本文關鍵詞：航天用高壓電源模塊仿真建模與多目標穩(wěn)健設計研究

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【摘要】：航天用電源模塊作為航天器中二次電源系統(tǒng)的關鍵部件,主要負責為航天設備的子系統(tǒng)如計算機系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等提供穩(wěn)定的電壓電流,其質量一致性是保障航天器高可靠長壽命工作的最基礎因素。因此,如何提升航天用電源模塊批量產(chǎn)品的質量一致性,已成為國產(chǎn)電源廠家急需解決的技術難題。本文在歸納分析國內外研究現(xiàn)狀的基礎上,研究電源模塊多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計方法。通過對關鍵設計參數(shù)的均值與容差進行優(yōu)化,合理分配元器件的質量要求,降低開關電源輸出特性和關鍵元器件應力對各種不確定因素的敏感性,提高產(chǎn)品固有質量。首先,研究基于Isight軟件平臺的電源模塊電熱耦合建模與仿真分析方法。分別建立了電源的電路仿真模型與熱學仿真模型,并分析了溫度對電阻、電容、半導體等器件特性參數(shù)的影響,建立其電熱耦合仿真模型。采用Isight軟件集成電、熱仿真模型,實現(xiàn)對電源模塊工作狀態(tài)電、熱特性的精確模擬,為后續(xù)研究奠定基礎。其次,對電源模塊建立近似模型以便進行快速計算,縮短后續(xù)穩(wěn)健優(yōu)化設計時間。選取電源輸出特性參數(shù)與關鍵元器件應力作為穩(wěn)健優(yōu)化設計目標,并通過靈敏度分析法找出各設計目標的關鍵參數(shù)。對關鍵設計參數(shù)進行最優(yōu)拉丁超立方抽樣,構建試驗樣本;以相對均方根誤差RMSE和復相關系數(shù)R2為評價指標,分析徑向基函數(shù)模型與Kriging模型的適用性。最后,研究基于近似模型的多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計方法并建立穩(wěn)健優(yōu)化模型,通過智能優(yōu)化算法求解得到關鍵設計參數(shù)的均值和容差,給出提高電源模塊質量一致性的最優(yōu)設計方案,并以蒙特卡洛分析法驗證優(yōu)化效果。
【關鍵詞】：電源模塊 穩(wěn)健設計 近似模型 電熱耦合
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V423.44
【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 電源電熱耦合仿真分析研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 近似模型研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 產(chǎn)品質量一致性穩(wěn)健設計研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本文主要研究內容14-16
• 第2章 電源模塊電熱耦合仿真建模16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 電源簡介與電熱耦合仿真方法16-18
• 2.2.1 某型航天用電源模塊簡介16-17
• 2.2.2 電源電熱耦合仿真方法17-18
• 2.3 電源模塊電路仿真建模18-21
• 2.4 電源模塊熱學仿真建模21-24
• 2.4.1 結構建模21-23
• 2.4.2 網(wǎng)格劃分23-24
• 2.4.3 載荷與邊界條件24
• 2.5 電源模塊電熱耦合仿真建模與分析24-30
• 2.5.1 Isight集成Saber軟件25-26
• 2.5.2 Isight集成ANSYS軟件26-27
• 2.5.3 電熱耦合流程設計27-28
• 2.5.4 實驗驗證28-30
• 2.6 本章小結30-31
• 第3章 電源模塊近似建模31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 確定設計目標31-35
• 3.2.1 電源技術指標31-32
• 3.2.2 元器件失效率32-35
• 3.3 靈敏度分析35-37
• 3.4 多目標近似建模37-40
• 3.4.1 試驗樣本構建方法38-39
• 3.4.2 近似模型類型分析39-40
• 3.5 近似模型誤差分析40-44
• 3.5.1 校驗試驗樣本構建方法41
• 3.5.2 近似模型誤差分析指標41-44
• 3.6 本章小結44-45
• 第4章 電源模塊多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 電源模塊一致性質量特性分析45-46
• 4.3 多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計流程46-50
• 4.3.1 電源模塊穩(wěn)健優(yōu)化設計準則46-47
• 4.3.2 多目標穩(wěn)健優(yōu)化設計建模47-50
• 4.4 粒子群優(yōu)化算法求解50-52
• 4.5 優(yōu)化結果驗證52-55
• 4.5.1 輸出特性一致性驗證53
• 4.5.2 關鍵元器件應力一致性驗證53-55
• 4.6 本章小結55-56
• 結論56-58
• 參考文獻58-63
• 附錄63-65
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文65-67
• 致謝67

【參考文獻】

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1 任德鵬;賈陽;劉強;;溫差電源的整體熱電耦合計算[J];清華大學學報(自然科學版)網(wǎng)絡.預覽;2008年08期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：1116285