
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1.Основные понятия автоматизированного проектирования
- •1.1.Истоки автоматизированного проектирования
- •1.2.Уровни, аспекты и этапы проектирования
- •1.3.Типовые проектные процедуры
- •1.4.Математические модели
- •Основные признаки классификации и типы мм
- •2.Основы моделирования межсоединений
- •2.1.Вычисление матриц параметров
- •2.1.1.Выбор методов вычисления
- •2.1.2.Метод аппроксимации данных
- •Точность метода аппроксимации данных
- •2.1.3.Вариационный метод
- •Вариационный метод для одиночных линий
- •Вариационный метод для пары связанных линий
- •2.1.4.Метод моментов Истоки и разработка метода моментов для вычисления поля
- •Общая теория метода моментов
- •Вычисление двумерным методом моментов
- •2.2.Вычисление временного отклика
- •2.2.1.Аналитическая модель
- •2.2.2.Алгоритмическая модель
- •2.2.3.Отклик связанных межсоединений
- •2.2.4.Сравнение моделей
- •3.Основы автоматизированного структурного синтеза на базе теории решения изобретательских задач (триз)
- •3.1.Введение в триз
- •3.1.1.Методы поиска новых решений
- •3.1.2.Технические системы. Основные термины
- •3.1.3.Законы развития технических систем Этапы развития
- •Вытеснение человека
- •Неравномерное развитие. Противоречия
- •Увеличение степени идеальности
- •Развёртывание–свёртывание
- •Повышение динамичности и управляемости
- •Переход на микроуровень. Использование полей
- •Согласование–рассогласование
- •Линии развития
- •3.2.Инструменты и информационный фонд триз
- •3.2.1.Типовые приёмы
- •3.2.2.Вепольный анализ
- •3.2.3.Стандарты
- •Порядок применения стандартов
- •Перечень стандартов
- •Описание стандартов
- •3.2.4.Алгоритм решения изобретательских задач
- •Часть 1. Анализ задачи
- •Часть 2. Анализ модели задачи
- •Часть 3. Определение икр и фп
- •Часть 4. Мобилизация и применение впр
- •Часть 5. Применение информфонда
- •Часть 6. Изменение и (или) замена задачи
- •Часть 7. Анализ способа устранения фп
- •Часть 8. Применение полученного ответа
- •Часть 9. Анализ хода решения
- •Основные виды конфликтов в моделях задач
- •Применение физических эффектов и явлений [32]
- •Применение химических эффектов и явлений [33]
- •3.2.5.Решение исследовательских задач
- •1. Формулировка исходной исследовательской задачи
- •2. Формулировка обращенной задачи
- •3. Поиск известных решений
- •4. Паспортизация и использование ресурсов
- •5. Поиск нужных эффектов
- •6. Поиск новых решений
- •7. Формулировка гипотез и задач по их проверке
- •8. Развитие решения
- •Литература
1.3.Типовые проектные процедуры
Проектная процедура называется типовой, если предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов. Различают проектные процедуры анализа и синтеза. Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ – в определении свойств и исследовании работы объекта по его описанию, т.е. при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.
Процедуры анализа делятся на процедуры одновариантного и многовариантного анализа. При одновариантном анализе заданы значения внутренних и внешних параметров, требуется определить значения выходных параметров объекта. Многовариантный анализ предполагает исследование свойств объекта в некоторой области параметров, т.е. требует многократного выполнения одновариантного анализа.
Процедуры синтеза делятся на процедуры структурного и параметрического синтеза. Целью структурного синтеза является определение структуры объекта – перечня типов элементов, составляющих объект, и способа связи элементов между собой в составе объекта. Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров элементов при заданных структуре и условиях на выходные параметры объекта.
На рис. 1 .1 представлена типичная последовательность проектных процедур на (k+1)-ом уровне нисходящего проектирования.
Рис.Рисунок 1.1. Типичная последовательность проектных процедур
На k-м уровне формулируются ТЗ на проектирование систем (k+1)-го уровня. Сначала выполняется синтез исходного варианта структуры проектируемой системы (k+1)-го уровня. Для оценки этого варианта создаётся модель: математическая – при автоматизированном проектировании, экспериментальная или стенд – при неавтоматизированном проектировании. После выбора исходных значений параметров элементов выполняется анализ варианта, по результатам которого становится возможной его оценка, обычно заключающаяся в проверке выполнения ТЗ. Если ТЗ выполняется, то полученное проектное решение принимается, система (k+1)-го уровня описывается в принятой форме и формулируются ТЗ на проектирование элементов (k+1)-го уровня, т.е. систем (k+2)-го уровня. Если ТЗ не выполняется, то выбирается один из возможных путей улучшения проекта.
Обычно проще всего осуществить изменения числовых значений параметров элементов. Совокупность процедур модификации параметров элементов, анализа и оценки результатов анализа представляет собой процедуру параметрического синтеза. Если модификации целенаправлены и подчинены стратегии поиска наилучшего значения некоторого показателя качества, то процедура параметрического синтеза является процедурой оптимизации.
Если параметрическим синтезом не удаётся выполнить ТЗ, то изменяют структуру. Синтезируется новый вариант структуры, и для него повторяются процедуры формирования модели и параметрического синтеза. Если не удаётся получить приемлемое проектное решение и после этого, то ставится вопрос о корректировке ТЗ, сформулированного на предыдущем этапе. Это может потребовать повторного выполнения ряда процедур k-го иерархического уровня, что и обусловливает итерационный характер проектирования.
Из рис. 1 .1 видна вложенность процедуры анализа в процедуру оптимизации (параметрического синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический. Таким образом, однократное решение задачи синтеза требует многократного решения задачи оптимизации, которая, в свою очередь, требует многократного выполнения процедуры анализа, который, будучи многовариантным, потребует многократного выполнения одновариантного анализа. Это свидетельствует о большой трудоёмкости проектирования и необходимости поиска способов сокращения затрат вычислительных ресурсов для него, что является актуальной проблемой автоматизированного проектирования. Один из путей решения этой проблемы – применение достаточно точных и сложных математических моделей и алгоритмов анализа только на завершающих итерациях синтеза. Для большинства же просматриваемых вариантов структуры при этом выполняется лишь ориентировочная оценка на основе косвенных критериев, упрощенных моделей и алгоритмов. Это позволяет без существенных затрат вычислительных ресурсов отсеять большинство неперспективных вариантов и оставить для тщательного анализа малое число вариантов.