Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем Дисциплина для магистерской подготовки по направлению 210400 «Радиотехника» Автор: Исаев. - презентация

1 Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем Дисциплина для магистерской подготовки по направлению «Радиотехника» Автор: Исаев Владимир Александрович, к.т.н., доцент Великий Новгород, 2013

2 Лекция 2 ( ) Методологические основы цифрового моделирования радиосигналов и радиопомех Стандарты на проектный менеджмент

3 Математическое моделирование радиосигналов и радиопомех Процедура: Установленный способ осуществления деятельности или процесса.

4 Приёмо-передающий модуль АФАР

5 АФАР "Жук-АЭ" для истребителя МиГ-35

6 Новая продукция ОАО «ОКБ Планета»

7 МШУ для диапазона 23 см

8 Характеристики МШУ

9 Моделирование функций, зависящих от случайных параметров и случайных процессов Рассмотрим сначала функцию, зависящую лишь от одного случайного параметра. При фиксированном значении этого параметра процесс выработки реализации случайной функции не отличается от детерминированного случая. Каждому конкретному значению случайного параметра соответствует конкретная реализация. Выработка возможных значений случайного параметра производится известными методами получения случайных величин с заданным законом распределения. Примечание: Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. – М.: Советское радио, с. Вероятностные методы в вычислительной технике: Учеб. пособие для вузов по специальности ЭВМ /Под ред. А.Н.Лебедева и Е.А.Чернявского. – М.: Высшая школа, – 312 с.

10 Моделирование функций, зависящих от случайных параметров и случайных процессов Если функция содержит случайных статистически независимых параметров, то для формирования ее дискретных реализаций производится выборка возможных значений случайных величин в соответствии с их законами распределения. Задача моделирования при этом в принципе не отличается от задачи моделирования процессов с одним случайным параметром и не встречает особых трудностей, так как в обоих случаях речь идет о моделировании непосредственно заданных случайных процессов.

11 Моделирование случайных величин с заданным законом распределения Исходным материалом для формирования на ЦВМ случайных величин с различными законами распределения служат равномерно распределенные в интервале (0,1) случайные числа, которые вырабатываются на ЦВМ программным или же физическим датчиком случайных чисел. Существуют различные приемы преобразования случайных чисел с равномерным распределением в случайные числа с заданным законом распределения. Так, например, в качестве нормально распределенных случайных чисел можно использовать сумму нескольких независимых случайных чисел с равномерным распределением (приближение основано на центральной предельной теореме теории вероятностей, в силу которой сумма независимых случайных величин при весьма общих условиях имеет асимптотически нормальное распределение).

12 ГОСТ Р

13 Приемы получения случайных чисел с заданным законом распределения из равномерно распределенных случайных чисел 1. Метод нелинейного преобразования, обратного функции распределения 2. Метод Неймана 3. Метод кусочной аппроксимации 4. Некоторые специальные методы моделирования случайных величин Примечание: Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. – М.: Советское радио, с.

14 Метод Неймана Для моделирования случайных величин, возможные значения которых не выходят за пределы некоторого ограниченного интервала (случайные величины с усеченными законами распределения), а также случайных величин, законы распределения которых можно аппроксимировать усеченными, достаточно универсальным является метод Неймана

15 Информационные ресурсы по дисциплине Монаков А.А. Основы математического моделирования радиотехнических систем. Учебное пособие. – СПб.: ГУАП, – 100с.

16 Содержание учебного пособия «Монаков А.А. Основы математического моделирования радиотехнических систем» 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ И ПОМЕХ 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ ЛИНЕЙНЫМИ И НЕЛИНЕЙНЫМИ ЗВЕНЬЯМИ 3.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 4. ПРИМЕРЫ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ

17 Приложение Стандарты на проектный менеджмент

18 Определение проекта п ISO 9000:2008 Проект – уникальный процесс, состоящий из совокупности скоординированной и управляемой действий с начальными и конечными датами, предпринятый для достижения цели, соответствующей конкретным требованиям, включающий ограничения по срокам, стоимости и ресурсам.

19 Стандарты на проектный менеджмент ГОСТ Р Проектный менеджмент. Требования к управлению проектом. ГОСТ Р Проектный менеджмент. Требования к управлению портфелем проектов ГОСТ Р Проектный менеджмент. Требования к управлению программой. ГОСТ Р МЭК Менеджмент риска. Формальный анализ проекта.

20 ГОСТ Р

21 Основные понятия проектного менеджмента и их взаимосвязь (ГОСТ Р )

22 ГОСТ Р МЭК Целью проведения анализа проекта на этапе опытно- конструкторских работ является обеспечение соответствия продукции или услуг требованиям по: безотказности, безопасности, долговечности, условиям эксплуатации, электромагнитной совместимости и быстродействию при минимальной стоимости и поставке в установленные сроки.

23 ГОСТ Р МЭК Термины и определения 3.1 формальный анализ проекта (formal design review): Формальная и независимая экспертиза существующего или предлагаемого проекта для обнаружения и исправления недостатков проекта и требований к показателям безотказности, безопасности, долговечности и ремонтопригодности, средствам технического обслуживания и направленная на выявление потенциальных возможностей для улучшения. Примечание - Анализа проекта самого по себе недостаточно для обеспечения качества проекта (МЭК ).

24 ГОСТ Р МЭК Политика Политика анализа проекта должна соответствовать следующим требованиям: анализ проекта должен проводиться по всей новой продукции, процессам и их применению, а также при внесении изменений в существующую продукцию и производственные процессы, затрагивающие показатели функционирования, физические характеристики, показатели безопасности, надежности, электромагнитной совместимости, стоимости или другие характеристики, влияющие на продукцию или процесс, пользователей, взаимодействующие стороны или население в целом; анализ проекта должен проводиться (через соответствующие интервалы времени) для рассмотрения изменений в технологии, которые могут затронуть перечисленные выше характеристики.

25 ГОСТР МЭК Анализ проекта на стадиях жизненного цикла Предварительный анализ проекта (PDR) Целью предварительного анализа проекта является: интерпретация, оценка и установление требований и потребностей потребителя, требований к продукции или процессу; создание иерархической структуры характеристик (например, показатели стоимости, функциональные характеристики, физические параметры, показатели надежности, требования к параметрам окружающей среды, требования поставки и методы стимулирования, предусмотренные контрактом) для определения того, какими выбранными характеристиками можно пожертвовать, а какими нет, то есть установление обязательных, рекомендуемых и дополнительных характеристик; ……

26 ГОСТ РВ –2001 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Порядок выполнения опытно- конструкторских работ по созданию изделий и их составных частей. Основные положения

27 Автоматизированная система АСОНИКА для моделирования физических процессов в радиоэлектронных средствах с учетом внешних воздействий В монографии представлены труды Научной школы моделирования, информационных технологий и автоматизированных систем (НШ МИТАС) профессора А.С. Шалумова и Научной школы «АСОНИКА» профессора Кофанова Ю.Н.

28 Учебное задание Познакомиться с содержанием книги «Монаков А.А. Основы математического моделирования радиотехнических систем. Учебное пособие. – СПб.: ГУАП, 2005». Изучить темы: «1.2 Моделирование радиосигналов со случайными параметрами» и «1.3 Моделирование случайный процессов» используя материалы файла «Основы ММ РС» (Ч.1). Примечание: учебные материалы размещены на портале НовГУ (учебные материалы > Исаев Владимир Александрович > папка ММ РТУ и С > …)

29 Список литературы 1. Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. – М.: Советское радио, с. 2. Борисов Ю.П. Математическое моделирование радиосистем. Учебное пособие для вузов. – М.: Советское радио, – 296с. 3. Борисов Ю.П., Цветнов В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем и устройств. – М.: Радио и связь, – 176с. 4. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебное пособие. 7-е изд. – М.: Изд-во «Юрайт», – 343с. 5. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум. – М.: Изд-во «Юрайт», – 296с. 6. Монаков А.А. Основы математического моделирования радиотехнических систем. Учебное пособие. – СПб.: ГУАП, – 100с.

30 Список литературы (продолжение) 7. Васильев К.К., Служивый М.Н. Математическое моделирование систем связи. – Ульяновск: УлГТУ, – 170с. 8. Кирьянов Б.Ф. Математическое моделирование. – Великий Новгород: НовГУ, – 35с. 9.Гантмахер В.Е., Быстров Н.Е., Чеботарев Д.В. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка. – СПб.: Наука и техника, с. 10. Лебедев А.Н. и др. Методы цифрового моделирования и идентификации стационарных случайных процессов в информационно-измерительных системах. – Л.: Энергоатомиздат, – 64с.

31 Приложение 1 Глоссарий по математическому моделированию РТУ и С

32 Глоссарий по математическому моделированию Модели́рование исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя. Математическое моделирование процесс построения и изучения математических моделей. Компьютерная модель (англ.computer model), или численная модель (англ. computational model) компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, суперкомпьютере или множестве взаимодействующих компьютеров(вычислительных узлов), реализующая абстрактную модель некоторой системы.

33 Глоссарий по математическому моделированию Имитационное моделирование – воспроизведение (имитация) процессов функционирования исследуемой (моделируемой) системы, с соблюдением основных закономерностей их логики и временнóй последовательности. Вид математического моделирования. Как правило, имитационное моделирование реализуется средствами вычислительной техники и используется при моделировании сложных (нелинейных, стохастических, с большим числом элементов и связей между ними) систем, для которых невозможно построить аналитическую модель. Для имитационного моделирования характерно исследование отдельных траекторий динамики моделируемого объекта. При этом фиксируются некоторые начальные условия (начальное состояние объекта или параметры модели) и рассчитывается одна траектория.

34 Глоссарий по математическому моделированию То есть, аналитической зависимости между параметрами модели и будущими состояниями системы не ищется. Как правило, при имитационном моделировании используют численные методы, реализованные на компьютере. Плюс имитационного моделирования заключается в том, что оно позволяет проанализировать различные сценарии иногда даже для очень сложных моделей. Его недостаток состоит в отсутствии возможности получения, например, ответа на вопрос, в каких случаях (при каких значениях начальных условий и параметров модели) динамика системы будет удовлетворять заданным требованиям. Кроме того, обычно затруднителен анализ устойчивости имитационных моделей.

35 Спасибо за внимание! Тел.: (8162)