Проектирование автоматизированных систем (стр. 3 из 11)
Параметры р-n-р транзисторов изменяются при облучении в большей степени, чем параметры аналогичных n-р-n транзисторов.
Германиевые транзисторы более стабильны при воздействии радиации, чем кремниевые.
Механические воздействия – ускорения, вибрации и удары, могут действовать как отдельно, так и в совокупности.
При транспортировке по железной дороге из-за биения колес о стыки рельсов возникает вибрация с частотой до 100 Гц при ускорении до
20 м/с2. Частота этой вибрации может накладываться на основную частоту колебаний (2 … 3Гц).
Вибрации на кораблях вызываются как винтами, так и гидродинамическими силами, действующими на корпус и надстройки. Основная вибрация вызывается винтами с частотой, определяемой частотой вращения гребного вала (частотой вала), а также частотой колебаний лопастей винта (т.е. частотой вала, умноженной на число лопастей винта). Амплитуда вибраций на частоте вала обычно высокая, а частота низкая и ограничивается, как правило, диапазоном 0…5 Гц. На большинстве военных кораблей амплитуда продольных вибраций корпуса максимальна на корме и носу и резко снижается к центру корпуса. Амплитуда поперечных вибраций значительно меньше, чем продольных, за исключением верхушек мачт, дымовых труб, антенн и мостиков.
Влияние вибраций на самолетах также зависит от положения аппаратуры систем автоматики. Обычно на самолете можно выделить три основных участка, различающихся вибрационными нагрузками:
1) корпуса и обтекатели двигателей;
2) зона, примерно от середины крыла до его кончика;
3) остальные элементы корпуса.
На участках 1 и 3 частота вибраций лежит в пределах от 3 до 150 Гц с амплитудой от 0,075 до 2 мм на участке и до 2,5 мм на участке 3. Основным источником вибраций на участке 2 являются двигатели. Частота ее составляет обычно от 10 до 500 Гц с амплитудой от 0,025 до 0,037 мм.
Вибрации на ракетах имеют сложный характер и являются результатом совместного воздействия ракетного двигателя и аэродинамических нагрузок. Если для мощных жидкостных ракетных двигателей предельные частоты достигают сотен герц, то для твердотопливных двигателей – до 2000 Гц при ускорении до 200 м/с. Постоянные ускорения при работе ракетного двигателя достигают
50…150 м/с2 для больших ракет-носителей и 250…500 м/с2 для малых твердотопливных ракет.
2. Стадии и этапы проектирования систем автоматизации управления
Весь процесс проектирования систем управления можно разделить на 10 этапов:
1) Формулирование цели, оценка реализуемости, согласование технического задания.
2) Выбор пути решения.
3) Определение структуры системы, выбор технических средств.
4) Инженерный анализ и оптимизация.
Этапы с 1 по 4 иногда называют предварительным проектированием, которое проводится с целью определения принципов построения системы, изыскания новых принципов, структур и технических средств, удовлетворяющих заданному техническому заданию. Предварительное проектирование, как правило, относят к стадии научно-исследовательской работы (НИР). На этих этапах привлекаются наиболее квалифицированные специалисты в соответствующих областях.
5) Разработка технической документации.
6) Разработка методов изготовления и технологической документации.
7) Изготовление экспериментальных образцов.
Этапы с 5 по 7 называют также эскизным проектированием, его относят к стадии опытно-конструкторской разработки (ОКР). Результатом эскизного проекта является детальная проработка возможности построения системы, удовлетворяющей поставленным требованиям.
8) Испытания, отработка технической документации.
Этап 8 называют техническим (рабочим) проектированием, при этом производится детальная отработка схемных, конструкторских и технологических решений.
9) Серийное производство.
В процессе серийного производства осуществляются окончательная доводка принятых технических решений и отработка технологии изготовления с учетом особенностей серийного производства.
10) Эксплуатация.
В процессе эксплуатации проектировщик системы получает информацию, позволяющую внести необходимые изменения с целью доведения параметров системы до заданных значений.
2.2 Организация проектирования
Проектирование систем представляет собой сложный многоплановый (многошаговый) процесс, требующий непосредственного участия специалистов различной квалификации. Один из возможных вариантов организационной структуры аппарата руководителя разработки (Руководителя проекта, Главного конструктора) системы изображен на рисунке 5.
Рисунок 5 – Вариант аппарата руководителя проекта системы
Руководитель проекта осуществляет руководство разработкой, определяя как техническое направление в целом, так и отдельные технические решения.
Проектированию системы предшествует этап поиска предварительных технических решений и согласования технического задания (ТЗ) на проектирование с заказчиком. Этот этап требует усилий наиболее квалифицированных специалистов. Здесь следует указать на довольно объемные работы, проводимые по анализу современного состояния и научно-технических достижений в области проектируемых систем. Эти работы проводятся Головным подразделением (ГП) в тесном контакте с подразделениями структур (ПС), технических средств (ПТС), конструкторским бюро (КБ) и отделом научно-технической информации (ОНТИ).
ГП осуществляет разработку структуры системы, ее приборного состава, общей схемы и технических условий. Также ГП разрабатывает частные ТЗ на проектирование системы и ее составляющих и выдает их, после согласования и утверждения с Руководителем проекта, подразделениям ПС и ПТС.
ПС осуществляет анализ и синтез структуры системы и ее подсистем, их моделирование и оптимизацию с привлечением вычислительного центра (ВЦ).
ПТС производит анализ и выбор технических средств, разработку схем, их моделирование и оптимизацию. Здесь, как и при синтезе структур, широко используется ВЦ.
Существенные усилия при проектировании затрачиваются на обеспечение надежной работы системы. Это достигается как выбором оптимальных структур, так и наилучших (по надежности) технических средств, что достигается работой отдела надежности (ОН).
Большое внимание уделяется обеспечению заданных требований по точности и стабильности работы системы, что в большинстве случаев связано с необходимостью проведения специальных исследований рабочего процесса системы или ее подпроцессов. Точность измерений, при проведении таких исследований, обеспечивает метрологическая служба (МС).
При выборе технических решений значительное внимание уделяется технологичности и экономичности системы, при этом учитываются как стоимость ее разработки и изготовления, так и затраты на эксплуатацию. Данный процесс сопровождается специалистами технологического подразделения (ТП).
ГП подготавливает ТЗ на конструирование и после согласования его с Заказчиком и утверждения Руководителем проекта передает в КБ.
ТЗ на конструирование составляющих систему приборов (блоков, узлов) в таком же порядке выдаются ПТС в КБ.
ТЗ на конструирование обязательно включают
в себя различные схемы и спецификации.
КБ разрабатывает основную конструкторскую (текстовую и чертежную) документацию; ведомость покупных изделий составляется на основании спецификаций и согласовывается с техническим отделом (ТО). Предметом согласования, при этом, является допустимость применения тех или иных комплектующих изделий с позиций наличия необходимой
технической документации, обеспеченности материалами и их поставками, соответствия технических требований на комплектующие изделия техническим условиям на систему.
Габаритные чертежи и чертежи общих видов КБ согласовывает с ПС и ПТС па соответствие их техническим заданиям на конструирование.
Рабочие чертежи согласовываются КБ с ТП. Поскольку КБ с начала проектирования выдает ТП задание на проектирование технологической документации, а также технологического процесса изготовления системы и составляющих ее приборов, блоков, узлов и соответствующей технологической оснастки, то при согласовании особое внимание уделяется увязке разработанных конструкций с проектируемой технологической документацией.
Наряду с выдачей технических заданий на конструирование как ПС, так и ПТС выпускается большой объем текстовой документации: частные технические условия, технические формуляры или паспорта, инструкции по регулировке, эксплуатации, а также составляются технические описания.
Обычно одновременно с выдачей технических заданий на конструирование как ПС, так и ПТС выпускаются карты режимов комплектующих изделий. Эти карты анализируются отделом надежности ОН с целью определения и гарантии необходимых запасов по надежности. Помимо этого ОН разрабатываются типовые программы испытания макетных образцов системы и ее составляющих, по которым ПС и ПТС выпускаются программы испытаний как системы в целом, так и составляющих ее приборов, блоков, узлов.
По технической документации, выпущенной КБ (в том числе эскизной), в макетном производстве МП изготовляют макетные образцы системы, которые подвергаются тщательным исследованиям:
1) на соответствие заданным внешним характеристикам (в ГП);
2) на соответствие точностным характеристикам (в МС с участием ГП и ПТС);
3) на сохранность заданных статических и динамических характеристик в различных эксплуатационных условиях (в отделе испытании (ОИ) с участием ГП и ПТС);
4) надежности (в ГП, ПС и ПТС с участием ОН)
Результаты этих исследований тщательно анализируются в ГП с привлечением ПС, ПТС, ОН и ОИ и докладываются Руководителю проекта. По материалам анализа Руководителем проекта принимаются решения о необходимости доработки системы и коррекции технической документации.