电磁兼容测量系统集成优化配置策略研究

论文摘要

电磁污染已经成为继水污染、空气污染和噪声污染之后的第四大污染，逐渐引起人们的极大关切，电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是解决电磁污染的有效途径。在电磁兼容领域，测量至关重要，它是电磁兼容研究的起点，也是落脚点；进行电磁兼容测量系统集成优化配置策略研究不仅具有重要的理论意义，也具有很现实的工程意义。本文以EMC测量系统集成优化配置策略为研究对象，旨在从硬件配置和软件设计两个方面探询优化配置的方法和技术，以解决EMC测量系统集成过程中存在的诸多问题，比如时间、质量、成本和服务，为EMC系统集成行业探索大幅度提升市场竞争能力的途径。本文的主要研究内容及研究结果如下：（1）在综合分析了国内外大量EMC测量标准的基础上，分别建立了设备级和系统级EMC测量的硬件功能模型；对EMC测量所使用的硬件进行类分析和属性分析，建立了类模型和属性模型，进而获得了EMC通用测量模型。（2）提出了EMC测量硬件的两步优化配置策略：①局部优化——采用层次分析法（the Analytic Hierarchy Process，AHP）对硬件供应商进行定性和定量评价，得到相同评价指标体系下的优选序列。②全局优化——对这些备选供应商按照指定评价指标进行定量优化，获得满足特定需要的最优（次优）解集，以供最后决策。该配置策略较好地优化了EMC测量系统硬件集成中的过程参数。（3）建立了完整的硬件优化配置模型，包括：①供应商局部优化模型，并设计出改进的层次分析法（the Ameliorate AHP，AAHP），完善了权重调整策略，以确保依靠原专家判断矩阵信息总能使得判断矩阵的权重最终可满足一致性判断准则的要求。②全局优化数学模型，并设计了基于混合编码的多种群并行遗传算法（the Multiple Colony Parallel Genetic Algorithms Based on Hybrid Coding，MCPGAsBHC），从宏观和微观策略上确保了求解该模型的可行性。最后对该模型和算法进行了仿真验证。（4）提出了EMC测量软件的优化配置策略，该策略从软件结构和驱动程序两个层次较好解决了当前EMC测量软件普遍存在的客户化定制能力低和硬件独立性差等问题，并兼顾了EMC测量的发展需要。（5）利用SCV工具分析并得出了EMC测量领域模型，结合软件框架技术，提出了基于构件的EMC测量软件框架模型，解决了EMC测量软件通用性和客户化配置问题；结合ENC测量特点，按照IVI结构，设计出了ClassDriver和SpecificDriver，解决了EMC测量仪器的硬件独立性问题，并改善了EMC-TPS的运行效率和实现了应用程序编制中的仿真。（6）开发完成航空机电设备电磁兼容（Aero Mechanism-Electronic Equipment-EMC，AMEE-EMC）测量系统，从工程角度论证了EMC测量系统集成的软硬件优化配置策略之正确性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 EMC测量
• 1.2.1 EMC预兼容测量
• 1.2.2 EMC合格性测量
• 1.2.3 EMC故障诊断
• 1.2.4 系统级EMC测量
• 1.3 EMC测量系统
• 1.4 现存问题
• 1.5 研究内容
• 1.5.1 技术路线
• 1.5.2 章节安排
• 1.6 本章小结
• 第二章 EMC通用测量模型
• 2.1 设备级EMC测量模型
• 2.1.1 设备级EMI测量模型
• 2.1.1.1 军标EMI测量模型
• 2.1.1.2 民标EMI测量模型
• 2.1.2 设备级EMS测量模型
• 2.1.2.1 军标EMS测量模型
• 2.1.2.2 民标EMS测量模型
• 2.2 系统级EMC测量模型
• 2.3 EMC通用测量模型
• 2.3.1 EMC测量硬件的类模型
• 2.3.2 EMC测量硬件的属性模型
• 2.3.3 EMC通用测量模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 EMC测量硬件优化配置策略研究
• 3.1 EMC测量硬件的优化配置策略
• 3.1.1 EMC测量硬件优化配置含义及方法
• 3.1.1.1 EMC测量硬件优化配置含义
• 3.1.1.2 EMC测量硬件优化配置方法
• 3.1.2 EMC测量硬件的优化配置策略
• 3.1.2.1 EMC测量硬件优化配置的具体内容
• 3.1.2.2 EMC测量硬件优化配置策略
• 3.1.2.3 优化配置策略的特点
• 3.2 EMC测量硬件的局部优化模型
• 3.2.1 改进的层次分析法
• 3.2.1.1 专家判断矩阵的缺陷
• 3.2.1.2 改进的层次分析法
• 3.2.1.3 局部优化基本步骤
• 3.2.2 建立供应商层次结构模型
• 3.2.3 确定各因素权重
• 3.2.3.1 建立判断矩阵
• 3.2.3.2 确定各因素的权重
• 3.2.3.3 一致性检验
• 3.2.4 方案层对目标层的综合评价
• 3.2.4.1 构建方案层相对于准则层的判断矩阵
• 3.2.4.2 求解方案层对准则层各因素的权重序列
• 3.2.4.3 方案层对目标层的综合评价
• 3.2.4.4 一致性检验
• 3.3 EMC测量硬件的全局优化模型
• 3.3.1 问题描述
• 3.3.2 前提条件
• 3.3.2.1 设备类
• 3.3.2.2 附件类
• 3.3.2.3 硬件订货策略
• 3.3.3 性能度量指标
• 3.3.3.1 定性指标
• 3.3.3.2 定量指标
• 3.3.4 全局优化模型
• 3.3.4.1 符号说明
• 3.3.4.2 目标函数
• 3.3.4.3 约束条件
• 3.4 EMC测量硬件优化配置模型仿真
• 3.4.1 EMC测量硬件全局优化模型求解特点
• 3.4.2 基于MCPGAsBHC的全局优化配置模型求解策略
• 3.4.2.1 MCPGAsBHC的宏观策略
• 3.4.2.2 MCPGAsBHC的微观策略
• 3.4.3 实例及仿真分析
• 3.4.3.1 实例及参数
• 3.4.3.2 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 EMC测量软件优化配置策略研究
• 4.1 EMC测量软件概述
• 4.1.1 EMC测量软件在EMC测量中的地位
• 4.1.1.1 EMC测量的特点
• 4.1.1.2 EMC测量软件的地位
• 4.1.2 EMC测量软件现存问题
• 4.1.3 EMC测量软件优化配置策略
• 4.2 可定制EMC测量软件框架研究
• 4.2.1 软件框架技术
• 4.2.1.1 软件框架的涵义
• 4.2.1.2 CBSF工作机制
• 4.2.1.3 软件框架特点
• 4.2.2 EMC测量软件的SCV分析
• 4.2.2.1 SCV分析涵义
• 4.2.2.2 EMC测量过程的SCV分析
• 4.2.3 EMC测量软件框架
• 4.2.3.1 EMC测量软件的CBSF体系结构
• 4.2.3.2 EMC-CBSF扩展点机制
• 4.3 可互换仪器驱动器研究
• 4.3.1 可互换仪器驱动器在EMC-TPS中的作用
• 4.3.2 IVI驱动器
• 4.3.2.1 IVI概述
• 4.3.2.2 IVI仪器驱动器结构
• 4.3.2.3 IVI驱动器的工作机制
• 4.3.2.4 IVI驱动器特点
• 4.3.3 基于IVI的EMC测量软件设计
• 4.3.3.1 基于IVI的ClassDriver设计
• 4.3.3.2 基于IVI的SpeicificDriver设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 EMC测量系统集成实例及开发
• 5.1 航空机电设备的电磁兼容性要求
• 5.2 AMEE-EMC测量系统的硬件优化配置
• 5.3 EMC测量软件设计和开发
• 5.3.1 AMEE-EMS设计开发过程
• 5.3.1.1 AMEE-EMS的CBSF设计
• 5.3.1.2 AMEE-EMS构件库设计
• 5.3.1.3 系统开发工具和关键开发技术
• 5.3.1.4 AMEE-EMS系统实现
• 5.3.2 AMEE-EMI系统开发与实现
• 5.4 AMEE-EMC工程应用及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 论文主要创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 英文缩写索引
• 发表论文和参加科研情况说明
• 1.科研情况
• 2.论文发表情况
• 3.研究成果
• 致谢
• 附录
• 附录1:军标设备级EMI测量设备功能需求分析（部分）
• 附录2:基于信号路径的EMC通用测量模型