本文關(guān)鍵詞：基于Isight的高壓電源全壽命周期穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：高壓電源作為航天器的供電設(shè)備,其質(zhì)量及可靠性面臨巨大挑戰(zhàn)。穩(wěn)健設(shè)計(jì)是改善產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑之一。然而,當(dāng)前絕大多數(shù)電子系統(tǒng)的穩(wěn)健設(shè)計(jì)均針對初始質(zhì)量進(jìn)行。實(shí)際應(yīng)用中,元器件性能、所處環(huán)境條件、工作時(shí)間、載荷變化等因素對電子系統(tǒng)可靠性會造成極大影響。因此產(chǎn)品可靠性應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、時(shí)變的過程,單一考慮產(chǎn)品初始質(zhì)量的穩(wěn)健設(shè)計(jì)是不全面的。本文在分析了大量國內(nèi)外工程應(yīng)用中的可靠性分析和穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究成果的基礎(chǔ)上,對高壓電源進(jìn)行了基于時(shí)變可靠性的全壽命周期穩(wěn)健設(shè)計(jì),主要內(nèi)容如下:首先,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和FMEA分析確定高壓電源的關(guān)鍵質(zhì)量特性,利用Isight、Saber和ANSYS搭建熱電耦合仿真平臺,建立高壓電源的熱電耦合模型。并基于熱電耦合仿真模型和正交試驗(yàn)對高壓電源進(jìn)行靈敏度分析,找出對其關(guān)鍵質(zhì)量特性影響顯著的元器件作為穩(wěn)健設(shè)計(jì)關(guān)鍵元器件,并通過查閱文獻(xiàn)確定關(guān)鍵元器件參數(shù)退化模型。然后,為解決熱電耦合仿真計(jì)算效率低的問題,以關(guān)鍵元器件參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,構(gòu)建高壓電源關(guān)鍵質(zhì)量特性的近似模型。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法構(gòu)建近似模型訓(xùn)練樣本和測試樣本,利用熱電耦合仿真模型獲得采樣點(diǎn)處高壓電源質(zhì)量特性。采用徑向基和Kriging方法分別建立質(zhì)量特性近似模型,最終通過誤差分析選出擬合效果最優(yōu)的模型用于后續(xù)蒙特卡洛仿真。建立高壓電源的極限性能狀態(tài)方程,利用蒙特卡洛仿真技術(shù)對高壓電源的原始設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)變可靠性分析,為后續(xù)全壽命周期穩(wěn)健設(shè)計(jì)提供依據(jù)。最后,基于經(jīng)典的成本-容差曲線和田口損失理論分別建立高壓電源的成本-容差模型和成本-質(zhì)量模型。以綜合成本最小化為目標(biāo),結(jié)合時(shí)變可靠性分析和穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法建立高壓電源全壽命周期的多目標(biāo)優(yōu)化模型。應(yīng)用多目標(biāo)尋優(yōu)算法對該模型進(jìn)行求解,給出高壓電源元器件參數(shù)和容差組合的Pareto解集,并對優(yōu)化前后高壓電源的初始質(zhì)量和全壽命周期的時(shí)變可靠度進(jìn)行對比,驗(yàn)證方法有效性。
【關(guān)鍵詞】：高壓電源 可靠性分析 穩(wěn)健設(shè)計(jì) 全壽命周期 多目標(biāo)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V442;TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的來源及研究的目的和意義8-9
• 1.2 時(shí)變可靠性分析研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 高壓電源關(guān)鍵元器件的確定及退化分析16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 高壓電源關(guān)鍵質(zhì)量特性的確定16-20
• 2.2.1 高壓電源技術(shù)指標(biāo)分析16-18
• 2.2.2 高壓電源的FMEA分析18-20
• 2.3 高壓電源關(guān)鍵元器件的確定20-26
• 2.3.1 高壓電源熱電耦合仿真20-23
• 2.3.2 高壓電源靈敏度分析23-26
• 2.4 關(guān)鍵元器件的退化模型26-28
• 2.4.1 金屬膜電阻的退化模型26-27
• 2.4.2 瓷介電容的退化模型27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 高壓電源時(shí)變可靠性分析29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 高壓電源近似模型的建立29-35
• 3.2.1 基于拉丁超立方的樣本構(gòu)建29-30
• 3.2.2 近似建模方法30-32
• 3.2.3 近似模型誤差分析32-35
• 3.3 基于性能退化的時(shí)變可靠性分析35-39
• 3.3.1 高壓電源的極限性能狀態(tài)方程35-37
• 3.3.2 時(shí)變可靠性分析方法37-39
• 3.3.3 高壓電源時(shí)變可靠性分析結(jié)果39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 高壓電源全壽命周期穩(wěn)健設(shè)計(jì)41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 高壓電源全壽命周期成本模型41-45
• 4.2.1 高壓電源成本-容差模型42-43
• 4.2.2 高壓電源成本-質(zhì)量模型43-45
• 4.3 基于時(shí)變可靠性的全壽命周期穩(wěn)健設(shè)計(jì)45-50
• 4.3.1 多目標(biāo)穩(wěn)健優(yōu)化模型45-47
• 4.3.2 基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化求解方法47-49
• 4.3.3 Pareto解集分析49-50
• 4.4 優(yōu)化結(jié)果及驗(yàn)證50-54
• 4.4.1 初始質(zhì)量驗(yàn)證50-52
• 4.4.2 壽命周期質(zhì)量驗(yàn)證52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 附錄62-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-67
• 致謝67

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