在稳健设计流程中采用Saber仿真器提高系统的可靠性

有很多噪声参数能够影响制动系统制动车辆能力。常见的噪声参数包括车辆的重量、轮胎的状况、车辆行驶的地面类型、制动表面的条件和温度以及天气条件，所有这些参数在车辆行驶中的任何时刻都存在。设计师必须理解所有这些参数，并根据它们对刹车系统性能的影响来区分优先次序。

设计师可以从几项控制参数中选择，以便对刹车系统噪声参数进行补偿。常见的控制参数包括制动表面的大小、对刹车力的计算机控制、悬挂系统的硬度以及增加刹车助力。设计师必须选择能够最好地满足系统性能技术规格的各项控制参数的组合。

一旦识别出关键性的噪声参数并选定了控制参数，就可以使用稳健设计流程来实现和分析这个设计方案，以确保刹车系统的可靠性。稳健设计流程的目标是以最高的系统可靠性和最为合理的系统成本满足性能要求。

稳健设计流程

在现代系统设计环境中，采用稳健设计原理来提高可靠性是指让系统的性能不受设计技术、部件参数、制造工艺和环境条件变化的影响。在稳健设计流程中，这些变化会成为影响系统性能的噪声参数。系统设计师必须找到有助于对每一项变化都进行补偿的控制方法。控制方法既可以简单到选择高精度器件，也可以涉及到实现新的控制算法。但是，由于各项可能性所构成的矩阵变得过于复杂，传统的设计-原型-测试的流程已经不再实用了。设计师必须将自己的设计活动转入到虚拟世界，而在虚拟世界中，诸如Synopsys的Saber仿真器这样功能强大的仿真工具能够支持采用稳健设计原理支持整个系统的设计和验证。

稳健设计流程经常根据公司的特殊要求和系统应用进行定制。并不存在一种可以普遍适用的方式。但是，即使采用定制方式，在每一个稳健设计流程中仍然存在一些通用的元素。以稳健设计技术为基础的完整开发流程应包括图2所示的一些步骤。

图2：稳健设计流程的步骤。

1．标称设计

稳健设计流程的第一步是完成系统的标称设计。系统必须能够在标称条件下达到符合技术规格的性能。标称设计的结果成为稳健设计流程中其余分析步骤的响应目标。

Saber仿真器通过标准分析(工作点、时域、频域)以及大型行为库和特征化模型来支持标称设计。

2．灵敏度分析

标称设计阶段完成后要对系统进行灵敏度分析，设计师必须确定哪些设计参数对系统性能的影响最大。该分析的目的是确定在各个参数发生变化时，系统性能有多大程度的变化。在灵敏度分析中，要分别计算每项参数的影响。设计师通过对数据的分析，得出哪些参数对系统性能的影响最大，并确定在接下来的设计流程中着重处理哪些参数。

Saber仿真器支持详细的灵敏度分析。设计师可以在分析过程中将所有设计参数包括在内，也可以指定一个最有可能对系统性能产生影响的参数列表。每一次运算只改变这些参数中的一项，设计师可以指定参数的变化幅度。

3．参数分析

设计师通过参数分析可以对最能影响系统性能的器件参数进行微调，该项分析的目的是通过特定参数在一定范围内的变化来确定最符合性能技术规格的一组参数。参数值确定之后，重点就要放在在一定的环境条件范围内验证性能。

Saber仿真器可使设计师获取所有系统参数。可通过多种方式在一定范围内对参数数值进行扫描，包括线性步长、对数步长、固定步长或一个固定的数值集。参数扫描可以互相嵌套，这样可以覆盖所有可能的取值组合。像温度这样的环境参数也可以进行扫描。

4．统计分析

统计分析用于研究参数数值的随机组合是如何对系统性能和可靠性造成影响的，参数数值根据公差和统计分布信息来计算。其中要执行一系列的仿真运行，每次仿真运行时的参数数值都有随机的变化。根据系统的情况，可能需要成百次甚至上千次的运行来获取在统计学上有意义的结果。随后要对这些结果进行统计分析，以便更好地了解系统的可靠性概况。