4. Виды описаний и параметры проектируемых объектов

Исходные описания проектируемых объектов часто представляют собой тех­ническое задание на проектирование. В ТЗ указываются, по крайней мере, следую­щие данные:

• назначение объекта;

• условия эксплуатации; наряду с качественными характеристиками (в вер­бальной форме) имеются числовые параметры, называемые внешними парамет­рами, для которых указаны области допустимых значений (например температура окружающей среды, внешние нагрузки, электрические напряжения и т.д.);

- требования к выходным параметрам, т.е. к величинам, характеризующим свойства объекта; эти требования выражены в виде условий работоспособности

где у,- - /-й выходной параметр; Re {равно, меньше, больше или равно, меньше или равно} - вид отношения; 7} - норма /-го выходного параметра; в случае R = «равно» нужно задать требуемую точность выполнения равенства.

Условия работоспособности чаще всего являются односторонними неравенст­вами вида

• расход топлива в двигателе

или

- быстродействие процессора >100 Мфлопс.

Однако для некоторых выходных параметров условия работоспособности мо­гут иметь вид двухсторонних ограничений

- фокусное расстояние оптической системы.

Окончательное описание проектируемого объекта представляет собой полный комплект схемной, конструкторской и технологической документации, оформ­ленной по ЕСКД (ЕСТ!Ill) и предназначенной для использования в процессе из­готовления и эксплуатации объекта. В соответствии со стандартами оформляются и некоторые промежуточные проектные решения. Однако для промежуточных решений, используемых собственно при проектировании, характерны специфиче­ские формы представления. В частности, описания могут принимать различную языковую форму и находиться в подсистемах САПР. Важное значение в этих опи­саниях имеют математические модели объектов проектирования, т. к. выполнение проектных процедур при АП основано на оперировании математическими моде­лями.

Математическая модель(ММ) технического объекта — система математиче­ских объектов (чисел, переменных, матриц, множеств и т. п.) и отношений между ними, отражающая некоторые свойства технического объекта.

Количественное выражение этих свойств осуществляется с помощью величин, называемых параметрами.

Величины, характеризующие свойства системы, элементов системы и внешней среды, называют соответственно выходными, внутренними и внешними парамет­рами.

Обозначим количества выходных, внутренних и внешних параметров через т, п и 1, а векторы этих параметров соответственно через У=(у_ь у₂, уз, ...,у_т), Х=(х_ь х₂, х₃, ..., х_п), Q=(q\, qi, <7з> •••> Ч\)- Очевидно, что свойства системы зависят

от внутренних и внешних параметров, т.е. имеет место функциональная зависи­мость

Y=F(X,Q) (1.1)

Система соотношений (1) является примером математической модели объекта. Наличие такой ММ позволяет легко оценивать выходные параметры по известным значениям векторов X и Q. Однако существование зависимости (1) не означает, что она известна разработчику или представлена именно в таком явном относительно вектора Y виде. Как правило, указанную математическая модель удается получить только для очень простых объектов. Типичной является ситуация, когда математи­ческое описание процессов в проектируемом объекте задается моделью в форме системы уравнений, в которой фигурирует вектор фазовых переменных V

LV(Z)=cp(Z), (1.2)

здесь L - некоторый оператор;

Z - вектор независимых переменных, в общем случае включающий время и пространственные координаты;

y(Z) - заданная функция независимых переменных.

Фазовые переменные, как было указано выше, характеризуют физическое или информационное состояние объекта, а их изменения во времени выражают переход­ные процессы в нем.

Например, к фазовым переменным относятся силы и скорости в описаниях ме­ханических систем.

Параметры в моделях проектируемых объектах имеют следующие особенности:

• внутренние параметры (параметры элементов) в моделях k-го иерархического уровня становятся выходными параметрами в моделях более низкого (к+1)-го ие­рархического уровня;

• выходные параметры или фазовые переменные, фигурирующие в модели од­ной из подсистем, часто оказываются внешними параметрами в описаниях других подсистем.

• большинство выходных параметров объекта являются функционалами зави­симостей V(Z), т.е. для их определения необходимо при заданных X и Q выпол­нить решение системы уравнения (0) и по полученным результатам решения рас­считать Y.