3. Методы конструирования су.

Конструирование систем управления заключается в ре­шении задачи объемной (трехмерной) компоновки элемен­тов, составляющих систему, с учетом накладываемых при этом ограничений: объемных, массовых, тепловых, элект­ромагнитной совместимости, монтажных, прочностных и др.

Содержание и последовательность работ по конструи­рованию систем управления определяются конструктор­ским делением проектируемой системы. Конструкторское деление системы обладает иерархией, во многом подобной структурной иерархии. В отличие от структурной конст­рукторская иерархия строится по принципу законченности составляющих ее частей и в общем случае может не со­ответствовать структурной иерархии. На рис. 7.1 показа­ны уровни конструкторской иерархии систем управле­ния. Подобное деление по­зволяет свести решение сложной задачи конструиро­вания системы в целом к относительно несложным задачам конструирования ее по частям. Однако иерархи­ческое построение конструк­ции системы управления приводит к тому, что выбор оптимальных конструктор­ских составляющих низшего уровня оказывается подчи­ненным конструкторским составляющим более высокого уровня, которые в свою очередь подчинены составляющим еще более высокого уровня.

Сложность аппаратуры систем управления растет бы­стрее, чем отводимые для нее масса и объем. Жесткие требования к габаритам и массам систем управления за­ставляют принимать специальные меры по оптимизации конструкций. В общем виде конструирование аппаратуры может быть сведено к решению задачи геометрической компоновки заданного числа составляющих систему эле­ментов в заданном объеме либо в

минимальном объеме при условии выполнения ряда дополнительных требова­ний. Таким; образом, компоновка — это процесс топологи­ческого размещения конструкторских составляющих ниж­него уровня иерархии в составляющих высшего уровня

МЕТОДЫ КОМПОНОВКИ

Разработка наилучшей конструкции связана с оптимизацией обоб­щенного компоновочного параметра. Для этой цели обычно использу­ются численные методы оптимизации с решением задачи на ЭВМ. Подобный метод компоновки называют автоматизированным конструи­рованием.

При конструировании аппаратуры систем управления также при­меняют аналитический, номографический, аппликационный, модельный, графический и натурный методы.

Аналитический и номографический методы необходимы на началь­ной стадии проектирования и носят оценочный характер. Они позво­ляют оперативно оценить возможность конструирования системы управ­ления в заданных габаритах, массе и т. п. Как аналитические, так и

номографические методы компоновки выполняются по спецификациям принципиальных электрических схем, что весьма удобно при проекти­ровании. Однако эти методы компоновки не обладают наглядностью и не позволяют построить пространственный компоновочный эскиз, не­обходимый для конструирования.

Метод аппликационной компоновки заключается в моделировании на плоскости (на специальном планшете) компоновки аппаратуры с использованием трафаретов-аппликаций, изображающих схемные эле­менты. Эти трафареты выполняются из прозрачного материала (напри­мер, оргстекла, синтетических пленок или кальки), а также, что менее удобно, из ватмана, картона и др., обычно в масштабе 1:1, а для малогабаритных элементов — в увеличенном масштабе (2:1, 5:1 и более) с обязательным изображением электрических выводов и их по­лярности. Поскольку изготовление аппликаций, полностью воспроизво­дящих чертеж (рис. 7.2,а и б) элемента затруднительно, часто заменяют их прямоугольниками с эквивалентными габаритными размерами.

Несмотря на относительную простоту, аппликационная компоновка не дает непосредственного представления об объемных решениях кон­струкции, и тогда применяют модельную компоновку. Здесь вместо аппликаций используют объемные модели, изготовляемые из дерева, папье-маше, пластмассы, пластилина и т. п. Объемные модели непре­менно содержат элементы крепления, соответствующие реальным схем­ным элементам, а также электрические выводы.

Графическую компоновку выполняют на диазокальке, пергамине, кальке или ватмане. При этом контурные изображения схемных эле­ментов или их габаритные прямоугольники наносят на компоновочный эскиз с помощью специальных трафаретов из органического стекла. Очень удобны резиновые или пластмассовые штампы с масштабным изображением схемных элементов.

4. Проектирование СУ представляет собой сложный, трудоемкий и длительный процесс. Этот процесс укрупненно представлен схемой указанной на рисунке.

Этапы проектирования связаны двусторонними стрелками. Это указывает на то, что этапы могут повторяться, т. е. процесс проектирования является повторяющимся. Приведенные на рисунке этапы проектирования обычно группируются в рамках более общих этапах проектирования СУ:

1. разработка технического задания

2. предварительное проектирование

3. эскизное проектирование

4. техническое проектирование

5. серийное производство

6. эксплуатация

Качественная обработка ТЗ во многом определяет уровень и успешность разработки СУ. «2» проводят с целью определения принципов построения системы, структур и технических средств, удовлетворяющих ТЗ. Предварительное проектирование относят к стадии научно-исследовательской работы. «3» и последующие этапы – этапы опытно-конструкторской разработки. Результатом «3» является детальная разработка возможного создания системы, удовлетворяющей заданным требованиям.

На этапе «4» детально обрабатываются схемные, конструкторские, программные и технологические решения. Большие усилия затрачиваются на отладку и доводку программного обеспечения, а также разработку программной документации.

В процессе «5» осуществляется окончательная доводка принятых технических решений программного обеспечения и отработка технологии изготовления с учетом особенностей серийного производства.

В процессе «6» проектировщик системы получает информацию, позволяющее внести необходимые изменения с целью доведения параметров до заданных.