一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其包括S1、结构和功能分析，获取各元器件参数标称值并构建电路系统仿真模型；S2、对元器件参数随机抽样，构建元器件参数样本空间；S3、调用SPICE工具进行仿真，并记录仿真数据；S4、构建仿真数据空间，并将其划分为模型拟合用样本空间和模型检验用样本空间两个子空间；S5、采用最小二乘法回归拟合模型拟合用样本空间中的数据，获取响应面模型；S6、使用检验用样本空间检验拟合所得响应面模型；S7、对响应面模型求一阶偏导，确定元器件对容差影响程度排序。本发明专利技术方法基于蒙特卡洛仿真的计算结果，通过构建电路系统特征参数的响应面模型，指导电路系统容差设计，提高电路系统一致性水平。

A Tolerance Modeling and Analysis Method for Circuit System Based on Response Surface Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法
本专利技术涉及电路系统容差建模及分析
，特别涉及一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法。
技术介绍
电路系统广泛应用于国防工业、智能制造、交通运输等各个领域在电路设计过程中，通常根据元器件手册确定的标称值进行电路系统整体设计。但是，受到制造工艺和运行条件的影响，实际电路系统中各个元器件的参数值与设计过程选用的标称值之间会存在一定误差，这将会导致实际生产制造出的电路性能与所设计的电路性能必然存在差异。这种性能差异将会随着电路系统的持续运行而不断扩大，甚至可能影响设备的正常运行。为此，通过在电路设计阶段开展容差设计，合理控制关键元器件的容差范围，对于保证电路系统持续稳定运行具有十分重要的意义。当前针对电路系统的容差分析方法主要包括以下两种：一、最坏情况分析法。该方法通过将容差允许范围内的元器件参数最大值和最小值代入电路系统仿真模型中，计算获取各个元器件在最坏情况下对系统性能的影响程度，进而确定各个元器件容差与电路系统性能的关系。但是该分析方法仅能对极端情况进行分析，分析结果过于保守；二、蒙特卡洛方法。该方法根据各元器件参数的标称值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、构建电路系统仿真模型：对选定的电路系统开展结构和功能分析，根据元器件手册确定各个元器件参数的标称值，并且构建电路系统仿真模型；S2、构建参数的样本空间：确定步骤S1中元器件参数的分布类型，并采用蒙特卡洛方法对各个元器件的参数进行N次抽样，进而构建所有的n个待分析元器件参数的样本空间；S3、对参数样本进行仿真：将步骤S2中所构建的元器件参数的样本空间中的每一组元器件参数样本逐一代入步骤S1中所构建的电路系统仿真模型，调用集成电路仿真程序开展仿真计算，并记录每次仿真所得到的电路系统仿真输出结果；S4、构建仿真数据空...

【技术特征摘要】
1.一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、构建电路系统仿真模型：对选定的电路系统开展结构和功能分析，根据元器件手册确定各个元器件参数的标称值，并且构建电路系统仿真模型；S2、构建参数的样本空间：确定步骤S1中元器件参数的分布类型，并采用蒙特卡洛方法对各个元器件的参数进行N次抽样，进而构建所有的n个待分析元器件参数的样本空间；S3、对参数样本进行仿真：将步骤S2中所构建的元器件参数的样本空间中的每一组元器件参数样本逐一代入步骤S1中所构建的电路系统仿真模型，调用集成电路仿真程序开展仿真计算，并记录每次仿真所得到的电路系统仿真输出结果；S4、构建仿真数据空间：将每次仿真过程中各个元器件的参数值样本以及相对应的电路系统仿真输出结果作为一组仿真数据，构建电路系统仿真数据空间Ω，并将所构建的电路系统仿真数据空间Ω划分为模型拟合用仿真数据空间Ω1和模型检验用仿真数据空间Ω2两个子空间；S5、拟合响应面模型：选用二次多项式作为电路系统响应面模型的形式，并结合模型拟合用仿真数据空间Ω1中的各组仿真数据，采用最小二乘法进行回归拟合，以获取响应面模型；S6、检验响应面模型：将模型检验用仿真数据空间Ω2中的仿真数据逐一代入步骤S5所构建的响应面模型中，计算响应面模型计算所得的电路系统性能参数与仿真数据空间Ω2中的电路系统仿真输出结果的平均相对偏差值用以检验响应面模型的拟合效果，若模型拟合效果达到要求，则进入步骤S7，若模型拟合效果未达到要求，则返回步骤S2，将仿真次数N增加一倍后，重新构建样本空间，并更新响应面模型；S7、确定关键元器件：基于步骤S6中所确定的响应面模型，求解各个元器件参数在其标称值下的一阶偏微分，并根据偏微分所得结果的绝对值进行排序，排序前五个的元器件参数容差对系统性能的影响最为显著，确定该五个元器件为关键元器件，通过控制该元器件参数的分散性保证电路系统的一致性。2.根据权利要求1所述的一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其特征在于：步骤S1中所述电路系统仿真模型为实际电路系统抽象所得的用于仿真求解电路系统性能参数的SPICE模型。3.根据权利要求1所述的一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其特征在于：步骤S2中所述构建元器件参数样本空间的具体步骤为：S21：明确各个需要抽样的元器件参数的标称值μi和标准差σi；S22：分别生成n个随机数xi，并且使得所有的xi组成一个元器件参数样本；S23：重复步骤S21-S22，使得生成元器件参数样本总数为N。4.根据权利要求1所述的一种基于响应面法的电路系统容差建模与分析方法，其特征在于：步骤S4中所述的电路系统仿真数据空间Ω是由N组仿真数据组成的集合；{yi,xi1,xi2,…,xin}(i＝1,…,N)；式中，下标i表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云霞，卢震旦，金毅，何小斌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11