Представление результатов моделирования

Результаты моделирования в расчетно-пояснительной записке представляются в виде графиков переходных процессов, а также импедансно-частотных, адмитансно-частотных, логарифмических амплитудно-частотных и фазовых частотных характеристик.

Оценка качества разработанной модели

Исходя из цели исследования, модель должна обеспечить достоверность результатов моделирования, следовательно, должна удовлетворять следующим требованиям:

1) быстродействие;

2) устойчивость;

3) стабильность при действии различных возмущений;

4) обеспечение выходного импеданса согласно требованиям задания к дипломной работе;

5) надежность.

Проведем сравнительную экспертизу вышеперечисленных критериев (таблица 1.3). При проведении экспертизы в качестве экспертов выступали:

1. Мизрах Е. А, к.т.н., профессор;

2. Лукьяненко М.В., зав. кафедрой, к.т.н., профессор;

3. Горяшин Н.Н., к.т.н., доцент

Таблица 1.3

Сравнительная экспертиза критериев

Критерий	Эксперт 1	Эксперт 2	Эксперт 3	Средний балл	КОВ[1]
	20%	5%	10%	11,67%	0,1167
	20%	30%	30%	26,67%	0,2667
	20%	20%	20%	20%	0,2000
	30%	30%	25%	28,33%	0,2833
	10%	15%	15%	13,33%	0,1333

Сравнительная экспертиза показывает, что наиболее важными критериями являются обеспечение выходного импеданса согласно требованиям ТЗ и устойчивость. Поэтому при расчете и моделировании непрерывных стабилизаторов напряжения этим критериям нужно уделить особое внимание.

Расчет надежности

Функциональная схема для расчета надежности имитаторов ПИЭ представлена на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 - Функциональная схема имитатора ПИЭ

Используемые условные обозначения:

- Magnetec – источник напряжения постоянного тока Magnetec;

- УСиК – устройство сравнения и коррекции;

- УМ – усилитель мощности;

- ФП – функциональный преобразователь.

Расчет надежности произведен при следующих допущениях:

- отказы элементов являются случайными и независимыми событиями;

- учитываются только элементы, входящие в основную функциональную схему работы изделия;

- вероятность отказа работы элементов изменяется по экспоненциальному закону, то есть опасность отказов не зависит от времени;

- учет влияния условий работы производится приближенно;

- параметрические отказы отдельно не учитываются.

В схемах используется блок питания постоянного тока Magnetec. В паспорте изделия приведена интенсивность отказов . Для питания операционных усилителей используются в каждой схеме два разнополярных источника 12 В LX5-12V-IP, время работы которых 85000 ч.

Произведем расчет надежности исследуемых схем:

Перечень элементов и характеристики их надежности для схемы ОЭ сведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Элементы схемы с нагрузкой в цепи коллектора

Функциональный блок	Наименование элемента	Количество элементов , шт	Опасность отказов ,	Опасность отказов группы элементов ,
Усилитель напряжения	Резистор		0,043	0,129
Транзистор биполярный		0,2	0,4
Устройство сравнения и коррекции	Резистор		0,043	0,559
Усилитель операционный		0,013	0,026
Кондесатор		0,15	0,3
Усилитель мощности (4шт)	Резистор		0,043	1,419
Транзистор биполярный		0,2	3,2
Источники питания	Magnetec		6,6	6,6
LX5-12V-IP		11,76	23,52

На основании вышеперечисленных исходных данных, возможно найти основные показатели надежности:

1. Опасность отказов согласно структуре:

2. Средняя наработка объекта до отказа:

3. Среднее время восстановления объекта.

Схема представляет собой модульную систему. Предполагается, что в комплект поставки входит набор основных запасных модулей. Ремонт в большинстве случаев сводится к замене неисправного модуля. Из практического опыта эксплуатации среднее время восстановления объекта равно

4. Интенсивность восстановления объекта:

5. Коэффициент готовности:

6. Коэффициент простоя:

7. Нестационарный коэффициент готовности для времени в случае, когда в момент времени объект находится в состоянии работоспособности:

8. Нестационарный коэффициент простоя для того же случая:

9. Коэффициент оперативной готовности для :

10. Нестационарный коэффициент оперативной готовности для интервала времени :

Перечень элементов и характеристики их надежности для схемы ОК сведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Элементы схемы с нагрузкой в цепи эмиттера

Функциональный блок	Наименование элемента	Количество элементов , шт	Опасность отказов ,	Опасность отказов группы элементов ,
Усилитель напряжения	Резистор		0,043	0,129
Транзистор биполярный		0,2	0,4
Устройство сравнения и коррекции	Резистор		0,043	0,301
Усилитель операционный		0,013	0,013
Кондесатор		0,15	0,3
Усилитель мощности (4шт)	Резистор		0,043	1,376
Транзистор биполярный		0,2	3,2
Источники питания	Magnetec		6,6	6,6
LX5-12V-IP		11,76	23,52

На основании вышеперечисленных исходных данных, возможно найти основные показатели надежности:

11. Опасность отказов согласно структуре:

12. Средняя наработка объекта до отказа:

13. Среднее время восстановления объекта.

Схема представляет собой модульную систему. Предполагается, что в комплект поставки входит набор основных запасных модулей. Ремонт в большинстве случаев сводится к замене неисправного модуля. Из практического опыта эксплуатации среднее время восстановления объекта равно

14. Интенсивность восстановления объекта:

15. Коэффициент готовности:

16. Коэффициент простоя:

17. Нестационарный коэффициент готовности для времени в случае, когда в момент времени объект находится в состоянии работоспособности:

18. Нестационарный коэффициент простоя для того же случая:

19. Коэффициент оперативной готовности для :

20. Нестационарный коэффициент оперативной готовности для интервала времени :

Полученные показатели надежности полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к подобным системам автоматического управления.

Экономическая часть

Затраты на выполнение дипломной работы подразделяются на капитальные и текущие. Капитальные вложения состоят из вложений в лабораторное оборудование, аппараты, приборы, запасы материалов и др.

Текущие затраты определяются следующими статьями расходов:

- зарплата производственного персонала (основная, дополнительная);

- отчисления на социальные нужды;

- основные материалы;

- расходы на оборудование;

- прочие расходы.

I. Капитальные вложения на выполнение дипломной работы.

Все оборудование, используемое при выполнении дипломной работы, имеется (ноутбук HP GS50 стоимостью 15000 руб.), следовательно дополнительных капитальных вложений не требуется. И учитывать будем только амортизацию оборудования.

II. Текущие затраты.

1) Заработная плата производственного персонала.

Для выполнения дипломной работы необходима группа, в составе:

- Научный руководитель.

- Студент-дипломник.

Основная заработная плата.

Ставка руководителя дипломной работы, не имеющего ученой степени оценивается по 11 разряду. Ее размер определяется умножением оклада работника первого разряда на коэффициент для 11 разряда:

3100 × 3,15 = 9765 руб.

С учетом северного и районного коэффициентов (30% и 20% соответственно) получаем:

9765 + 9765 × (20% + 30%) = 14647,5 руб.

Количество рабочих дней в месяце в среднем составляет 25 дней, при 6 часовом рабочем дне. Количество рабочих часов в месяц равно:

25 × 6 = 150 часов.

Стоимость одного рабочего часа составляет:

14647.5 : 150 = 97,65 руб.

С учетом, что на одного дипломника отводится 20 часа в месяц, получаем заработную плату руководителя НИР З_Н.Р:

З_Н.Р. = 97,65 × 20 = 1953 руб.

Ставка консультантов дипломной работы, имеющих ученую степень доктора наук оценивается по 15 разряду. Ее размер определяется умножением оклада работника первого разряда на коэффициент для 15 разряда:

3100 × 4,87 = 15097 руб.

С учетом северного и районного коэффициентов (30% и 20% соответственно) получаем:

15097 + 15097 × (20% + 30%) = 22645,5 руб.

Количество рабочих дней в месяце в среднем составляет 25 дней, при 6 часовом рабочем дне. Количество рабочих часов в месяц равно:

25 × 6 = 150 часов.

Стоимость одного рабочего часа составляет:

22645,5 : 150 = 150,97 руб.

С учетом, что на одного дипломника отводится 4 часа в месяц, получаем заработную плату руководителя НИР З_Н.Р:

З_Н.Р. = 150,97 × 4 = 603,88 руб.

Заработная плата студента-дипломника З_дипл – это его стипендия:

З _дипл = 4750 руб.

Таким образом, общая основная заработная плата З_{общ.осн} сотрудников за четыре месяца составит:

З_{общ.осн} = (1953+603,88+ 4750) × 4 = 29227,52руб.

Дополнительная заработная плата.

Дополнительная заработная плата З_доп составляет 60,6% от основной заработной платы, т.е.:

З_доп = 29227,52 × 0,606 = 17711,88 руб.

Итого, заработная плата производственного персонала З_п.п составляет:

З_п.п. = З_{общ.осн} + З_доп = 29227,52 + 17711,88 = 46939,4 руб.

2) Отчисления на социальные нужды.

Отчисления по этой статье составляют 35,8% от основного фонда оплаты труда и включают в себя отчисления:

- в пенсионный фонд 28% от фонда оплаты труда:

46939,4 × 0,28 = 13143,03 руб.

- в фонд государственного и социального страхования – 4%:

46939,4× 0,04 = 1877,58 руб.

- в фонд обязательного медицинского страхования – 3,6%:

46939,4× 0,036 =1689,82 руб.

- прочие отчисления – 0,2%:

46939,4× 0,002 = 93,88 руб.

Итого, отчисления на социальные нужды О_с.н составляют:

О_с.н. = 13143,03+ 1877,58 + 1689,82 + 93,88 = 16804,31 руб.

3) Основные материалы.

В этом разделе рассчитывается общая стоимость материалов и покупных изделий, расходуемых в процессе выполнения НИР.

Бумага формата А4 – 1 пачка – 160 руб.

Ручка гелиевая – 2 шт. – 12× 2 = 24 руб.

Бумага формата А0 – 8 шт. – 8×8=64 руб.

Карандаш ТМ – 2 шт. - 2×4=8 руб.

Папка для пояснительной записки – 1 шт. – 45 руб.

Сумма расходов на основные материалы составляет 301 руб.

III. Расходы на оборудование.

Так как вся работа будет выполняться на имеющемся в собственности ноутбуке, то можно не учитывать стоимость работы на самом оборудовании,

а только амортизационные отчисления.

1) Амортизационные отчисления

Сумма амортизационных отчислений ОА составляет 10% от стоимости имеющегося ноутбука:

ОА = 0,1 × 15000 = 1500 руб.

2) Расходы на электроэнергию

Затраты на электроэнергию рассчитываем по формуле (1.3)

Р_э.э = t _раб × N_общ × С , (1.3)

где t _раб - время работы электрических приборов (300 ч.);

N_общ - общая потребляемая электрическая мощность электрических приборов с учетом их коэффициентов использования (»0,065 кВт) (ноутбук);

С - стоимость одного кВт-ч электроэнергии (0,87 руб.).

Р_э.э = 300 × 0,065 × 0,87 = 16,95 руб.

Суммируя расходы по каждому пункту, получим расходы на оборудование:

Р_об = ОА + Р_э.э = 1500 + 16,95 = 1516,95 руб.

3) Накладные расходы

Накладные расходы составляют 17% от основного фонда оплаты труда:

Р_н = З_п.п× 2 = 46939,4 × 0,17 = 7979,7 руб.

4) Плановые накопления

Плановые накопления Пн принимаются в размере 40% от общей суммы текущих затрат, итоговые результаты которых сведены в таблицу 1.6:

Таблица 1.6

Расчет текущих затрат

Статьи затрат	Сумма, руб.
Заработная плата производственного персонала	46939,4
Отчисления на социальные нужды	16804,31
Основные материалы
Расходы на оборудование	1516.95
Накладные расходы	7979,7
Общая сумма текущих затрат	73541,36

Таким образом, плановые накопления составляют:

П_н = 73541,36× 0,4 = 29416,54 руб.

Общая стоимость дипломной работы рассчитывается как сумма текущих затрат и плановых накоплений:

С_НИР = 73541,36+ 29416,54 = 102957,9 руб.

Всего - 102957,9 руб.

Исходя из всего вышесказанного, можно сказать, что выполнение данной работы необходимо, а также выгодно для проектирования более эффективных, конкурентоспособных, надежных электронных устройств.

[1] Коэффициент относительной важности = Средний балл _i / 100%