基于wqs软件的伺服控制器可靠性预计

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1、基于WQS软件的伺服控制器可靠性预计　　可靠性对伺服系统说是一个非常重要的指标。可靠性预计是可靠性设计的重要内容之一，在产品设计、研制的不同阶段，要求进行不同深度的可靠性预计。注重专业基础发展，本文阐述了利用WQS10.0可靠性综合分析软件首次对伺服控制器产品进行可靠性建模和预计工作，对产品的所有电子元器件、标准件和印制板等进行参数建模，摆脱了传统的元器件计数法原始、粗略的设计模式，推动专业技术向深度发展。　　【关键词】可靠性预计伺服控制WQS10.0软件　　l前言　　随着数字伺服控制技术的发展，数字伺服控制器广泛应用于伺服系统中。虽数字伺服控制器已经历12

2、年的研制历程但是在进行可靠性预计时依然采用传统粗略的元器件计数法或依据以往研制经验的近似法进行可靠性预计，预计准确性有限，对后续可靠性增长工作指导意义有限。　　针对以往型号研制工作过程中，伺服控制器通常采用元器件计数法的可靠性预计模式，现建立伺服控制器可靠性工作平台，基于WindchillQualitySolutions10.0（下文简称WQS10.0）可靠性平台从元器件、机械零部件、结构等各类信息进行统计、预计和故障分析。该软件对伺服控制器产品进行专业分析，促进电子产品广度的推广和伺服控制器专业的提升。WQS10.0软件是全球可靠性综合分析软件的领导者，在

3、国内被许多航天与国防研究机构采用。与现有型号研制进展相结合，选取了正在研制的某型号母板式伺服控制器为试点，基于WQS10.0软件同步开展可靠性预计和故障分析工作。　　2平台实施情况　　根据工作策划，开展了可靠性平台软件安装、产品树创立、可靠性模型建立、故障平台搭建和可靠性预计数据库创建等五个方面的工作。　　2.1WQS10.0可靠性平台软件应用　　该平台所内早已配置，但尚未完整应用于产品研制中。研制中，充分利用所内平台，完成WQS10.0平台的搭建及应用培训及实践，具备开展正式工作的能力。　　2.2建立产品树　　与以往纯电子元器件计算的可靠性预计形式不同，采

4、用WQS10.0软件平台进行可靠性工作，需建立详尽的产品树，产品树的建立采用组件构成，每个组件包含结构、机械零部件和元器件。利用可靠性平台进行的预计，不仅可以查看整个产品的失效率，而且还可以查看每个组件的失效率。　　不同的数字伺服控制器具体需求不同，但其主要功能相近，伺服控制器产品也逐步向平台化、模块化和系列化发展，从基础层、组件层、产品层开展了控制器分层产品化设计。因此，产品树基于某型号的产品功能组成进行建立，并具备在后续工作中向其它型号拓展的能力。　　2.2.1产品功能组成　　伺服控制器由五块印制板组成：电源板，代号为1-0；CPU板，代号为2-0；A/

5、D、D/A转换电路，代号为3-0；功率放大电路及LVDT变换电路（功放板），代号为4-0；母板，代号为5-0。伺服控制器产品结构如图1所示。　　2.2.2产品树的建立　　使用WQS10.0可靠性平台软件的Windchill可靠性预计模块，建立伺服控制器的产品树，如图2所示。WQS10.0预计功能界面分为上下两个窗体，上窗体为系统树，下窗体为与系统树对应的零件表、FMEA表、预计数据、事件树图和RBD等。　　在建立系统树时，需建立元器件的相关信息库、确定环境参数、选择预计模型、建立预计参数库。WQS10.0软件可对系统级、组件级和零件级产品分别选择相应的预计模

6、型。该软件的预计标准、环境的设定具有“继承”特性，即产品组件级（可以为最顶层）选择了某一预计标准后，其下级单元若未选择预计标准，则软件将默认使用该组件的预计标准和工作温度。如果子系统或者部件的预计模型和环境与顶级系统不同，我们就需要指定?子系统或者部件的模型与环境温度。在WQS10.0系统树中设置1000多个元器件的常规参数和预计参数，作为可靠性预计的基础参数。常规数据中的数量和调整因子为可靠性预计的重要参数，见图3所示；预计数据包括否为进口、质量级别、晶体管数和学习因子等，预计数据直接对预计的计算结果产生影响，见图4所示。　　2.3建立可靠性模型　　通过对

7、伺服控制器的设计进行分析，无冗余的伺服控制器的可靠性模型为串联模型，如图5所示。　　2.4建立可靠性预计数据库　　2.4.1零件的可靠性预计数据库　　使用WQS10.0产品树中预计数据的【Pi因子】按钮计算每种零件的失效率，并给出该零件失效率计算式子中的各种参数，如图6所示Pi因子对话框。　　完成了包括结构件、元器件、标准件及印制板在内的84种零件的1000多个失效率的计算，形成了伺服控制器零件的可靠性预计基础数据库。　　2.4.2组件的可靠性预计数据库　　在建立了零件可靠性预计数据库的基础上，使用WQS10.0软件建立包括组件的失效率、MTBF、可靠度和可

8、用度等参数的组件可靠性预计数据库。通过主菜单中选择系