CN107357955B - 一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法，包括：由可控因素、第一参数噪声因素和第二参数噪声因素的基础数据，建立稳健性参数设计分析表；计算所述分析表的目标仿真结果；由内外表下的第二参数统计得到中心值及方差；归一化处理；确定第一参数噪声权重和第二参数噪声权重，得到第二参数噪声评估值；将所述第二参数噪声评估值填入内外表中，统计内表对应的信噪比和灵敏度特征值；对所述信噪比和灵敏度特征值进行方差分析，确定优化后的参数水平组合；通过模拟获得优化前后设计不同第二参数下的输出分布；如果优化方案满足要求，则停止优化；否则调整所述第一参数噪声权重和所述第二参数噪声权重，重新优化参数水平组合。

Description

一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法
技术领域
本发明涉及电子系统性能优化技术领域，特别涉及一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法。
背景技术
电力电子设备与人们的工作、生活息息相关，而电力电子设备发展离不开电源的改进。相比传统线性电源，开关电源作为一种绿色电源，广泛应用在电力、宇航、信息等各行业的电力电子设备中。开关电源在电路中主要负责隔离变换、功率传输等功能，为电子系统供电。由于其直接联系用电设备，其稳定性和可靠性是其他设备正常工作前提。随着电源技术的进步，电源正朝着小型化、集成度高的方向不断发展，电源电路的能量密度越来越高，这不可避免的带来了电源温度的问题。
传统的电子系统稳健性参数设计往往仅考虑制造不确定性的问题，但对于实际工程问题，除制造过程的不确定性外，环境的不确定性也不容忽视。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合考虑参数不确定性的稳健性参数设计解决方案。为达上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法，包括以下步骤：
S1：由可控因素、第一参数噪声因素和第二参数噪声因素的基础数据，建立考虑综合噪声的稳健性参数设计分析表；
S2：由仿真模型计算得到所述稳健性参数设计分析表的目标仿真结果；
S3：由各组内外表下的第二参数统计得到中心值及方差；
S4：对所述中心值和方差进行归一化处理；
S5：由目标特性选择第二参数噪声评估函数，确定第一参数噪声权重和第二参数噪声权重，得到最终的第二参数噪声评估值；
S6：将所述第二参数噪声评估值填入内外表中，统计得到内表对应的信噪比和灵敏度特征值；
S7：对内表中的所述信噪比和灵敏度特征值统计并进行方差分析，确定优化后的因素参数水平组合；
S8：分别模拟优化前后的参数水平组合，统计获得优化前后设计不同第二参数下的输出分布；
S9：如果优化方案满足全参数范围输出的稳健设计要求，则停止优化；否则调整所述第一参数噪声权重和所述第二参数噪声权重，重新评估噪声影响，并重新优化参数水平组合。
根据本发明提出的稳健性参数设计方法，其中，所述第一参数为制造参数，所述第二参数为温度参数。
根据本发明提出的稳健性参数设计方法，其中，所述步骤S8中是通过蒙特卡洛方法来模拟优化前后的参数水平组合。
与现有技术相比，本发明是在内外表稳健性参数设计的结构上改进得到的，通过对温度数据的统计分析变换使设计不仅仅能考虑制造噪声的影响，同时兼顾考虑温度噪声带来的影响。
附图说明
图1是本发明所述的稳健性参数设计方法一具体实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1说明本发明第一实施方式，本实施方式所述综合考虑制造和温度噪声的稳健性参数设计方法，具体包括以下步骤：
S1：由可控因素、噪声因素(制造和温度)的基础数据，建立考虑综合噪声的稳健性参数设计分析表；典型的稳健性设计包括内表和外表。内表安排可控因素，用于考察平均性能的变化；外表安排误差因素，模拟各种干扰，用于考察产品质量的稳健性。
S2：由仿真模型计算得到稳健性参数设计分析表的目标仿真结果；
S3：由各组内外表下的温度数据统计得到中心值及方差；
S4：对目标的中心值和方差进行归一化处理；
S5：由目标特性选择温度噪声评估函数，确定制造噪声权重W1和温度噪声权重W2，得到最终的温度噪声评估结果；
S6：将温度噪声评估值填入内外表中，统计得到内表对应的信噪比和灵敏度特征值；
S7：对内表因素信噪比和灵敏度值统计并方差分析，确定优化后的因素参数水平组合；
S8：通过蒙特卡洛方法分别模拟优化前后的参数水平组合，统计获得优化前后设计不同温度点下的输出分布；
S9：如何优化方案满足全温度范围输出稳健设计要求，则停止优化；否则应调整噪声权重W1和W2，重新评估噪声影响，并重新优化参数水平组合。
下面对实施方式一作进一步说明，步骤S1中建立二维噪声体系，最终构造了外表的设计，如表1所示。其中有2个制造噪声因素，每个因素2水平，选用L422正交表；温度因素有3水平，一般是均匀设计。每个制造噪声下含有3个温度噪声，最终包含12组外表设计。
表1内外表改进设计
Figure BDA0001314399460000031
步骤S5中为了合理准确的表达温度变化对特征参数的作用，本发明提出一种基于目标特性(望大、望目和望小)的温度噪声评估方法。假定每个控制因素有m个制造噪声水平，对应第i个制造噪声下有n个温度噪声水平。由第j个温度噪声下获得的输出响应值Yi,j统计得到均值
Figure BDA0001314399460000041
和方差
Figure BDA0001314399460000042
均值μi反映的是第i个制造噪声的影响，方差σi反映的是n个温度噪声的影响。为了使用一个目标值表达第i个制造噪声下温度噪声的影响，本发明结合目标特性，定义第i个制造噪声下温度噪声评估值YiT。
Figure BDA0001314399460000043
W1为制造噪声影响权重，W2为温度噪声影响权重，Yexpected为望目特性的目标值。温度噪声评估值YiT的表达形式取决于目标特性。变换后的温度噪声评估值YiT是望小特性，代替传统内外表分析的输出目标值信息。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：由可控因素、第一参数噪声因素和第二参数噪声因素的基础数据，建立考虑综合噪声的稳健性参数设计分析表，其中，所述第一参数为制造参数，所述第二参数为温度参数；
S2：由仿真模型计算得到所述稳健性参数设计分析表的目标仿真结果；
S3：由各组内外表下的第二参数统计得到中心值及方差；
S4：对所述中心值和方差进行归一化处理；
S5：由目标特性选择第二参数噪声评估函数，确定第一参数噪声权重和第二参数噪声权重，得到最终的第二参数噪声评估值；
S6：将所述第二参数噪声评估值填入内外表中，统计得到内表对应的信噪比和灵敏度特征值；
S7：对内表中的所述信噪比和灵敏度特征值统计并进行方差分析，确定优化后的因素参数水平组合；
S8：分别模拟优化前后的参数水平组合，统计获得优化前后设计不同第二参数下的输出分布；
S9：如果优化方案满足全参数范围输出的稳健设计要求，则停止优化；否则调整所述第一参数噪声权重和所述第二参数噪声权重，重新评估噪声影响，并重新优化参数水平组合，
其中，步骤S5的计算过程如下：
计算Yi,j的均值μi：
Figure FDA0002538534070000011
计算Yi,j的方差σi：
Figure FDA0002538534070000012
其中，i表示第i个第一参数噪声，j表示第j个第二参数噪声，Yi,j为对应第i个第一参数噪声下第j个第二参数噪声的输出响应值，n为每个第一参数噪声下第二参数噪声水平的个数，
计算第i个第一参数噪声下第二参数噪声评估值YiT，
Figure FDA0002538534070000021
其中，w1为第一参数噪声权重，w2为第二参数噪声权重，Yexpected为望目特性的目标值。
2.根据权利要求1所述的综合考虑制造和温度噪声的电子系统参数设计方法，其特征在于，所述步骤S8中是通过蒙特卡洛方法来模拟优化前后的参数水平组合。
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