Эле тент 1 Элемент Z Элемент J J

Элемент г.1 j

Параметр 1

napaie/np Z

-j Параметр 3

Рис. 2.5- Принципиальная схема изделия

Элемент Z.2

Лингвистическое описание

Лингвистическое значение

Неопределенный

элементу могут сопутствовать параметры и их лингвистические описания в виде лингвистического значения либо в виде набора нечетких высказываний. Часть параметров, как показано на рис. 2.5, не определена. Элементы и параметры могут быть обязательными (им соответствуют связки И на графе принципиальной схемы) либо альтернативными (им соответствует связка ИЛИ). Это дает возможность рассматривать в рамках одного описания не одно техническое решение, а несколько, структурно отличающихся друг от друга.

Вьщеление данного варианта конструкции осуществляется операцией конкретизации, т.е. фиксации альтернативных элементов и значений параметров с учетом их допустимости. Может оказаться, что при оценке качества сгенерированных вариантов конструкции изделия множество допустимых конструкций окажется пустым. Поэтому желательно расширить множество альтернативных вариантов за счет, во-первых, параллельного рассмотрения нескольких принципиальных схем, а во-вторых, "гибридизации" принципиальных схем с помощью комбинации ветвей и элементов структурных схем между собой.

Автоматизация построения принципиальных схем предполагает наличие в системе базы значений, в которую входят подсистемы фонда структурных схем, фонда физических эффектов, применяемых материалов и элементов конструкций.

Синтез технических решений. После построения принципиальной схемы производится техническая реализация изделия, для чего созда-

01рищапиальная схема

Омодель Mi

Модель г у Модель 1

Макетный образец изделия

Анализ и

оптимизация

Пто-

П,о° I I S)

Рис. 2.6. К синтезу те.хнических решений:

а синтез технического решения на основе моделей функционирования; б -модель функционирования технического решения

ются модели его функционирования. Различным стадиям процесса проектирования могут соответствовать различные модели функционирования. Обычно по мере проработки конкретного технического решения модель его функционирования усложняется, а нечеткость параметров, используемых в модели, уменьшается. Анализ и оптимизация моделей функционирования завершаются созданием макетного образца изделия и его натурными испытаниями (рис. 2.6, а). Заметим, что уровень подробности модели функционирования изделия, трудоемкость ее анализа, уровень неопределенности задания параметров должны быть согласованы. Множество параметров { П}, характеризующих модель фуш<ционирования, может быть подразделено на два подмножества { Пвх} входных, задающихся при реализации технического решения, и выходных{ Пвых } •

На рис. 2.6, б представлена схема расчета параметров технического решения по модели функционирования. Модель можно разбить на ряд подсистем {Hi, Нг, на рис. 2.Ь, б). Каждой подсистеме сопоставляется определенный круг физических процессов, протекающих в изделии. Д)1я силовых резисторов такими подсистемами являются подсистемы расчета электрических параметров, тепловых режимов, деградации параметров изделия. Для задач расчета электрических параметров входной информацией служат конфигурация элементов конструкции, приложенное напряжение, электрофизические свойства материалов. Входной информацией в этом случае является распределение электрического потенциала и плотности тока. В свою очередь для теплового расчета конструкции распределение плотностей тока служит входной информацией.

Таким образом, выходная информация для одних подсистем может служить входной для других и наоборот. Более того, один и тот же параметр может быть входным и выходным для одной и той же подсистемы. Например, при тепловом расчете распределение температуры в изделии служит выходным параметром и в то же время определяет входные параметры - теплофизические свойства материалов и

условия теплообмена. Каждой подсистеме расчета параметров можно сопоставить один или несколько частных критериев (на рис. 2.6, б частные критерии обозначены Ki, К2, Кз, вычисляются они с помощью математических моделей критериев Qi, Q2, Qs)- Такими критериями могут служить максимальные температуры, вероятность выхода сопротивления резистора из интервала допустимых значений и т.д. Структура модели St описьшает взаимосвязь между входными и выходными параметрами.

Частные критерии служат для характеристики качества изделия и снижают размерность множества параметров, описывающего изделие. Если число параметров может составлять десятки или даже сотни (при включении в число параметров, например, распределений температур и потенциалов), то число частных критериев редко превышает 10-20. Уменьшение размерности описания упрощает решение задачи выбора рационального технического решения.

Существенно, что для вычисления ряда выходных параметров конструкции необходимо решать системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Это обусловливает значительные затраты машинного времени для расчета технического решения. Выбор рационального технического решения, наличие нечетко заданных параметров приводят к необходимости расчета сотен технических решений. Дня преодоления указанного противоречия необходимы, во-первых, построение иерархии математических моделей подсистем, во-вторых, разработка методов расчета выходных параметров при условии, что выходные параметры представляют собой нечеткие значения, в-третьих, декомпозиция исходной математической модели, представленной на рис. 2.6,6.

Программную систему, позволяющую оперативно анализировать технические решения, назовем системой поддержки инженерных расчетов. В зависимости от неопределенности задания входных данных, требуемой точности, трудоемкости расчетов естественно воспользоваться различными математическими моделями. Переход от одной модели к другой назовем переключением контекста.

Так, в первом приближении расчет непроволочных силовых резисторов осуществляют по методике, приведенной в [10, 11].

Предельно допустимая напряженность электрического поля /Гдоп в импульсном режиме определяется по вольт-секундным характеристикам (рис. 2.7, а). Последняя возрастает при увеличении удельного сопротивления резистивного материала и уменьшении длительности импульса напряжения. В свою очередь удельная энергоемкость Эуд и электрическая прочность оказываются связанными параметрами. Зависимость удельной энергоемкости от времени воздействия электрической нагрузки и электрической проводимости резистивного материала описывается джоуль-секундными характеристиками (рис. 2.7, б). Изгиб в характеристиках, приведенных на рис. 2.7, б, отражает переход