潜通路分析

不知不觉间,编软件已经10个年头了,其间的酸甜苦辣自己最清楚.

不过,最欣慰的是,自己编的软件FutureGraph现在已有一个较好的市场应用,看着注册用户数目一点点上升,爽的感觉还是可以有的.

今天,主要说一下FutureGraph中的潜在通路分析模块的简要说明,有兴趣的朋友可以细聊,无兴趣的朋友就当我在发广告,毕竟还得做做市场.

(下载地址:http://www.drgraph.com 中的下载中心).  

FutureGraph®潜通路分析系统基于电路定量分析，在友好的人机界面中，可视化地完成潜通路分析的各项任务，包括静态分析与动态分析，并完全考虑与处理并发逻辑，使得分析结果更具参考价值。

通过本系统，用户仅需录入其相应电路原理图，在此基础上设置相应的操作流程与期望现象，本系统即可自动完成基于该流程与现象的自动潜通路分析，并产生出规范的报告文档，图文并茂地说明各种潜在问题的表现形式、触发条件与产生过程。

 

 

1.      简要工作原理

FutureGraph®潜通路分析系统可自动分析电路中静态与动态潜在问题，并可针对设计缺陷进行检查，最后可生成专业规范的报告文档，其简要工作原理如下：

(1)            面向对象的编译系统。针对传统编译程序的诸多不足，及其专用接口在应用中的限制，FutureGraph®图形平台系统基于面向对象技术与方法，从文法定义、词法分析、语法语义处理等各方面进行面向对象改造，完整地实现了一个功能齐全的面向对象编译系统。这为用户提供更深入的处理手段，也使系统更具灵活性，尤其在各种定制方面提供足够支持。

(2)            元件的图形、分析和失效模型。元件的图形模型解决了各层次的显示需求，使用户能够直观有效地进行各种操作；元件的分析模型将各相应元件的电路理论模型转换为数学模型，以线性方程及微分方程形式进行表示，并支持流程跳转设计，这为后续仿真分析提供直接支持；元件的失效模型按元件物理失效机理设置内部模型属性，过程简洁、使用方便，为故障诊断定位及潜通路分析等基于定量分析的高级应用奠定坚实基础。

(3)            模拟电路的定量分析。在图形连接关系及元件的仿真模型支持下，实现了完全自动化处理的静态电路、动态电路的交直流分析。整个处理过程采用模块化设计，包括图形化的电路、电路分析中的支路/节点/网孔集合、等价的仿真源程序、对应的数学方程组、网孔电流与节点电压的数学表达式、元件状态及电路状态等为各个模块的输入与输出，各个环节的综合保证了电路的定量分析方法行之有效且准确快速。

(4)            潜通路专用算法。即在电路定量分析的基础上，从精确的定量角度对潜通路各种情况进行划分，针对各分类设计了相应的判断准则与处理算法。该方法不再基于网络的基本拓扑划分及线索表，根除了“相似结构有相似问题”这一似是而非的论断影响，避免了相应的虚警，从根本上克服了传统潜通路分析的一些局限与缺点，整个分析过程完全是通过对电路的定量分析，并按相应的判定准则与算法进行结果判断，使结果准确可信可靠，方法切实可行。并对元件失效模型进行了分析与处理，使得潜通路的分析不再需要元器件失效无关的前提。

 

2.      系统基本组成

图1简要说明了FutureGraph®潜通路分析系统的基本组成。

 

图1  FutureGraph®潜通路分析系统的基本组成

在FutureGraph®潜通路分析系统中，共有三个层次，即图形平台、定量分析与潜通路分析。

在图形平台层次中，主要提供通用性与平台性支持，通过自主实现的编译系统，使得用户具有最大程度的定制能力，包括图形组态与格式化报告等功能模块均是在编译系统支持下的基本应用；丰富的图元类库设计，将多种格式图元对象按通用方式进行组织、存储、编辑，支持电子原理图、电力结构图、虚拟面板图、气压液压回路图、头脑风暴图，从而提供电力、电子、航天、教育、交通等行业领域的通用图形化解决方案。而标准XML结构贯穿于FutureGraph®软件始终，使得二次开发方便，扩展性强。

在定量分析层次中，在数学类库的支持下，整个分析过程中的各个电气物理量，如支路电流、节点电压等，均以数学表达式形式而非传统数值分析过程中的数值集合出现，使得分析快速、结果简洁；流程定制功能提供了流程层面的定制途径，使得用户可以基于流程模式进行分析与操作，更贴近用户使用效果；通过高效准确的人工辅助系统功能，如提取相关子图、查找相关路径、显示潮流效果等，为人工决策提供直观有效的参考依据。

在潜通路分析层次中，提出了潜通路的新的划分类别。在电路定量分析的基础上，从动态与静态角度划分潜通路，使得各种潜通路的内涵与外延更为清晰，并对各种类型的潜通路提出并实现了判别准则或判定算法。此处的静态潜通路分析，是指不需要进行电路的数值分析即可识别出的潜通路，主要为不正确或不准确的标志/指示。而动态潜通路分析，是指需要进行电路的数值分析方可识别出的潜通路，主要为触发非期望功能/抑制期望功能或引起非期望指示/遗漏期望指示。经过深入研究与总结，针对设计缺陷也进行了自动识别处理。

 

3.      技术指标

FutureGraph®潜通路分析系统可提供图形平台、定量分析与潜通路分析这三个层次的解决方案，亦可作为一个独立的综合体，成为专业化的潜通路分析工具软件。

在图形平台层面的一些主要技术指标如下：

u      学习培训周期在半天以内：用户人员通过参加这段时间培训，即可达到熟练操作系统的程度；

u      元件模型可深入定制：用户所需的元件，可由用户根据其意愿，独立完成元件图形模型、分析模型、失效模型等内部机制的定义，并在分析过程中达到用户期望的现象；

u      画图快速：与AutoCAD相比，耗时量为后者的1/3以内；

u      智能维护连接关系：可方便快速创建、删除连接关系(导线)，并在电路图的编辑过程中，智能保持连接关系；

u      组态定制功能强大：可方便维护元件间的连接关系、控制受控关系，可定制图层、分区，可视化编辑对象，任意设置纸张大小；

u      通过图形映射完成联动：可通过元件间的属性映射、控制映射与状态映射完成图形间的映射，支持图形同步操作；

在定量分析层面的一些主要技术指标如下：

u      分析结果以数学表达式形式给出

u      分析结果以直观颜色效果展现，可任意维护电压/颜色关系，自动过滤中间颜色

u      可根据分析结果展现潮流效果

u      分析结果可加入到波形显示窗口以波形方式展现，支持波形的缩放、拖动、颜色设置等用户交互

u      自动完成控制/受控对象的内部控制关系

u      可通过仿真树查看电路结构

u      可定制流程，并按流程进行仿真分析

u      可提取相关子图、查找相关路径，提供人工辅助决策支持

u      支持模拟操作：用户可在原理图、面板图上进行模拟操作，系统自动完成原理定量分析并同步展现结果

在潜通路分析层面的一些主要技术指标如下：

u      可自动识别出以下类型的静态潜在问题：

n        功能元件无指示元件对应：在该情况下，相应功能元件工作与否不能得到有效指示，会对操作人员造成一定的影响；

n        多个功能元件对应一个指示元件：在该情况下，不能根据指示元件的状态来确定当前的功能现状；

n        指示元件的指示与功能元件的功能不符：在该情况下，会误导操作人员，造成潜在问题；

n        不正确/不准确的标志系统功能：在该情况下，会误导操作人员，造成潜在问题。

u      可自动识别出以下类型的动态潜在问题：

n        矛盾方程类：即在分析过程中，出现了矛盾方程，导致方程组无法求解，该情况的产生原因主要是不同电压源间的短路或不同电流源间的通路所造成。该类型潜通路问题包含了传统潜通路分析中的电源-电源、电源-地短路问题。

n        功能类：功能类潜通路是指实现了非期望功能或期望功能未实现。这是潜通路分析的主要部分，通过流程对应的电路定量分析，本系统可自动准确地完成功能类潜通路分析。

n        控制类：这是最困扰设计人员的潜通路问题，因为在设计时，设计人员很难考虑到元件状态改变时的所有组合情况，一般仅处理常见情况，如继电器工作状态发生改变时，其所有被控继电器节点的开关状态均会发生改变，但这个改变严格说来是不同时刻发生的，设计人员一般不可能枚举所有组合。本系统通过流程与步骤的动态创建，完成了控制类的潜通路分析。

n        组合功能类：这也是潜通路问题的高发因素，因为在设计某项功能时，设计人员的注意力在该项功能的实现上，很可能就忽略了其它元件产生的耦合影响。本系统通过状态相关类型设置，完成了组合功能类的潜通路分析。

n        时序类：引起时序类潜通路问题的主要原因在于电路中的某些元件对于输入的响应需要一定的延时才能完成。通过反应延时模型的处理，本系统可自动进行时序类的潜通路分析。

n        指示类：引起标志类动态潜通路的主要原因是指示元件与功能元件工作的不同步，它对应于传统潜通路分析方法中的部分潜在标志。这种指示类是需要进行定量分析之后才能确定，在图形平台系统定量分析的功能支持下，可方便地完成指示类潜通路分析。

n        负载类：负载类潜通路主要是因电路中某些物理量的供给量不足以应付需求量，如电网中负载容量超过总路提供容量，电子电路中扇出数不足以提供下级负载的需求等。

u      可自动查找以下设计缺陷：

 

n        电源－电源连接

n        接地断开

n        混合接地

n        混用大电流地和小电流地

n        运算放大器饱和

n        电路噪声

n        标志不统一

n        线电容导致信号严重失真

n        集成电路的反向输入电流

n        数字器件的噪声幅度超限

n        按下测试电路激活其他系统

n        非期望的电容放电路径

n        供电源与接地具有不同的参照点

n        标志不反应真实功能

n        负载执行非期望的功能

n        上电、下电或开合的定时问题

n        开关电路中的时序空白或重叠

n        上电时的非期望模式或错误输出

n        命令线与电源线相邻

n        输入信号电平的上升和下降时间慢

 

n        继电器线圈抑制网络（在继电器线圈两端未跨接二极管）

n        指示器监测的是继电器的受命状态，而不是真实状态

n        非期望地激活电源（电源开关与多负载是"或"的关系）

n        多电源非期望地激励同一负载，双电源供电器件

n        非期望地切断电源（电源开关和多负载是"与"的关系）

n        通过由不同电源供电的数字接口的无效数据

n        在开关交换状态时出现的瞬间非期望电流路径

n        开关状态转换期间存在瞬时的非期望电流路径

n        与TTL器件输入端相连的接地路径可能使其误工作

n        数字器件的多个推拉输出电路输出端连接在一起

n        双极结型晶体管集电极反向电流

n        不同部件之间潜在的接地电位差

n        电路中同时包含对称及非对称器件或路径

n        先分后合的数字信号共享输入和负载时带来的定时问题

n        开关电路中，大的电阻－电容数据引起信号电平过大的上升或下降时间

n        继电器线图抑制网络（半个标准二极管（无稳压管与之串联）跨接在继电器线圈的两端）

n        数字电路中阻容网络未提供所需的电路特性，诸如脉冲宽度和开关速度

n        指示器监测负载电流（真实状态）而不是监测负载电压（受命状态）

n        信号传到错误位置，信号间的极性或相位反了

n        多电源非期望地激励同一负载，各信号单独供电

n        驱动板上电路的具有分线的驱动器

u           报告生成：在每次分析完成之后，可将结果生成为Word文档格式，在生成文档中，包含目录与潜在问题的各种信息，如类型、类别、问题描述说明、电路初态的文本与图形、触发该潜在问题的操作步骤与内部控制步骤等，以规范化的格式提交给用户，便于用户后续使用。

 

 

 

有兴趣的朋友可以多多交流沟通,我的QQ: 282397369