發(fā)布時間：2017-09-15 19:03

  本文關(guān)鍵詞：差分進化算法在印刷電路板熱布局優(yōu)化中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 電子元件 差分進化算法 優(yōu)化布局 ANSYS 紅外熱成像儀

【摘要】：印刷電路板在電子通訊設(shè)備、電子計算機、家用電器等方面廣泛應(yīng)用。近幾十年來,電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,電子元件的尺寸逐漸縮小,電子元件排布越來越密集,使其散熱面積減小,而電子設(shè)備熱耗散持續(xù)增長。如果電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的熱量沒有被及時擴散,溫度將會上升,電路板容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象,導(dǎo)致電子元件失效或燒壞。因此,對電力電子設(shè)備進行熱分析與熱設(shè)計,加速其散熱,能夠提高設(shè)備的可靠性,具有非常重大的意義。本文應(yīng)用一種改進的差分進化算法優(yōu)化電路板中電子元件的布局,從而達(dá)到降低電路板溫度的目的。首先,本文運用微元體熱平衡法建立印刷電路板中電子元件的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用微元體熱平衡法分析了電子元件的熱傳遞過程,特別是對內(nèi)部節(jié)點和邊界節(jié)點進行分析,從而發(fā)現(xiàn)溫度升高的原因以及解決的方法。以假設(shè)的已知參數(shù)為依據(jù),建立電路板的熱平衡方程后,在MATLAB軟件中求解出各個節(jié)點的穩(wěn)態(tài)溫度值。此外,以一塊實際電路板為例,運用理論求解出溫度與實際溫度比較該方法的準(zhǔn)確性。其次,本文對差分進化算法進行了改進。一般地,差分進化算法主要是用于解決連續(xù)問題,為了解決離散問題,本文將差分進化算法進行二進制化處理。為了讓差分進化算法的收斂速度更快,進一步對二進制差分進化算法變異操作中的變異公式和交叉操作中的交叉率進行改進。本文將改進的差分進化算法應(yīng)用于規(guī)則分布的電子元件的位置尋優(yōu)中,得到新的電子元件布局和新布局的理論求解結(jié)果。最后,本文通過實驗驗證改進的差分進化算法優(yōu)化電路板電子元件布局的有效性�；陔娮釉姆植记闆r,進一步用ANSYS軟件仿真出優(yōu)化前后的溫度情況,此外,利用水泥電阻在實際的電路板上搭建優(yōu)化前后的電路,利用紅外熱像儀檢測電路板的溫度分布情況。通過分析ANSYS仿真的結(jié)果和紅外熱像儀所拍攝到的結(jié)果,證明改進的差分進化算法能有效優(yōu)化電路板中電子元件的熱布局。
【關(guān)鍵詞】：電子元件 差分進化算法 優(yōu)化布局 ANSYS 紅外熱成像儀
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN41;TP18
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景和意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外對電子設(shè)備熱設(shè)計的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要內(nèi)容14-16
• 第二章 電子設(shè)備的熱分析、熱設(shè)計及熱測試原理16-26
• 2.1 熱源分析16
• 2.2 熱分析理論基礎(chǔ)16-18
• 2.2.1 幾種常用的熱分析方法16-17
• 2.2.2 幾種常用的熱分析軟件17-18
• 2.3 電子設(shè)備熱設(shè)計18-20
• 2.4 電子設(shè)備熱特性的檢測方法20-25
• 2.4.1 溫度測量方法20-21
• 2.4.2 紅外熱成像檢測技術(shù)21-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 電路組件中電子元件熱平衡方程的建模方法26-41
• 3.1 物體熱傳遞的三種基本方式26-30
• 3.1.1 熱傳導(dǎo)26-27
• 3.1.2 熱對流27-29
• 3.1.3 熱輻射29-30
• 3.2 印刷電路板中電子元件溫度分布的數(shù)學(xué)模型30-36
• 3.2.1 二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的分析解30-33
• 3.2.2 三維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析33-36
• 3.3 電子元件溫度的求解36-40
• 3.3.1 實例的數(shù)值求解36-37
• 3.3.2 數(shù)學(xué)模型的實驗驗證37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 差分進化算法在印刷電路板熱布局優(yōu)化中的應(yīng)用41-52
• 4.1 差分進化算法的基本思想41-43
• 4.2 差分進化算法的改進43-44
• 4.3 電子元件熱布局優(yōu)化步驟44-46
• 4.4 優(yōu)化前后的實驗結(jié)果分析46-51
• 4.4.1 數(shù)值求解結(jié)果分析46-47
• 4.4.2 ANSYS仿真結(jié)果分析47-49
• 4.4.3 紅外成像檢測實驗結(jié)果分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 總結(jié)52-53
• 5.2 展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-58
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果58

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