Синтез электромеханических систем

Синтез электромеханических систем

Определения

Синтез – соединение различных элементов в единое целое (систему), т.е., другими словами, комплекс работ по созданию системы.

Синтез системы осуществляется на этапе проектирования системы.

Проектирование – комплекс работ с целью получения необходимой документации для создания системы. Включает в себя работы по изысканию, исследованию, расчетам, конструированию и др.

 

Причины возникновения потребности в новой ЭМС

1) Взамен устаревшей ЭМС требуется разработать ЭМС, обладающую лучшими техническими и экономическими показателями.

2) Взамен нерегулируемой ЭМС требуется разработать ЭМС с регулируемыми выходными показателями.

3) Взамен импортной ЭМС требуется разработать отечественную систему, обеспеченную запасными элементами.

4) Разработать новую ЭМС для нового изделия.

Каждая из этих задач может быть решена различными, в общем случае, совсем не равноценными способами, а выбор одного решения, которое и будет затем реализовываться, должен быть сделан на основе ряда критериев (Раздел 17) при учете системы конкретных ограничений [15].

 

Этапы проектирования электромеханических систем

На рис. 16.1 представлены основные этапы проектирования технических систем.

Рис. 16.1. Этапы проектирования технических систем

1. Этап согласования технического задания (ТЗ)

К разработке и согласованию ТЗ привлекаются высококвалифицированные специалисты, обладающие большим опытом и знаниями в области проектируемых систем.

Основные разделы ТЗ:

- назначение и область применения;

- технические данные (требования по выходным показателям системы и данные по параметрам источников питания, требования по точности и стабильности выходных характеристик, требования к габаритным размерам и массе, требования по надежности работы и др.);

- условия эксплуатации (срок эксплуатации, режим работы, климатические условия, механические нагрузки, условия транспортировки и хранения, требования к обслуживающему персоналу, ремонту и т.п.);

- требования к конструкции и комплектующим системы (конструктивное исполнение IP, система охлаждения IC, способ монтажа IM, класс нагревостойкости обмотки и требования по стандартизации, унификации, технологичности и т.д.).

Обычно первый вариант ТЗ разрабатывается заказчиком и передается разработчику для рассмотрения и согласования.

Разработчик при анализе ТЗ обращает внимание на следующее:

- обоснованность и необходимость заданных требований;

- выполнимость заданных требований, возможность решения поставленных задач при имеющемся научно-техническом заделе и квалификации специалистов;

- уточнение и согласование требований к заданным характеристикам;

- оценка трудоемкости и сроков проектирования с учетом своих временных, производственных и финансовых возможностей.

Ориентировка на низкие технические характеристики неизбежно приведет к созданию несовершенной и неперспективной системы. В то же время завышенные требования по одним показателям могут привести к неоправданному снижению других показателей и привести к созданию неоптимальной системы в целом, или невыполнимости всех требований.

 

Этап разработки РКД

Отметим, что после этапа технического проектирования следует этап изготовления рабочей конструкторской документации (РКД).

1. Разработка РКД для опытного образца (опытной партии) изделия.

1.1. Опытный образец (или партия) изготавливается, проводятся предварительные испытания.

1.2. По результатам изготовления и предварительных испытаний конструкторская документация корректируется и ей присваивается литера "О".

1.3. Проводятся приемочные испытания опытного образца (опытной партии).

1.4. По результатам приемочных испытаний конструкторская документация вновь корректируется и ей присваивается литера "О1".

1.5. Для изделий, разрабатываемых по заказу Министерства обороны, при необходимости производится повторное изготовление и повторные испытания по документации с литерой "О1" и корректировка конструкторских документов с присвоением им литеры "О2".

2. Разработка РКД для серийного (массового) производства.

2.1. Изготовление и испытание серии по документации с литерой "О1" (или "О2").

2.2. Корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и испытания. Присвоение конструкторским документам литеры "А".

2.3. Для изделия, разрабатываемого по заказу Министерства обороны, при необходимости, повторное изготовление и испытания головной (контрольной) серии по документации с литерой "А", соответствующая корректировка документов и присвоение им литеры "Б".

 

Анализ проблемной ситуации.

а) Формулировка задачи: даются ответы на вопросы:

- что есть, и чем это не устраивает (почему появилась востребованность в этой ТС);

- что и в каком смысле должно стать лучше после реализации проекта (какими качествами должна обладать новая система).

На этом этапе не нужны детали, нужны лишь самые главные черты объекта до и после проектирования. Если этот этап выполнен плохо, очень велика опасность, что весь дальнейший труд будет потрачен впустую [15].

б) Анализ задачи: даются ответы на вопросы:

- какие цели должны быть достигнуты?

- какие ограничения в выборе решения?

- по каким критериям будет оцениваться качество спроектированного объекта?

- иерархия критериев эффективности.

Завершается этап разработкой ТЗ.

Синтез решений

Поиск возможных решений.

Здесь необходимы знания, нестандартное мышление, умение избегать как консерватизма, так и поспешности.

Полезными на этом этапе являются аналоги (при критическом к ним отношении), посещение выставок, чтение литературы, консультации и т.п.

Когда предлагается много решений, разумеется, не заведомо негодных, меньше шансов пропустить хорошее.

Принять решение можно тогда, когда есть цель, альтернативные варианты и способы оценки.

Выбор решения.

Необходимо из множества синтезированных решений на основе выбранных критериев и с учетом заданных ограничений выбрать одно.

Здесь не нужны избыточные детали, кроме тех, что позволяют целенаправленно, по критериям, сравнивать решения. В теории проектирования вводится понятие "нехудших" решений, т.е. решений, попадающих в некоторую допустимую область по совокупности признаков, и формулируются алгоритмы их поиска [15].

Обоснованно выбрать решение помогает моделирование.

Моделирование

Физическое или математическое. Физическое моделирование дорого, поэтому сложные системы моделируются математически.

 Выбор методов моделирования.

Расчет выходных параметров

Анализ полученных результатов. Сравнение с требованиями ТЗ.

Приведение параметров и показателей системы в соответствие с требованиями ТЗ - многократный итерационный процесс.

Коррекция параметров - параметрическая оптимизация.

Если параметры не получаются оптимальными – изменяют структуру – при этом в результате осуществляется выбор оптимальной структуры. Если снова не получается – изменяется концепция, принцип действия.

После окончательного выбора оптимального варианта производится его детальная разработка.

Детальная разработка выбранного технического решения.

- расчет характеристик, оценка основных показателей;

- составление алгоритмов управления;

- выпуск документации, конструктивная компоновка узлов;

- изготовление и испытание опытных образцов;

- анализ результатов испытаний.

При необходимости вносится коррекция.

 

Рис. 16.2. Схема системотехнического цикла создания технической системы

 

Синтез электромеханических систем

Определения

Синтез – соединение различных элементов в единое целое (систему), т.е., другими словами, комплекс работ по созданию системы.

Синтез системы осуществляется на этапе проектирования системы.

Проектирование – комплекс работ с целью получения необходимой документации для создания системы. Включает в себя работы по изысканию, исследованию, расчетам, конструированию и др.