), формирование жгутов (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (эвристический алгоритм) грузового автомобиля.

3. Методика параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику САЬБ-технологий.

4. Рекомендации системного использования предложенных методик и программ САПР при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

Международная научно-техническая конференция «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию Московского государственного машиностроительного университета (МГТУ) «МАМИ», Москва, МГТУ «МАМИ», 2010г.; VI международная научно-практическая конференция «Автомобиль и техносфера». Казань: КНИТУ-КАИ, 2011; XI международная научно-техническая конференция «АВИА-2013». Киев: Национальный Авиационный Университет, 2013; Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии: практика применения в производстве, бизнесе и образовании». Нижнекамск: НИИТиТ КНИТУ-КАИ, 2011.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 научные статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 36 рисунков, 11 таблиц. Список литературы включает в себя 101 источник.

Глава I. Постановка задачи синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля

1.1. Обзор литературы по теме диссертации

Процесс проектирования системы распределения электрической энергии современных грузовых автомобилей состоит из решения множества задач [20]. На рис. 1.1 приведена структурная схема проектирования системы распределения электрической энергии. Основой этапа проектирования является разработка принципиальных электрических схем системы распределения электрической энергии. Основную трудоемкость составляют задачи определения пространственного положения элементов, их соединений и подготовка соответствующей технической документации: таблиц соединений, спецификаций и т.д. Такие задачи [21] представляют класс задач топологического проектирования. При проектировании межблочного монтажа им соответствуют последовательность выполнения задач компоновки и размещения конструктивных узлов, разводки электрических цепей, формирование и трассировка жгутов.

При решении задач размещения, определения конфигурации электрической сети автомобиля необходимо учитывать потери напряжения в проводах и многорежимность работы сети. Это приводит к тому, что проектирование всех систем электрооборудования ведется взаимосвязано, то есть процесс проектирования носит сложный итерационный характер. Таким образом, синтез системы распределения электрической энергии и ее параметрическая оптимизация являются завершающим этапом при проектировании.

Составление наборов (компоновка) конструктивных узлов и их размещение на грузовом автомобиле является важным этапом. Должны быть определены места размещения конструктивных узлов, ограничения на их объемы и т.п. Результаты решения определяют дальнейший характер разводки электрических цепей, формирование и трассировки жгутов. Задача компоновки и размещения конструктивных узлов наиболее часто встречается в смежных областях: при

проектировании радиоэлектронной аппаратуры [22,23], устройств автоматики [24]. Известна работа [25] по компоновке и размещению конструктивных узлов бортового электрооборудования летательных аппаратов. Существует множество решений в других областях, которые по постановке сходны с решаемой задачей. К ним относятся работы при проектировании радиоэлектронной аппаратуры [21,23, 26, 27, 28]. В данных работах широко применяются последовательные и итерационные алгоритмы с использованием теории неориентированных графов и различных методов математического программирования. В качестве критериев оптимизации используются различные оценки длины соединений.

Разводка электрических цепей состоит в