В данном дипломном проекте рассматривается обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости. 5 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

Под надежностью понимается способность алгоритма найти выход из любой ситуации, которая может возникнуть. И чем сложнее программа, чем шире круг задач, которые она решает, тем труднее обеспечить такую надежность. Строго говоря, АПКЛИ на реагировать не только на неординарную ситуацию, но и на совокупность возникших ситуаций. Причем, необходимо, чтобы программа не только распознавала некорректные ситуации, но и могла их грамотно классифицировать, идентифицировать и сообщать пользователю.

Надежная работа программы достигается за счет использования объектов. Хорошо спроектированный объект - это небольшая часть программы, слабо связанная с другими частями. Если этот объект правильно работает в автономном режиме, то он почти наверняка будет правильно работать и в составе большой программы.

Очень важным свойством для таких систем, как описанная в данном дипломе обучающая Интернет–подсистема для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости, является их реализуемость. Ведь любой алгоритм оторван от среды, в которой он будет реализован. В этой ситуации необходимо хорошо представлять, что может быть реализовано на той ЭВМ и в той среде, в которой пишется алгоритм.

Алгоритм работы обучающей Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости, рассматриваемый в дипломном проекте, удовлетворяет всем этим требованиям. Этот алгоритм приведен далее. Также далее приведен алгоритм проведения лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев в Интернет - подсистеме.

Рис. 1.21. Алгоритм работы обучающей Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости

Рис. 1.22. Алгоритм проведения лабораторного исследования в обучающей Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости

1.9. Разработка программного обеспечения Интернет – подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

Программная реализация обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ на основе частотных критериев устойчивости проводилась на персональном компьютере семейства x86 под управлением операционной системы с установленной операционной системой Windows ХР и с установленным интернет-сервером Apache версии 2.2.4 for Windows. Среда реализации - язык программирования PHP, объектно-ориентированный язык программмирования JavaScript и гипертекстовый язык разметки HTML.

Скрипты, написанные на языке PHP, включаются непосредственно в тело html-документа, но выполнение программы происходит на стороне сервера, который создает html-страницы и передает их сторону клиента.

Собственно структура сайта, в страницы которого внедрены описанные выше скрипты, представляет собой дерево каталогов.

В корневом каталоге находятся следующие файлы:

index.php	Главный файл подсистемы. Он запускается при входе на сайт.
sau_output.php sau _config.php sau _about.php styles.css	Файлы содержащие вспомогательные функции и конфигурацию подсистемы.
sau_lec.php	Файл отвечающий за вывод на экран курса лекций.
sau_literature.php	Вывод списка литературы
sau_metod.php	Файл отвечающий за вывод на экран методических указаний.
sau_dopusk.php	Файлы отвечающие за вывод и обработку форм в режиме допуска к лабораторной работе.
sau_laba.exe	Скачиваемый файл с лабораторным исследованием.

В подкаталоге img расположены графические файлы:

yes.gif

no.gif

Графика для обозначения правильных и неправильных ответов, схемы.

В подкаталоге data расположены файлы с данными для допуска к лабораторной работе:

saucont.txt

Файл с данными для режима допуска к лабораторной работе.

В подкаталоге lec расположены файлы с данными для вывода экран курса лекций:

lec_main.htm

Файлы c оглавлением курса лекций.

lec_*_*.htm

30 файлов с содержанием разделов и подразделов курса лекций.

Img_*_*.png

240 файлов с иллюстрациями к курсу лекций

1.10. Руководство разработчика Интернет – подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

Понятие World Wide Web (WWW) относится к абстрактному информационному киберпространству. Под словом Internet обычно подразумевают физический уровень сети, т.е. аппаратное обеспечение, состоящее из компьютеров и кабелей. Основой WWW и Internet является использование протоколов, т.е. языка и правил, посредством которых компьютеры «общаются» между собой. Поскольку WWW использует стандартные протоколы Internet для передачи файлов и документов, термин Web часто используется как синоним понятия Internet и относится как к всемирной сети компьютеров. Так и собственно к информации.

Web-публикации работают по технологии клиент-сервер. Web-сервер – это программа, запущенная на компьютере, предназначенном для предоставления документов другим машинам, которые посылают соответствующие запросы. Web-клиент – это программ, которая позволяет пользователю запрашивать документы с сервера. Поскольку сервер задействуется только тогда. Когда запрашивается документ, такая технология является весьма эффективной, поскольку требует незначительных ресурсов сервера.

Запуская программу «web-клиент» (обычно она называется web-браузером), пользователь может устанавливать соединение с другими компьютерами сети и посылать работающим на них web-серверам запросы на web-документы. Для установления соединения используется сетевой адрес компьютера, который называется универсальным указателем ресурса – URL (Uniform Resource Locator). Сервер в ответ на запрос посылает клиентскому компьютеру текст или другую запрашиваемую информацию, на которую в документе установлены гиперссылки. Сервер передает документы в формате HTML (HyperText Markup Language – язык разметки гипертекста). Документы на языке HTML, так же называемые web-документами, позволяют пользователю, указав на выделенное слово или фразу, получить доступ к файлу или перейти в другой HTML-документ, который связан с указанным участком текста гиперссылкой. Такие гипертекстовые связи между файлами и документами, физически расположенными на серверах по всему миру, позволяют системе работать так, будто она представляет собой огромную паутину информации.

Возможности форматирования текста, предусмотренные в HTML, существенно ограничены. Этот язык включает в себя элементы разметки заголовков, абзацев, различные виды выделения символов, возможности включения графики, создания гиперссылок, списков, текста заданного формата, а так же простые функции поиска. Существует множество программ, предназначенных для создания HTML-документов или преобразования уже готовых документов в HTML-формат. Существуют также средства для создания изображений-карт с «горячими точками». Щелкнув на такой точке мышью, пользователь может перейти к заданной позиции текущего или другого документа. Для разработки данного дипломного проекта используется программа HTML-верстки MacroMedia Dreamweaver.

Из-за нехватки возможностей обычного HTML в дипломном проекте используется еще и DHTML (Dyinamic HTML). DHTML – это развитие «традиционного» языка HTML. Новые возможности, которые появляются с его использованием:

- все элементы страницы (теги, графика, текст и т.д.) теперь доступны для просмотра и управления

- новый взгляд на возможности таблиц стилей позволяет управлять элементами страницы намного более эффективно, чем это можно сделать с помощью простого кода.

- Абсолютное позиционирование элементов, включая третью координату (z-индекс), что позволяет создать индивидуальный стиль для страницы, и появление 2.5 мерности (виртуальной трехмерности) страницы.

- Новые дополнения к объектной модели помогают по-новому использовать элементы, написанные с помощью кода сценария.

- Динамическое перерисовывание любой части страницы позволяет сделать видимым процесс изменения. Больше не нужно полностью обновлять страницу для появления ее измененного вида.

- Поддерживаются новые объектно-зависимые методы, включая прохождение событий сквозь объектную иерархию.

- Графические фильтры позволяют пользователю добавлять в графику и текст такие эффекты мультимедиа, как вертикальное или горизонтальное отражение картинки, создание бегущей строки, движение пятен по картинке и т.п.

Кроме всего этого имеется возможность добавления в код страницы кода сценария, позволяющего обновлять позиции и стили элементов на странице. Язык сценария – это способ «научить» страницы реагировать на события, давая им возможность «общаться» с пользователем, чего не могут страницы, написанные лишь с помощью кода HTML. Сценарии могут быть написаны на разных языках программирования, но в данном дипломном проекте используется язык JavaScript.

Разметка HTML-документа.

Элемент разметки обычно состоит из пары кодов – открывающего и завершающего, которые называются тегами (tag). Завершающий тег начинается с символа «/», а в остальном повторяет открывающий.

Вся страница состоит из двух частей: «головы» (head) и «тела» (body), что обозначается соответствующими тегами:

<html> - тег начала документа

<head> - тег начала «головы»

<title> </title> - теги заголовка документа

</head> - тег конца «головы»

<body> - тег начала «тела»

дальше идет html-разметка в соответствии с необходимым содержанием документа при использовании различных тегов.

</body> - тег конца «тела»

</html> - тег конца документа

Практически у каждого тега существует набор атрибутов, которые можно использовать вместе с ним.

Использование PHP скриптов

Для разработки дипломного проекта использовался язык веб-программирования PHP. Cерверных сценарии на РНР, встраиваются непосредственно в текст документа HTML с помощью специальных тегов. Получив от браузера запрос на отображение страницы, Web – сервер находит на ней серверные сценарии РНР и выполняет их как интерпретируемый программный код.

Перед отправкой страницы HTML клиенту этот код может вставлять в нее произвольные символы или фрагменты или полностью формировать динамические страницы «с нуля» (в том числе с применением шаблонов), а также выполнять переадресацию браузера клиента на другой адрес URL.

1.11. Руководство пользователя Интернет – подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

1.11.1. Начало работы

1. Подключиться к интернет.

2. Посредством браузера зайти на тот сайт, на котором располагается подсистема.

Начинать работу с первой страницы подсистемы index.php

При загрузке в браузер обучающая Интернет–подсистема для лабораторного устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ на основе частотных критериев устойчивости, представленный на рисунке 1.23. Экран разделен на две прямоугольные области:

1. область меню

2. область отображения информации;

Рис. 1.23. Общий вид обучающей Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

1.11.2. Работа в режиме обучения

Режим обучения состоит из двух разделов: «Лекции» и «Методика проведения лабораторной работы».

При выборе одного из пунктов меню разделе «Методика проведения лабораторной работы».студенту предлагается страница с учебной статьей из иллюстрированного учебника по частотным и логарифмическим частотным характеристикам разомкнутых и замкнутых САУ и частотным критериям их устойчивости. Учебник разделен на главы. После изучения теоретического материала одной главы можно последовательно перейти к следующей или вернуться в оглавление. Вид страницы методики проведения лабораторной работы по исследованию устойчивости разомкнутых и замкнутых САУ с помощью частотных критериев устойчивости представлен на рис. 1.24.

Рис. 1.24. Вид страницы методических указаний в режиме обучения Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ

Если студенту недостаточно этих сведений для подготовки к выполнению лабораторной работы или для ее защиты, он может получить дополнительную информацию, обратившись к иллюстрированному изложению лекционного курса «Основы теории управления», который представлен в Интернет – подсистеме по характеристикам типовых динамических звеньев САУ, нажав в меню на кнопку «Лекции». Вид страницы из лекционного курса представлен на рисунке 1.25.

Рис. 1.25. Вид страницы лекционного курса «Основы теории управления» в режиме обучения Интернет–подсистемы для лабораторного исследования устойчивости САУ

1.11.3. Работа в режиме допуска к лабораторному исследованию

Этот режим содержит два варианта тестирования.

Полный допуск

Этот режим рекомендуется для проведения самоподготовки студента к выполнению лабораторной работы. При тестировании в режиме “Допуск к лабораторному исследованию” студенту предлагается ответить на 22 вопрос по теме «Частотные и логарифмические частотные характеристики разомкнутых и замкнутых САУ и оценка их устойчивости на основе частотных методов». В зависимости от настроек вопросы могут задаваться все вопросы сразу или по одному вопросу. Выбор количества вопросов осуществляется в меню «Настройки системы».

После выбора режима появляется, представленное на Рис.1.26, окно с вопросом и вариантами ответа. Выбрать необходимый ответ можно, щелкнув курсором мыши на нужный вариант ответа. Программа анализирует ответ и сообщает, верен он или нет. Нажав курсором мыши на кнопку «Следующий вопрос», студент может продолжить тестирование.

Рис. 1.26. Страница с вопросом режима «Допуск» в Интернет–подсистеме для лабораторного исследования для лабораторного исследования устойчивости САУ

По окончании тестирования проводится подсчет правильных и неправильных ответов, и выставляется оценка.

Оценка считается по принципу:

" 5 " - более 90% правильных ответов;

" 4 " - от 75% до 90% правильных ответов;

" 3 " - от 60% до 75% правильных ответов;

" 2 " - менее 60% правильных ответов.

После окончания тестирования появится страница с результатами тестирования (рис.1.27).

Рис. 1.27. Страница с результатами тестирования в режиме «Допуск» в Интернет–подсистеме для лабораторного исследования устойчивости САУ

Экспресс-допуск

Режим “Экспресс-допуск” рекомендуется для допуска защиты лабораторных работ, он аналогичен режиму “Полного допуска”. Предполагается, что основные теоретические сведения студенту уже известны и оформлен конспект для выполнения лабораторной работы. В данном режиме допуска студенты в случайном порядке задается до 5 вопросов. Количество задаваемых вопросов определяется в меню «Настройки системы». После успешного прохождения допуска студенту предоставляется возможность входа в режим «Лабораторное исследование»

1.11.4. Работа в режиме лабораторного исследования

Студент выбирает пункт меню Интернет подсистемы «Лабораторная работа» и в соответствии с номером варианта, заданным преподавателем, вводит рассчитанные им заранее коэффициенты передаточных функций. Для этого ему необходимо из таблицы варианта выбрать значения , которые являются значениями коэффициентов усиления передаточных функций реальных устройств, и , которые являются значениями постоянных времен этих реальных устройств. Вид Интернет – страницы для ввода коэффициентов передаточных функций представлен на рис. 1.28.

Рис.1.28. Вид окна «Лабораторная работа» в Интернет – подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутых и замкнутых

Интернет – подсистема проводит моделирование частотных и логарифмических частотных характеристик разомкнутой и замкнутой САУ. Их вид представлен на рис. 1.29.

Рис.1.29. Вид окна характеристик Интернет – подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутых и замкнутых

После этого Интернет – подсистема проводит расчет частотных показателей (оценок) качества. В лабораторной работе рассматриваются следующие основные частотные оценки качества САУ: запас устойчивости по амплитуде (или по модулю) (в линейном масштабе) и (в логарифмическом масштабе); запас устойчивости по фазе ; показатель колебательности ; резонансная частота ; частота среза .

Заключительным этапом является оценка устойчивости САУ с помощью частотных критериев устойчивости при задании параметров передаточной функции разомкнутой системы W(р) и замкнутой системы Ф(р).

2.КОНСТРУКТИВНО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Технический процесс изготовления приборов (ИМС) по КМДП технологии

Процесс изготовления ИМС состоит из определённого числа технологических операций и переходов, в результате которых из исходных материалов на пластине заданных размеров получаются готовые электронные функциональные устройства – микросхемы.

Специфической особенностью изготовления ИМС является интегрально – групповой метод производства. Суть его заключается в интеграции большого количества различных и однотипных элементов на едином технологическом носителе – пластине и в интеграции технологических процессов (операций) при групповых методах их проведения. Это означает, что за один технологический цикл одновременно создаётся не один, а множество ИМС.

Последовательность технологических операций при формировании структуры КМДП по самосовмещённой технологии приведена в таблице 2.1. Самосовмещённая технология – это такая технология, когда длина каналов обоих типов электропроводности уменьшается за счёт использования технологии подлегирования через специально сформированную маску из поликристаллического кремния, который выполняет роль затвора.

Таблица 2.1 Перечень, последовательность и номинальные параметры слоёв микросхем.

№ п.п.	Наименование слоя	Номер фотошаблона	Номинальные параметры	Примечание
	Исходный кристалл	–	КЭФ=4,5 (100) КЭФ=20 (100)
	Первичный термический окисел	–	d=0,40÷0,50 мкм
	Карман р -типа		Na=1·10 см¯³ d=5÷8 мкм	Выполняют фотолитографию «кармана» и двухстадийную диффузию «кармана» на необходимую глубину.
	Диффузионные р -слои (исток, сток, охранная область)		rs=10÷25 Ом/ d=0,40÷0,50 мкм	Выполняют фотолитографию и диффузию.
	Диффузионные n -слои (исток, сток, охранная область)		gs=10÷25 Ом/ d=1,4÷1,6 мкм
	Тонкий оксид		d=0,09 ±0,01 мкм	Проводят фотолитографию. Выращивают тонкий слой окисла.
	Поликристаллический кремний		d=0,3÷0,6 мкм	Наращивают специальную маску из поликристаллического кремния Si*.
	Подлегирование областей истока – стока р -канального транзистора		Na=1·10 см¯³ d=0,4 мкм
	Подлегирование областей истока – стока n -канального транзистора		Nд ≈1·10 см¯³ d =0,4 мкм
	Межслойный диэлектрик	–	d≈0,5 мкм
	Контактные окна		4×4 мкм	Проводят фотолитографию – вскрытие окон под контакты.
	Металлизация алюминием		d=1,2÷0,2 мкм	Создание внутрисхемных соединений путём металлизации алюминием.
	Диэлектрический защитный слой		d=0,5 ±0,2 мкм	Пассивация – нанесение защитного покрытия, в котором фотолитографией вскрывают окна под периферийные контактные площадки.

2.2. Технологический процесс операции фотолитографии.

Основные этапы фотолитографии приведены на рисунке 2.2.

Рис.2.2. Схема процесса фотолитографии

Как следует из схемы, перенос рисунка фотошаблона в поверхностный слой пластины происходит в три стадии:

· Экспонирование фотослоя через фотошаблон и образование скрытого изображения;

· Проявление и задубливание рисунка, т.е. формирование защитной фотомаски;

· Травление поверхностного слоя пластины на незащищенных участках.

На каждой из стадий процесса действуют факторы, искажающие исходный рисунок фотошаблона. Так, при экспонировании имеют место явления дифракции, преломления и отражения света, приводящие к изменению размеров элементов рисунка и размытости их краев. На этапе проявления и задубливания искажения размеров обусловлены набуханием фотослоя и усадкой фактором является боковое подтравливание под маску. Условия, в которых происходит обработка на различных стадиях, изменяются как от пластины к пластине, так и в пределах одной групповой пластины, что приводит к разбросу размеров элементов рисунка. Если наименьшие по размерам элементы рисунка соизмеримы с этими погрешностями, то их нельзя воспроизвести на пластине достаточно четко. Таким образом, для воспроизводимости переноса элементов рисунка малых размеров с фотошаблона на пластину фотолитографический процесс в целом должен обладать соответствующей разрешающей способностью. Ее оценивают максимальным числом линий, раздельно воспроизводимых в пределах 1 мм: R=1000/(2a_min), где a_min – ширина линии (мкм). На практике разрешающую способность частот характеризуют просто значением a_min.

Для объективного анализа и совершенствования фотолитографического процесса целесообразно разделять разрешающую способность по проявленному рельефу (фотомаске) и вытравленному рельефу. Разрешающая способность по проявленному рельефу зависит, прежде всего, от материала фотослоя (фоторезиста) и его свойств.

Таблица 2.3.Технологический процесс фотолитографии

№ оп.

Название и содержание операции

Эскиз операции

Оборудование, материалы

ПОДГОТОВКА ПЛАСТИНЫ

Очистка полупроводниковой пластины. Цикл обработки не более 5 мин.