double arrow

Уточнение представлений о проектировании и конструировании РЭС


Исходя из новых знаний о РЭС и процессе проектирования полученных ранее, уточним семантику (существо, смысл) процесса проектирования РЭС с общих позиций.

Будем исходить из того, что процесс проектирования РЭС, как и любой ТС, обладает определенными общими чертами. В то же время особенности процесса вытекают из особенностей объекта - РЭС - по сравнению с другими ТС.

Итак, общими являются следующие свойства процесса проектирования:

1) Спроектировать РЭС S, S= {П, Г, , Е} - это значит, определить принципы П, по которым строится система S, найти полный перечень элементов Г РЭС, определить структуру (схему)  объединения элементов и найти значения параметров Е элементов системы.

2) Проектирование, в общем случае, будет включать в себя синтез, анализ и принятия решений при установлении указанных выше четырех элементов определяющих систему S. Следует учитывать, что при этом в общем случае должен участвовать человек.

Ранее были сформулированы особенности РЭС по сравнению с другими ТС:

  • множество Ss, Ss = {Sэм, Sпр, Sм, Sт} различных подсистем, составляющих РЭС;
  • взаимное влияние подсистем Ss, т.е. наличие отношений Rs между подсистемами Ss;
  • различные уровни детализации при рассмотрении РЭС на начальном этапе проектирования (системное представление РЭС, функциональное, электрическая схема).

Таким образом, особенности процесса проектирования РЭС при сравнении с проектированием других ТС состоят в следующем:

1) проектировать необходимо несколько подсистем: электромагнитную Sэм, пространственную Sпр, механическую Sм, тепловую Sт;

2) необходим учет их взаимодействия, т.е. учет множества Rs связей между подсистемами;

3) для проектирования электромагнитной подсистемы Sэм приходится пройти ряд этапов;

4) необходим учет множества К1, К2, ..., Кm, m  2 критериев в оценке результатов проектирования.

Следствием указанных особенностей является:

1) наличие нескольких этапов:

  • системотехническое проектирование;
  • схемотехническое проектирование;
  • конструирование;

2) известен перечень общих процедур проектирования РЭС (проектирование Sэм, Sпр, Sм, Sт), но не известен порядок, последовательность действий.

Идеальная стратегия проектирования РЭС как системы, состоит в одновременном проектировании всех подсистем Sэм, Sпр, Sм, Sт с установлением их взаимосвязей. Однако, в силу сложности такой задачи, приходится использовать последовательную стратегию проектирования с повторным перепроектированием.

Достоинство такого подхода очевидно. Это - упрощение задачи на определенном этапе. Исторический процесс развития радиоэлектроники выделил из множества этапов последовательного проектирования РЭС главный - проектирование электромагнитной подсистемы Sэм РЭС, т.е. упор при проектировании делался на схемотехнический этап. Причины здесь следующие: на первых порах развития радиоэлектроники необходимо было расширить области применения РЭС, необходимо было выяснить принципиальные возможности решения задач, а также удовлетворять возрастающим требованиям к точности, помехозащищенности, дальности действия РЭС и т.п.. Все это давало схемотехническое проектирование. Требования к конструкции были нежесткими, время и затраты на проектирование удовлетворяли общество.




Рис. 3.10. Последовательность проектирования РЭС.

Последовательность проектирования Sэм, Sпр, Sм, Sт подсистем является наиболее правильной исходя из факта уменьшения неопределенности при постановке и решении задач проектирования на соответствующем этапе. Перепроектирование необходимо для устранения возможных ошибок на отдельных этапах из-за отсутствия полной информации при постановке задач о будущих подсистемах. Например, проектирование пространственной подсистемы Sпр на втором этапе требует знания перечня элементов не только схемы электрической, но и элементов защиты от перегрева, от механических воздействий и т.д.

Результатом последовательной стратегии проектирования РЭС является возникновение этапа "конструирования". Именно конструированием называют обычно процесс проектирования трех подсистем РЭС - пространственной Sпр, механической Sм, тепловой Sт.

Действительно, если под конструкций понимать некоторую материальную систему, то, строго говоря, конструирование РЭС (как процесс) есть проектирование только некоторых, вполне определенных, но различных для разных случаев частных подсистем {Si}, jIJ, в отличие от проектирования РЭС, которое представляет собой проектирование полной системы S={Ss, Rs}. Т.е. конструирование РЭС, строго говоря, только один из этапов проектирования РЭС.



При конструировании РЭС наиболее часто требуется создать пространственную Sпр и механическую Sм подсистемы. Как уже говорилось, под пространственной подсистемой Sпр понимается совокупность геометрических отношений Rпр между элементами Г конструкции (элементами Г можно считать электрорадиоэлементы схемы, детали конструкции, соединительные цепи, разъемы и т.п.). Для описания пространственной подсистемы Sпр конструкции в практике используется совокупность конструкторских чертежей. Причем сам чертеж определяет, в основном, структуру пр, а конкретные размеры - значения конституэнт Е пространственного отношения элементов конструкции.

Ранее, было сказано, что под механической подсистемой Sм понимается множество силовых связей Rм между материальными элементами Г, а также между элементами Г и внешней средой.

Конструкция РЭС - это некоторая материальная пространственная система, состоящая из множества элементов, объединенных определенными связями для реализации радиотехнических функций. Конструкция РЭС - обычно объединение, совокупность двух подсистем сложной технической системы - РЭС ("узкое" понимание).

Таким образом под проектированием конструкции РЭС ранее понимали проектирование только указанных двух частных подсистем Sпр и Sм. При этом конструктор должен учитывать взаимное влияние не только Sn и Sм, но и других частных подсистем {Si}\ Sм U Sпр, точно так же, как это должны были делать проектировщики на других этапах. Однако указанное требование для конструктора более весомо, чем, к примеру, для схемотехника. И причина здесь - в особенности этапа проектирования конструкции РЭС.

Конструирование - весьма специфический этап процесса проектирования РЭС. Особенность заключается в том, что по окончании этапа появляется опытный образец и конструкторская документация, на основании которой можно изготовить любое число идентичных конструкций. Т.е. процесс проектирования должен был бы быть на этом закончен. Однако именно на этапе конструкторского проектирования приходится "платить" за расчленение единого процесса проектирования РЭС на ряд последовательных этапов (конструктор - "крайний" в череде разработчиков). Накопившиеся ошибки при проектировании всех частных подсистем Si, отсутствие должного учета всех взаимодействий Rs воочию проявляются после конструкторского этапа. И, поскольку конструкторский этап является завершающим в ходе проектирования, перед конструктором ставится задача максимальной сложности - провести свой этап проектирования так, чтобы полностью учесть уже найденные к этому моменту времени частные подсистемы Si', например, электромагнитную Sэм, а также не найденные к этому времени Si'', например, тепловые ST и паразитных Sn связей. Таким образом, сложность задачи проектирования проявилась на завершающем этапе - при проектировании конструкций РЭС.

Следствием сложности задачи является отсутствие формализованных методов ее решения. Кроме того, при проектировании одной частной подсистемы (что, в основном, и делается на других этапах проектирования) еще можно оценивать качество решения по одному свойству, определяемому именно этой подсистемой. При разработке ряда подсистем (что происходит на завершающем этапе проектирования) необходим учет многих свойств. Практически это означает возникновение противоречивых требований. Следовательно, в качестве критериев оценки различных вариантов решения, во-первых, должны быть использованы характеристики системы S, а не отдельных подсистем S1,S2,..., Sk, и, во-вторых, принципиально должно учитываться некоторое множество характеристик.

Свойства процесса проектирования конструкций РЭС можно классифицировать следующим образом:

1) Общее свойство проектирования технических систем: поскольку РЭС - это система, постольку завершить проектирование РЭС можно только после нахождения принципов, элементов, структуры и конституэнт объединяющих их отношений. Т.к. структуру отношений способен спроектировать только человек, значит при проектировании конструкций РЭС в общем случае необходимо творческое начало ("Учить проектированию - значит учить творчеству").

2) Специфические свойства проектирования РЭС: необходимо спроектировать не одну, а несколько различных по физической природе подсистем. Более того, поскольку подсистемы взаимодействуют, а одновременное проектирование множества взаимодействующих подсистем трудно выполнимо, используют последовательное проектирование подсистем с возвратом с целью уменьшения ошибок проектирования.

3) Специфическое свойство проектирования конструкций РЭС: необходим учет множества показателей (свойств) при проектировании, которые отражают наличие множества разрабатываемых подсистем, К={К1, К2,..., Кm}

Завершая рассмотрение, укажем, что комплексный учет при проектировании множества различных по физической природе взаимодействующих явлений (тепловых, электромагнитных и т.д.), происходящих в РЭС, представляет собой одно из проявлений системного подхода к конструированию РЭС.

Подводя итог сказанному, еще раз подчеркнем основную особенность этапа проектирования конструкций РЭС, заключающуюся в системном характере задач этого этапа. Следствиями указанной особенности являются:

  • сложность синтеза ряда взаимодействующих подсистем Ss при проектировании конструкций РЭС;
  • необходимость оценки результатов проектирования по свойствам, характеризующим всю систему S в целом, а не отдельные подсистемы S1, S2,..., Si, ..., SJ;
  • - принципиальное требование оценки результатов Sk по множеству свойств.

Важным следствием является установление того факта, что проектирование конструкций РЭС, как любой системы, требует определение структуры и параметров системы. В настоящее время принято считать, что поиск структуры, в отличие от поиска параметров- сугубо творческое по характеру действие.

Исходя из общих положений теперь можно детализировать описание сущности процесса конструирования РЭС в следующем виде: для построения конструкции РЭС необходимо решить задачи синтеза принципов П построения для Sпр, Sм, Sт, затем - синтеза состава Г элементов для Sпр, Sм, Sт , затем - синтеза структур тех же подсистем и, наконец - синтеза значений параметров трех перечисленных подсистем. Далее необходим анализ и принятие решений по всем синтезированным решениям. Таким образом, получен полный перечень всех процедур проектирования конструкций РЭС.

Однако, остается не ясной последовательность выполнения этих процедур. Кроме того, следует учесть, что многие из указанных процедур в реальной практике отпадают из-за априорного знания о будущей системе.

Заказать ✍️ написание учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Сейчас читают про:
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7