Моделирование в проектировании МИС и СС

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Сотникова Светлана Юрьевна

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 100

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Приобретенные в процессе изучения дисциплины знания могут использоваться в практической деятельности, связанной с информационными технологиями моделирования при схемотехническом и конструкторском проектировании высоконадёжных и защищённых многофункциональных инфокоммуникационных систем и систем связи (МИС и СС) с анализом результатов проведенного моделирования и формулировкой рекомендаций по внесению схемных и конструкторских улучшений. В результате освоения дисциплины студент должен знать основные виды математических моделей и САПР, широко используемых при проектировании МИС и СС; уметь проводить анализ и компьютерное моделирование физических процессов (электрических, тепловых, механических), протекающих в МИС и СС; владеть практическими навыками в области моделирования физических процессов в МИС и СС, включая проведение и анализ тепловых и механических расчетов с использованием нормативно-технической и справочной документации, отраслевых стандартов и др. Формы текущего контроля – активность студента на семинарских занятиях (1, 2, 3 модули), защита отчета по практической и самостоятельной работе (1, 2, 3 модули), контрольная работа (2 модуль), устный экзамен по билетам либо письменная работа (1 и 3 модули). Промежуточная аттестация в 1 и 3 модуле.

Цель освоения дисциплины

Изучение и применение принципов системного подхода в задачах моделирования физических процессов и автоматизации проектирования для повышения надёжности МИС и СС при наличии дестабилизирующих воздействий.

Планируемые результаты обучения

Владеет терминологией. Эффективно использует понятийный аппарат в объеме, достаточном для осмысленного выполнения заданий практического характера.
Применяет принципы системного подхода к построению моделей и автоматизации проектирования. Находит необходимую информацию для проведения автоматизированного проектирования. Формулирует цели работы, описывает объект моделирования. Знает классификацию и основные функции программных комплексов для моделирования физических процессов.
Применяет программное обеспечение для электрического моделирования. Размещает элементы на печатной плате. Проводит анализ результатов моделирования и формулирует рекомендации по внесению схемных улучшений.
Применяет программное обеспечение для моделирования тепловых режимов. Синтезирует модели тепловых процессов. Проводит анализ результатов моделирования и формулирует рекомендации по внесению схемных и конструкторских улучшений. Знает методы защиты от тепловых и механических перегрузок для повышения надежности.
Применяет программное обеспечение для моделирования механических режимов. Синтезирует модель механических процессов. Проводит анализ результатов моделирования и формулирует рекомендации по внесению схемных и конструкторских улучшений.
Знает роль функций чувствительности. Определяет разбросы параметров в полях допусков.

Содержание учебной дисциплины

Введение. Основные понятия. Общая характеристика системного подхода к проектированию МИС и СС.
Терминология математического моделирования. Уровни разукрупнения. Схемная и конструктивная иерархия МИС и СС. Понятие коэффициентов нагрузок. Общая характеристика системного подхода к проектированию МИС и СС. Основы системного анализа.
Системные принципы построения расчетных моделей. Классификация и обзор расчетных моделей. Принципы математического моделирования МИС и СС. Обзор основных САПР.
Системные принципы построения расчетных моделей. Схема алгоритма методики моделирования МИС и СС. Понятия аналитической, структурной, топологической и морфологической моделей. Вероятностные модели МИС и СС. Методы построения. Принципы математического моделирования МИС и СС. Роль моделей в проектировании. Комплексная модель МИС и СС для автоматизированного проектирования. Методология применения математических моделей в задачах обеспечения надежности МИС и СС. Системные принципы математической формализации физических процессов, протекающих в схемах и конструкциях МИС и СС. Обзор основных САПР. Обзор системы АСОНИКА. Построение системных математических моделей физических процессов, протекающих в схемах и конструкциях МИС и СС.
Математические модели электрических процессов в схемах МИС и СС.
Математическое моделирование электрических процессов в схемах. Электрические модели ЭРИ. Метод идентификации параметров моделей ЭРИ. Методика моделирования электрических процессов.
Обеспечение надежности МИС и СС с учетом физических нагрузок электронных компонентов и материалов несущих конструкций. Математические модели тепловых процессов в конструкциях МИС и СС.
Принципы анализа результатов математического моделирования электрических, тепловых и механических процессов в МИС и СС. Методы защиты от перегрузок и повышение надежности. Сравнение новых методов с существующими вероятностными подходами к оценке надежности. Математическое моделирование тепловых процессов в конструкциях. Электротепловая аналогия. Иерархическое моделирования тепловых процессов в МИС и СС. Граничные условия при тепловом моделировании. Топологическая модель тепловых процессов печатного узла. Модель тепловых процессов ЭРИ.
Математические модели механических процессов в конструкциях МИС и СС.
Математическое моделирование механических процессов. Параметры вибрационных воздействий. Построение расчетной модели. Электромеханическая аналогия. Алгоритм моделирования механических характеристик в МИС и СС.
Принципы исследования параметрической чувствительности. Исследование разбросов параметров. Методы синтеза, анализа и оптимизации конструкций МИС и СС с применением математических моделей.
Роль функций чувствительности в задачах моделирования при решении проектных задач. Информационное описание разбросов параметров в полях допусков. Информационная взаимосвязь задач исследования разбросов параметров МИС и СС. Использование информации о параметрической чувствительности в решении задач точности, стабильности и серийнопригодности. Синтез как основная задача конструирования МИС и СС и разработки технологии. Взаимосвязь синтеза, анализа и оптимизации в методологии решения задач конструирования, технологии и надежности МИС и СС с применением математических моделей. Формирование критериев и ограничений синтеза и оптимизации. Методы оптимизации.

Элементы контроля

Активность на занятиях
Дистанционный формат со 2-го модуля. Активность учитывается как среднее арифметическое оценок за решенные на лекциях тесты.
Отчет по практической и самостоятельной работе
Дистанционный формат со 2-го модуля. Отчеты сдаются студентом в конце каждого модуля. Отчет сдается студентом в конце модуля до даты, озвученной преподавателем. Оценка снижается на 1 балл в случае задержки сдачи работы в оговоренную дату, на 2 балла - в случае задержки более 3 дней (исключение - предварительная договоренность с преподавателем, либо уважительная причина). Оценка за отчет в третьем модуле рассчитывается как средняя арифметическая оценок за отчеты, полученных во втором и третьем модулях. В третьем модуле для защиты необходимо сделать презентацию. Защита без презентации минус 1 балл. Окончательная оценка выводится по формуле 0,5*Оценка за отчет+0,5*Оценка за защиту.
Контрольная работа
Дистанционный формат со 2-го модуля.
Экзамен
Оценка за письменный тест может быть зачтена как оценка за экзамен. Студент может выбрать сдачу экзамена в устной форме во время сессии в случае неудовлетворенности полученной оценкой за письменный тест. Формат проведения экзамена офлайн либо онлайн в зависимости от ситуации.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (1 модуль)
0.2 * Активность на занятиях + 0.4 * Отчет по практической и самостоятельной работе + 0.4 * Экзамен
Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.15 * Активность на занятиях + 0.15 * Контрольная работа + 0.3 * Отчет по практической и самостоятельной работе + 0.1 * Промежуточная аттестация (1 модуль) + 0.3 * Экзамен

Программа дисциплины