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 XД може 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).
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.
Питання для самоконтролю
1. Приведіть визначення математичного забезпечення САПР.
2. Які вимоги висуваються до математичного забезпечення САПР?
3. Що являє собою узагальненаструктура МЗ САПР?
4.Які вимоги висуваються до математичних моделей?
5. Що являє собою функціональний опис об’єктів проектування?
6. Приведіть класифікацію функціональних моделей.
7. Які види функціональних моделей Ви знаєте?
8. Які методи побудови теоретичних функціональних моделей Ви знаєте? Приведіть приклади.
9. Які методи побудови експериментальних функціональних моделей Ви знаєте? Приведіть приклади.
10. Що таке критерій оцінки якості функціонування?
11. Що таке морфологічний опис об’єктів і процедур?
12. Призначення методів та алгоритмів проектних операцій і процедур
Лекція № 5.
Тема лекції: 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 ПЗ
Спеціалізоване ПЗ
Рис.5.1.
.
2. Склад і структура ПЗ САПР
м
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 |
Проблемно-орієнтовані | Об’єктно- орієнтовані |
Рис 5.2.
Проектуючі ПК підрозділяються на:
- проблемно-орієнтовані проектуючі ПК - виконують уніфіковані проектні процедури, які не залежать від об’єкту проектування (параметричний та структурний аналіз та синтез);
- об’єктно- орієнтовані - використовуються для проектування об’єктів визначеного класу.
Проектуючі ПК входять в склад спеціалізованого програмного забезпечення (ПЗ).
Обслуговуючі ПК - призначені для підтримання працездатності проектуючих ПК та входять в склад обслуговуючих підсистем САПР. Обслуговуючі ПК відносяться до загальносистемного ПЗ САПР.
В якості основного варіанту розглянемо структуру ПЗ однорівневої САПР на базі АРМу:
Структура ПЗ однорівневої САПР на базі АРМу
Спеціалізоване ПЗ ОС
Проектуючі підсистеми (ПК) | ПП1 | ПП2 | - | ППn |
Програмні комплекси М Г | МОНІТОР | Інструментальні програмні комплекси |
Обслуговуючі
СУБД | І П С | П О І Р |
підсистеми
(ПК) Загальносистемне ПЗ
Рис.5.3