Аннотация дисциплины «Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронных средств»

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 6 ЗЕТ (216 ч).

Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины – обучение студентов основам теории и анализа конструкций радиоэлектронных средств (РЭС), методам и приемам их логико-математического описания.

Задачи дисциплины:

• изучение методов описания точности и стабильности параметров элементов и конструкций РЭС

• рассмотрение теоретико-математических проблем надежности РЭС;

• обучение студентов методам планирования экспериментов и приемы обработки их результатов;

• освоение студентами методов моделирования конструкций и оптимизации технических решений.

Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина по выбору вариативной части математического и естественнонаучного цикла. Выбирается студентом исходя из его склонностей из пары дисциплин, преподаваемых параллельно: «Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронных средств» / «Теоретические основы технологии радиоэлектронных средств». Базируется на предварительно изученных дисциплинах «Математика», «Физика», «Системные основы радиоэлектроники», «Физические основы микро- и наноэлектроники», «Физика полупроводниковых структур». Знания, умения и компетенции, сформированные при изучении данной дисциплины, необходимы далее для успешного освоения дисциплин «Основы конструирования электронных средств», «Надежность радиоэлектронных средств», «Информационные технологии», «Интегральные устройства радиоэлектроники».

Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

• способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

• способность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

• готовность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и модулей электронных средств (ПК-9).

Содержание дисциплины. Основные разделы:

Конструкция РЭС как система. Сущность системного подхода к созданию конструкций РЭС. Вероятностное описание параметров в конструировании РЭС. Модели законов распределения параметров. Нормальная модель, «правило трех сигм». Характеристика других моделей законов распределения (равномерная модель, экспоненциальная модель, модель Вейбулла, логарифмически нормальная модель). Корреляция параметров. Положительная и отрицательная корреляции. Понятие выборочных характеристик параметров. Оценки параметров и основные требования, предъявляемые к оценкам параметров. Гистограмма и статистическая функция распределения. Роль числа наблюдений. Проверка статистических гипотез, критерии согласия. Характеристика моделей, используемых в конструкции и технологии РЭС (графические, физические, математические). Метод наименьших квадратов как математический аппарат построения регрессионных моделей. Использование пакетов прикладных программ для ЭВМ. Основы теории планирования активных факторных экспериментов. Полный факторный эксперимент (ПФЭ) типа ”2k”. Матрица планирования и ее свойства. Планирование ПФЭ и его выполнение. Использование для получения математических моделей пакетов прикладных программ для ЭВМ (MATHCAD, MATHLAB и др.). Статистическая значимость коэффициентов уравнения регрессии. Оценка пригодности полученных моделей для практики. Серийнопригодность конструкций РЭС. Процент выхода годных изделий. Допуски в конструировании и технологии РЭС. Понятие задач оптимизации. Целевая функция и оптимизируемые параметры. Ограничения, накладываемые на конструкторско-технологические параметры. Прогнозирование технического состояния элементов и радиоэлектронных устройств Статистическое (имитационного) моделирования, его роль в конструировании и технологии РЭС. Моделирования надежности РЭС. Перспективы использования в конструировании и технологии РЭС прикладных математических методов.

В результате изучения дисциплины «Теоретические основы конструирования и надежности радиоэлектронных средств» студент должен:

знать: основы теории, методы планирования и обработки результатов пассивных и активных факторных экспериментов; методы оптимизации решений, в том числе с применением ЭВМ; методы имитационного моделирования конструкций;

уметь: анализировать точность и стабильность параметров элементов и конструкций РЭС; составлять математические модели устройств; оценивать оптимальность конструкторско-технологических решений;

владеть:навыками получения вероятностного описания параметров элементов, устройств по результатам экспериментов, построения математических моделей устройств, постановки задач оптимизации и подготовки их для решения математическими методами.

Виды учебной работы: лекции, практические занятия, лабораторные работы, самостоятельная работа с выполнением индивидуальных заданий.

Изучение дисциплины заканчивается зачетом с оценкой.