Министерство образования и науки Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании(КСУП)

Программа для Преобразования модели идеального элемента в модель монолитного элемента на основе генетических алгоритмов

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

МиМАПР

Выполнили:

студент гр.584-1

___________Лощилов И.Г.

студент гр. 584-2

___________ Бибиков Т.Х.

«_____»__________2007 г.

Проверил:

доц. каф. КСУП, к.т.н.

_____________ Бабак Л.И.

«_____»__________2007 г.

ТОМСК – 2007

Реферат

Отчет по научно-исследовательской работе студентов, 51 стр., 25 рисунков, 6 источников.

Преобразование моделей, модель, генетические алгоритмы, полином, оптимизация, аппроксимация, моном, субмоном, степень, коэффициент.

В результате проделанной работы разработана программа с использованием генетических алгоритмов, которая позволяет решить задачи нахождения полиномиальной зависимости параметров модели идеального и монолитного элемента. Данный отчет содержит описание разработанной программы, используемых алгоритмов, а также результаты работы ее работы.

Федеральное агентство по образованию РФ

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)

Утверждаю

Зав. кафедрой КСУП

Шурыгин Ю.А._____________

"_____"_____________ 2007 г.

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине "Моделирование систем"

Студентам гр. 584-1\2 Лощилову Илье Генадьевичу и Бибикову Тимуру Хамитовичу

Тема: Преобразование моделей на основе генетических алгоритмов

Исходные данные к работе:

1. Разработать программу расчета коэффициентов и степеней полинома, описывающего связь между параметрами модели идеального элемента и параметрами модели монолитного элемента.

2. Решить задачу разработки пользовательского интерфейса для постановки задачи преобразования моделей и настройки формы полинома.

3. Решить задачу верификации полученных результатов.

4. Входными данными для расчета являются (на примере конденсатора и катушки индуктивности):

а) емкость идеального конденсатора C;

б) S–матрица идеального и монолитного конденсатора, рассчитанная в определенном диапазоне значений емкости и частот;

в) индуктивность идеальной катушки индуктивности;

г) S–матрица идеальной и монолитной катушки индуктивности, рассчитанная в определенном диапазоне значений индуктивности и частот.

5. Результатом работы программы являются:

а) два полинома, связывающие емкость идеального конденсатора с 2-мя значимыми параметрами монолитного конденсатора;

б) два полинома, связывающие индуктивность идеальной катушки индуктивности с 2-мя значимыми параметрами монолитной катушки индуктивности;

6. Выбор среды программирования осуществляется разработчиком.

Литература:

1. Бабак Л.И. и др. Отчет по научно-исследовательской работе «Разработка моделей, методов и программных средств для автоматизированного проектирования СВЧ монолитных интегральных схем, выполняемых по отечественной технологии». – Томск: ТУСУР, НПФ «МИКРАН»

2. Marin Golub, Andrea Budin Posavec Using genetic algorithms for adapting approximation functions.

Задание принял к исполнению _____________ Бибиков Т.Х.

Задание принял к исполнению _____________Лощилов И.Г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

Постановка задачи 9

Обзор Литературы 12

Анализ Задания 15

Описание алгоритмов программы 18

Генетические алгоритмы 18

Алгоритм работы программы 27

Описание реализации программы 34

Описание файловой системы 36

Описание программы для пользователя 41

Тестирование Программы 46

Заключение 51

Введение

В отчете по научно-исследовательской работе «Разработка моделей, методов и программных средств для автоматизированного проектирования СВЧ монолитных интегральных схем (МИС), выполняемых по отечественной технологии» [1] рассматривается методика автоматизированного проектирования СВЧ МИС на основе преобразования моделей.

Распространенный подход к проектированию СВЧ МИС состоит в следующем. Вначале выбирается или синтезируется первоначальная цепь на идеальных элементах. Затем по электрическим параметрам идеальных элементов определяются конструктивные параметры (обычно геометрические размеры) соответствующих монолитных интегральных элементов (МИ-элементов). Идеальные элементы в цепи заменяются сложными моделями МИ-элементов (например, в виде эквивалентных схем или электромагнитных моделей). После этого с целью обеспечения требуемых характеристик проводится оптимизация результирующей цепи в пространстве конструктивных параметров МИ-элементов.

Предлагаемая схема процесса автоматизированного проектирования МИС представлена на рис. 1. Вначале по требованиям к МИС выбирается или генерируется исходная цепь на идеальных пассивных элементах (цепь может включать также активные элементы, описываемые S-параметрами или эквивалентными схемами). Далее по идеальной цепи строится МИ-цепь, при этом каждый идеальный пассивный элемент заменяется моделью соответствующего МИ-элемента, учитывающей потери и паразитные явления. По известным электрическим параметрам идеальных элементов осуществляется автоматический расчет геометрических размеров МИ-элементов, эти размеры служат параметрами моделей МИ-элементов. Таким образом, параметры моделей элементов МИ-цепи оказываются связанными с величинами элементов идеальной цепи.

Кроме моделей МИ-элементов, МИ-цепь содержит также элементы, предназначенные для соединения компонентов МИС между собой, с точками входа, выхода и “землей” – например, отрезки линий передачи, тройники, заземляющие отверстия и др., которые описываются своими моделями. Для удобства идеальную цепь будем называть схемой-прототипом, а полученную путем преобразования идеальной цепи МИ-цепь – схемой, ассоциированной с идеальной цепью.

Рис. 1. Предлагаемая схема процесса оптимизации и синтеза МИС

После преобразования выполняется моделирование ассоциированной МИ-цепи и производится оценка ее характеристик. Если характеристики не удовлетворяют предъявляемым требованиям, то далее в итерационном цикле выполняются следующие действия:

при оптимизации – изменяются значения элементов идеальной цепи-прототипа;

при структурном синтезе – выбирается (генерируется) новая структура идеальной цепи – прототипа и значения ее элементов.

Реализация предложенной схемы процесса проектирования МИС требует многократного повторения процедур перехода от идеальной цепи-прототипа к МИ-цепи и моделирования МИ-цепи. Поэтому необходимо применение быстродействующих (и достаточно точных) моделей пассивных элементов МИС, а также разработка быстрых алгоритмов автоматического перехода от идеальных элементов к МИ-элементам. Последняя операция включает в себя:

расчет геометрических размеров МИ-элементов по электрическим параметрам идеальных элементов;

представление МИ-элементов точными моделями, параметрами которых служат найденные геометрически размеры.

Целью работы является разработка программы, которая позволит быстро и автоматически переходить от моделей идеальных элементов к моделям МИ-элементов. Таким образом, разработка этой программы является одним из шагов для реализации процедуры «Автоматический переход от идеальной цепи к реальной МИ-цепи с потерями и паразитными явлениями» в схеме на рис 1.