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混合电路仿真中的元件建模与故障建模技术研究

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混合电路仿真中的元件建模与故障建模技术研究

作者：张伟伟华中科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路加工工艺技术的快速发展,在单个芯片上实现整个复杂电子系统已成为可能,这样的系统通常包括数字信号和模拟信号处理。现阶段,混合IC的应用覆盖整个电子领域,如计算机及其外围芯片,音频,视频和网络。因此,随着混合IC的市场... 详细信息

随着集成电路加工工艺技术的快速发展,在单个芯片上实现整个复杂电子系统已成为可能,这样的系统通常包括数字信号和模拟信号处理。现阶段,混合IC的应用覆盖整个电子领域,如计算机及其外围芯片,音频,视频和网络。因此,随着混合IC的市场需求越来越大,大型复杂的数模混合电路的仿真和故障诊断也就成为了一个非常重要的课题。本文介绍了混合信号的仿真技术和混合元件的建模技术的发展背景和研究现状。研究了电路仿真中的元件模型的分层建模技术,根据元器件模型的抽象层次,把元件建模进行了层次上的划分,分别是晶体管级,结构级,行为级和混合层次级建模,其中重点阐述了混合元器件的行为级建模语言VHDL-AMS。在此基础上,选取了混合元器件中的典型元件-双积分型AD器件,从结构级上对其进行了建模,给出了双积分型AD器件的各个功能子模块的详细设计,进而给出了各个功能子模块和整个AD器件的SPICE模型,并从功能上验证了其模型的有效性。对模拟电路,数字电路的故障模型与故障建模技术进行了归纳和探讨,在此基础上,针对结构级建模的双积分型8bitAD器件,借鉴了模拟器件和数字器件的故障建模方法,对其分别建立了功能故障模型和管脚故障模型,并验证了其故障模型的有效性。给出了故障建模模块和元件库的设计开发和实现情况。新元件和元件新故障模型的创建均采用了两种实现方式:可视化图形编辑和文本编辑方式。

关键词：混合电路仿真元件建模 AD器件故障建模

空间映射方法研究及其在LTCC设计中的应用

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电子科技大学学报 2007年第1期36卷 72-74,107页

作者：邓建华王秉中甘体国电子科技大学物理电子学院成都610054 中国电子科技集团公司第十研究所成都610036

介绍了空间映射方法的一些基本概念、发展和数学表达。为了能在含大量复杂结构的LTCC电路建模和优化中实现空间映射方法应用,开发了空间映射系统实用软件,并给出了应用多重频率空间映射方法为LTCC平行耦合电容建立增强模型实例。这些工... 详细信息

介绍了空间映射方法的一些基本概念、发展和数学表达。为了能在含大量复杂结构的LTCC电路建模和优化中实现空间映射方法应用,开发了空间映射系统实用软件,并给出了应用多重频率空间映射方法为LTCC平行耦合电容建立增强模型实例。这些工作的完成,能为加快复杂电磁元件设计、优化过程提供有效帮助。

关键词：空间映射低温共烧陶瓷元件建模优化

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虚拟实验环境中的实体及其建模

计算机工程与应用 2001年第11期37卷 22-23,91页

作者：陈清金邓中亮刘亮北京邮电大学自动化学院北京100876

虚拟实验的元器件模型通过用数学模型来代替物理上存在的具体的物理器件，这种数学模型应该能够正确的反映器件的物理特性和电学特性，且便于在计算机上作数值计算。文章分析了虚拟实验环境中的虚拟实体的特性和行为特征，提出了一种虚... 详细信息

虚拟实验的元器件模型通过用数学模型来代替物理上存在的具体的物理器件，这种数学模型应该能够正确的反映器件的物理特性和电学特性，且便于在计算机上作数值计算。文章分析了虚拟实验环境中的虚拟实体的特性和行为特征，提出了一种虚拟实验的建模分类方法与虚拟元件的建模方法，将元器件的建模分为基于正向操作模型建立和基于逆向操作的模型建立，并通过分析电子实验的特点，探讨了电子实验的元件建模方法和元件的模型的类结构图，建立了电子实验的元件的模型类体系结构，并分析了这种建模方式的特点和优缺点。

关键词：虚拟实验虚拟环境元件建模电子电路数学模型

基于IEC 61850的配电系统自动化功能分析及建模

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电测与仪表 2020年第5期57卷 32-36,43页

作者：席禹陈波郭晓斌陈浩敏南方电网科学研究院有限责任公司广州510630

针对IEC 61850的配电系统自动化进行分析,给出了IEC 61850规约的具体内容以及配电系统自动化的相关构成,说明了配电系统自动化中隔离开关、RTU、主站、通信网络等重要元件,对故障定位、电压控制以及配网重构等重要功能进行了说明,分析... 详细信息

针对IEC 61850的配电系统自动化进行分析,给出了IEC 61850规约的具体内容以及配电系统自动化的相关构成,说明了配电系统自动化中隔离开关、RTU、主站、通信网络等重要元件,对故障定位、电压控制以及配网重构等重要功能进行了说明,分析了时间同步以及网络冗余量大通信问题,并基于IEC 61850的配电系统自动化元件进行建模,包括MU IED、P&C IED、PMU IED、断路器IED以及通信网络流量,说明了其具体逻辑节点模型等内容,最后进行了总结与展望。

关键词： IEC 61850 配电系统自动化功能分析元件建模

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COM技术在电力系统仿真建模中的应用

电力自动化设备 2002年第10期22卷 36-39页

作者：刘益青陈超英天津大学自动化学院天津300072

组件对象模型COM(ComponentObjectModel)技术是一种新的软件开发标准,它提供了跨越编程语言、操作系统甚至网络访问组件对象的通用途径。阐述了其基本概念、特点和实现方法,讨论了将COM技术应用于电力系统数字仿真的元件建模中。把电力... 详细信息

组件对象模型COM(ComponentObjectModel)技术是一种新的软件开发标准,它提供了跨越编程语言、操作系统甚至网络访问组件对象的通用途径。阐述了其基本概念、特点和实现方法,讨论了将COM技术应用于电力系统数字仿真的元件建模中。把电力系统元件的仿真模型封装成COM组件,元件数学模型的形成与解算通过组件的接口实现,这样不但满足了同一元件仿真模型多样性的要求,增强了仿真软件的灵活性,且方便了仿真模型的修改与升级。目前,利用VisualC++开发环境中集成的ATL模板可以高效率地开发COM组件。

关键词： COM技术电力系统仿真建模组件对象模型数字仿真元件建模

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基于Qt的电路仿真软件开发

基于Qt的电路仿真软件开发

作者：钟建华杭州电子科技大学

学位级别：硕士

电路仿真技术属于重要的工业软件技术,是当下电子设计体系的基础。现阶段较成熟的电路仿真软件多为国外的商业闭源软件,或者以SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）仿真器为基础的开源软件。虽然相关理论已经... 详细信息

电路仿真技术属于重要的工业软件技术,是当下电子设计体系的基础。现阶段较成熟的电路仿真软件多为国外的商业闭源软件,或者以SPICE（Simulation program with integrated circuit emphasis）仿真器为基础的开源软件。虽然相关理论已经比较成熟,但是多数研究仅在某些方面对现有的电路仿真技术进行改进,鲜有人对电路仿真软件进行整体实现。针对以上问题,本文深入研究了电路仿真软件的实现原理,提出了有效的电路仿真软件框架,并基于此框架进行了开源电路仿真软件的开发,本文主要工作如下:为了降低元器件的模型构建程序和其他程序间的耦合度,论文基于面向对象开发方法,将引脚、节点和连接器封装成独立的对象,让互相连接的引脚通过连接器进行绑定,并以此确定电路的节点,只允许外部程序和元器件之间通过引脚进行数据交互。采用了C++的虚继承机制构建及可视化各元器件的数学模型,使得元器件模型的构建对扩展开放,对修改关闭,符合程序设计中的开闭原则。而在具体元器件模型的构建中,本研究采用了牛顿—拉夫逊法对非线性元器件进行线性化,以及后向欧拉法为储能元器件在瞬态分析中创建相应的等效电路。为了使软件能正确地描述电路中的悬浮电压源,本研究采用改进节点法（MNA）对电路进行求解,并根据不同元器件对MNA方程的贡献机制,设计了一套完整的MNA节点矩阵方程构建系统。针对MNA方程的稀疏性,本研究基于LU分解算法设计并编写了相应的分解和求解程序,并将程序交由自适应求解函数调用以应对多种电路情况。上述功能的实现为本软件电路仿真器的构建提供了必要条件。为了减少软件的使用成本,本研究参考市面上较成熟的电路仿真软件,对软件的用户界面进行了简洁直观的布局。用户界面及电路符号均使用纯代码方式实现,并基于MVC框架分离了视图与后端模型。界面程序利用焦点系统捕获鼠标指针位置,通过事件机制和信号与槽系统响应鼠标操作,并将操作结果通过界面进行视觉反馈,实现了软件的人机交互功能。本研究基于Qt开源平台系统地开发了一个支持元器件模型自定义添加的开源电路仿真软件。通过RLC串联电路和三极管无稳态振荡电路对软件的电路仿真功能进行了测试,结果表明本软件在误差允许范围能正确仿真相应电路。本研究对国产电路仿真软件的发展具有重要意义。

关键词：电路仿真软件元件建模 Qt 电路仿真器开源

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挖掘机液压系统建模与仿真软件开发研究

挖掘机液压系统建模与仿真软件开发研究

作者：陈伟敬太原科技大学

学位级别：硕士

针对挖掘机液压系统的复杂性,挖掘机液压系统仿真技术具有十分重要的价值。目前市面上针对挖掘机液压系统仿真软件较少,一般都是使用现有商业仿真软件对挖掘机液压系统建模,在进行仿真过程时,需要对挖掘机的元件一个个建模如多路阀、变... 详细信息

针对挖掘机液压系统的复杂性,挖掘机液压系统仿真技术具有十分重要的价值。目前市面上针对挖掘机液压系统仿真软件较少,一般都是使用现有商业仿真软件对挖掘机液压系统建模,在进行仿真过程时,需要对挖掘机的元件一个个建模如多路阀、变量泵等,加大了建模过程中的难度,需要设置的参数过多。针对市面上现有的仿真软件的不足,需要研制出一款针对挖掘机液压系统建模简单、快速、可靠的仿真软件。设计者只需根据自己的需求选择液压挖掘机中的不同生产厂商生产的元件如液压泵、多路阀等元件,元件之间可自行完成链接,再输入一些简单的参数就可对复杂的挖掘机液压系统完成仿真,得到挖掘机液压系统工作的外特性曲线。本文主要从以下几个方面进行研究:(1)根据液压挖掘机各个部分的组成与面向对象编程的方法,确定了液压挖掘机基本的对象模块,并根据实际挖掘机动力传递过程确定了数据传递过程,建立了对应的软件框架。(2)针对液压挖掘机变量泵的原理进行了分析,并建立的相应的静态数学方程,得到了变量泵的外特性函数,并在MATLAB中对变量泵函数进行了封装,将变量泵打包成一个单独的模块。柴油发动机的外特性曲线通过函数拟合的办法,得到了相应的外特性函数关系式,同样采用与变量泵相同的办法封装,建立相应的发动机模块。(3)针对多路阀原理进行了分析,将多路阀放在定量泵液压系统中对多路阀的回路进行了拆分,主要拆分成主回路、合流回路、再生回路等,并进行了进一步归纳,将回路建立了三种最小的拓扑结构回路单元,并对最小的拓扑结构单元封装成相应的静态数学模型,通过重新组合这些函数,建立完整的多路阀模型。(4)最后分析了液压挖掘机中各个元件之间的链接关系,通过上面对各个元件建立的静态数学模型,在对液压挖掘机仿真时确定调用各个元件函数的方法,在确定调用的函数后求解方程,最终输出挖掘机液压系统仿真曲线。通过仿真输出的数值,设计者就可以观察在选定的柴油发动机、泵等元件后,是否可以满足设计要求。

关键词：液压挖掘机 MATLAB 软件开发元件建模

网络硬件虚拟实验室中虚拟元器件和虚拟设备的研究

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现代电子技术 2004年第5期27卷 103-106页

作者：杨路明段晓华彭佳扬中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

简述了网络硬件虚拟实验室系统中虚拟元器件与虚拟设备的建模和构建技术。提出模型库需要满足的几个条件 ,在此基础上将面向对象的方法运用到虚拟元器件库和虚拟设备库的建模中 ,根据组成虚拟实验系统的实体对象及其之间的关系来构造仿... 详细信息

简述了网络硬件虚拟实验室系统中虚拟元器件与虚拟设备的建模和构建技术。提出模型库需要满足的几个条件 ,在此基础上将面向对象的方法运用到虚拟元器件库和虚拟设备库的建模中 ,根据组成虚拟实验系统的实体对象及其之间的关系来构造仿真模型 ,使模型具有良好的独立性、可扩展性、可维护性和可重用性。用基于 Java语言的 Java

关键词：虚拟元器件虚拟设备元件建模组件 JavaBeans

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EDA技术在电路设计中的地位和作用

西安文理学院学报（自然科学版） 2005年第1期8卷 64-67页

作者：邱军兴郭东道西安文理学院机械电子工程系陕西西安710065

EDA(电子线路设计座自动化)是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD/FPGA)为实验载体、以ASIC/SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程.通过总结EDA技术的实践经... 详细信息

EDA(电子线路设计座自动化)是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD/FPGA)为实验载体、以ASIC/SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程.通过总结EDA技术的实践经验,介绍EDA技术的发展、基本特征和应用,并在EDA技术设计过程和EDA实验室建设方面提出一些见解.

关键词： EDA技术电路设计硬件描述语言(VHDL) 电子线路设计 EDA实验室设计过程可编程器件 SOC芯片工作平台设计语言 ASIC 实践经验电子产品系统仿真元件建模自动化计算机特征和建设方