Системи автоматизованого проектування (стр. 8 из 12)
Проектування ніколи не ведеться “взагалі”, а переслідує деякі конкретні цілі і головна із них- це одержати нейкраще, оптимальне рішення. Як це оцінити? Краще, - оптимальне.
Функціонал якості дозволяє при виборі проектного рішення надавати перевагу тому чи іншому варіанту, тобто він є критерієм ефективності рі-шень, що приймаються. Розрізняють векторний і скалярний критерії ефективності.
Векторний критерій ефективності формулюється тоді, коли ставиться задача одержання декількох найкращих характеристик об’єкту проектування. В цьому випадку критерій якості функціонування є вектором
І = (І1, І2, ... , Ір), а його складові Іj, J=1, p, які називаються частковими критеріями, приставляють у функціоналі якості кожну таку характеристику.
Скалярний критерій ефективності - це такий критерій, який складає-
ється із одного (часткового) критерія.
В залежності від задач проетування, частковий критерій Ij та скалярний І можуть бути або функціоналом або функціями.
Цільовий функціонал формулюється коли числове значення критерію І визначається заданням набору функцій U (t) = (U1(t), U2(t), ... Us(t)), який називається керуючим та визначеним на деякому часовому інтервалі
змінної t. Критерії такого типу, як правило, формуються при проектуванні керованих динамічних систем, ММ котрих або розподілені, або зосереджені. В якості незалежної змінної t можуть виступати або просторові координати або інші фізичні змінні.
4. Морфологічний опис об’єктів і процедур
4.1. Топологічні моделі - відображають склад та взаємозв’язок елементів елементів проектування. Їх частіше всього використовують для опису об’єктів, що складаються з великої кількості окремих елементів при розв’яз-ку таких задач конструкторського проектування, як задачі компоновки, тра-сування з’єднань та прив’язки конструктивних елементів.
Топологічні моделі можуть мати форму графів, таблиць, списків, мат-риць, а для маніпулювання на ЕОМ з такою моделлю, вона представляється у вигляді спеціальних матриць: сумістності та інцидентності.
4.2. Геометричні моделі - це сукупність відомостей, які однозначно визначають форму геометричного об’єкту. Геометричні моделі можуть бути представлені сукупністю рівнянь ліній та поверхонь, алгебраїчними співвідношеннями, графами, списками, таблицями, описами на спеціальних графіч-них мовах.
5. Методи та алгоритми проектних операцій і процедур
5.1 Методи та алгоритми аналізу
Методи та алгоритми аналізу (як одноваріантного, так і багатоваріант- ного) призначені для визначення якостей та чередування працездатності об’єктів проектування.
По суті своїй, в задачу цих методів та алгоритмів входить розв’язок деякої функціональної ММ відносно вектора вихідних параметрів Y при ві-домих обмеженнях на зовнішні та внутрішні параметри, як на просторово- часові координати.
Методи аналізу залежать від введення конкретної ММ, яка описує об’єкт проектування і залежать від процедур аналізу. Оскільки в нашій практиці використовуються, в основному, розподілені та зосереджені математичні моделі, а також ММ у вигляді трансцендентних та алгебраїчних рівнянь, той застосувуються відповідні методи аналізу :
- методи розв’язку диференціальних рівнянь в часткових похідних;
- методи розв’язку звичайних диференціальних рівнянь;
- методи розв’язку трансцендентних рівнянь;
- методи розв’язку систем лінійних алгебраїчних рівнянь.
5.2. Методи та алгоритми параметричного синтезу
Задачею параметричного синтезу є визначення найкращих (оптималь-них) значень внутрішніх (керованих) параметрів для вибраної структури об’єкту з врахуванням всіх вимог ТЗ на об’єкт, що проектується (умов праце-здатності, обмежень конструкторського та технологічного характеру і т. інше).
Звідси, методи і алгоритми параметричного синтезу повинні забезпечу-вати досягнення цієї задачі.
На даний час є велика кількість докладно розроблених методів параметричного синтезу. Конкретний вибір того чи іншого метода залежить від конкретної постановки задачі параметричного синтезу (таких задач в складі процедури параметричного синтезу може бути декілька) та від виду кретерія якості.
Більшість задач параметричного синтезу зводиться до задач оптимізації, які в найбільш загальному формулюються слідуючим чином: при заданих значеннях зовнішніх параметрів q знайти такі значення внутрішніх (керованих) параметрів Xi, з області допустимих значень, при яких знайдуться шля-хом аналізу ММ вихідні параметри Yj , що задовільняють умовам працездатності, а критерій (функціонал) якості досягне екстремального значення.
У випадку, якщо критерій якості має вид цільової функції, що частіше всього зустрічається в задачах оптимізації, а отже - параметричного синтеза. Задача оптимізації зводиться до задачі математичного програмування:
extr F(x) ( 4. 9.)
x Î xД,
тобто, необхідно знайти екстремум цільової функції F(x) в межах допустимої області XД зміни керованих параметрів X. Область XДможе задаватись сукупністю обмежень типу нерівності та рівності.
В залежності від виду цільової функції F та обмежень на керовані пара-метри розрізняють:
- задачу безумовної оптимізації, коли відсутні обмеження на X (екстре- мум знаходиться в межах необмеженого простору);
- задачу умовної оптимізації;
- задачу лінійного програмування;
- задачу нелінійного програмування;
- задачу випуклого програмування (задачі квадратичного та геометрич-ного програмування).
5.3. Методи та алгоритми структурного синтезу
Задача структурного синтезу полягає у виборі принципу дії технічного об’єкту і у визначенні оптимальної структури об’єкту для реалізації заданої функції.
На відміну від розглянутих вище процедур аналізу і параметричного синтезу, процедура структурного синтезу найбільш тяжко піддається формалізації.
В той же час, подальше підвищення ступеню автоматизації проектування залежить, в перщу чергу, від успіхів в розробці ММ та алгоритмів.
5. Тема : Програмне забезпечення САПР.
План
1. Загальна характеристика ПЗ САПР, його основні функції.
2. Склад і структура ПЗ САПР. Вимоги до ПЗ САПР.
3. Спеціалізоване ПЗ САПР, його призначення і структура.
(2 години).
1. Загальна характеристика програмного забезпечення САПР, його основні функції
Програмне забезпечення займає особливе місце в САПР, так як в програмах реалізуються методи та алгоритми автоматизованого проектування. ПЗ САПР відноситься до складних програмних систем. На розробку ПЗ САПР витрачається до 90 % коштів, які виділяються на створення САПР.
Програмне забезпечення САПР являє собою сукупність програм на машинних носіях з необхідною програмною документацією, яка призначена для виконання автоматизованого проектування (ГОСТ 23501.4- 79).
Все програмне забезпечення САПР поділяється на базове, загальносистемне та спеціалізоване.
А. Базове ПЗ поставлється разом із засобами обчислювальної техніки (ЗОТ) і не є об’єктом розробки при створенні ПЗ САПР, тому в подальшому розглядатись не буде.
Б. Загальносистемне ПЗ є інваріантним до об’єктів проектування.
Основними функціями загальносистемного ПЗ САПР є: управління процесом розрахунків; введення, виведення та обробка інструкцій користувачів; діалоговий взаємозв’язок з користувачем в процесі проектування; зберігання, пошук, аналіз, модифікація даних, захист їх цілостності; розв’язок загальносистемних задач; контроль і діагностика в процесі розв’язку задач проектування.
До складу загальносистемного ПЗ входять: моніторна діалогова система; системи управління базами даних (СУБД) та інформаційно-пошукова; геометричні та графічні процесори; засоби формування графічної та текстової інформації; засоби для виконання загальнотехнічних розрахунків.
В. Спеціалізоване ПЗ функціонує в операційному середовищі, яке складається з базового і загальносистемного ПЗ. Його метою є реалізація алгоритмів автоматизованого проектування і одержання проектних рішень.
До складу спеціалізованого ПЗ входять: пакети прикладних програм
(ППП), які реалізують ці функції (розрахунки, аналіз, синтез і т.д.).
Взаємодію спеціалізованного, загальносистемного і базового ПЗ з технічними засобами САПР можно виразити наступною схемою:
Інструментальні ПК являють собою технологічні засоби, які призначені для, розвитку та модернізації ПЗ САПР.
Проектуючі ПК - призначені для одержання закінченого проектного рішення і входять в склад проектуючих підсистем САПР (як складові частини відповідних програмно- методичних комплексів (ПМК).
Базове ПЗ
Загальносистемне П Спеціалізоване ПЗ
Рис.5.1.
.
2. Склад і структура ПЗ САПР
Програмне забезпечення САПР, так як і сама САПР підрозділяється:
| Програмне забезпечення САПР |
| За функціональним призначенням | За типом програмних комплексів |
| Проек-туючі підсис-теми | Обслу-говуючі підсис-теми | Інструмен-тальні | Проекту-ючі | Обслуго-вуючі |