Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

1. Понятие «Синтез». Особенности решения задач структурного синтеза…..4

   1. Подходы к решению задач структурного синтеза……………………..5

   2. Классификация задач структурного синтеза…………………………..6

   3. Особенности решения задач структурного синтеза……………………7

2. Параметрическая оптимизация в САПР……………………………………10

   1. Понятие допустимой области поиска экстремума……………………..12

   2. Классификация методов оптимизации………………………………….13

   3. Понятие поисковой оптимизации……………………………………….13

   4. Геометрическая интерпретация поисковой оптимизации……………..14

      1. Метод Циклического покоординатного спуска………………….14

      2. Метод Гаусса-Зейделя……………………………………………..14

      3. Метод параллельных касательных………………………………..15

      4. Градиентные методы………………………………………………16

Заключение…………………………………………………………………...21

Библиографический список ………………………………………………...22

Введение

Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

-сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;

-сокращения сроков проектирования;

-сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;

-повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;

-сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение этих целей обеспечивается путем:

-автоматизации оформления документации;

-информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;

-унификации проектных решений и процессов проектирования;

-повторного использования проектных решений, данных и наработок;

-стратегического проектирования;

-замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;

-повышения качества управления проектированием;

-применения методов вариантного проектирования и оптимизации.[1]

1. Понятие «Синтез», oсобенности решения задач структурного синтеза

Понятие «синтез» технического объекта в широком смыс­ле слова близко по содержанию к понятию «проектирова­ние». Задача синтеза технического объекта состоит в том, чтобы по заданному функциональному назначению объекта или по закону его функционирования получить проектное решение в виде некоторого описания проектируемого объ­екта.

Синтез технических объектов нацелен на создание новых вариантов, а анализ используется для оценки этих вариан­тов, т. е. синтез и анализ выступают в процессе проектиро­вания в диалектическом единстве.

При синтезе заранее заданы допустимый набор исполь­зуемых элементов (электрорадиоэлементов при синтезе электронных схем и т. д.), возмож­ные правила их соединения между собой и способы опре­деления по синтезированной структуре объекта функции, которую он реализует.

Под структурой объекта понимается набор составляю­щих его элементов и связей между ними. Структура опреде­ляет, как устроен объект проектирования (ЭВМ, автомати­ческая система, радиотехнический комплекс и т. д.), из каких физических частей он состоит и как эти части связаны друг с другом.

При проектировании технических объектов важное зна­чение имеет определение оптимальных вариантов структур и конструкций машин и устройств, параметров схем, режи­мов работы технологического оборудования и т. д. Под оп­тимальным будем понимать такой вариант структуры или конструкции, параметры которой удовлетворяют всем сис­темным, конструктивным, технологическим, электрическим и экономическим требованиям ТЗ, а критерий оптималь­ности, описывающий качество проектируемой структуры или конструкции, принимает наилучшее (минимальное или максимальное) значение.[2]

При оптимальном проектировании необходимо обосно­вать критерий оптимальности проектируемого объекта и оп­ределить множество показателей Θ = (θ1, ..., θn), на которые наложено множество ограничений V= (V1, ..., Vп).

Для решения задачи синтеза технических объектов вы­деляют некоторую совокупность независимых переменных Х = (x1, ..., хт).

Переменные x1, ..., хт называют переменными проектиро­вания и в зависимости от физической природы объекта про­ектирования они имеют различную интерпретацию.

Критерий оптимальности F(Х) = F (х1, ..., хт) и показа­ли θi (X) = θi (x1, ..., хт), на значения которых наложены ограничения, являются функциями независимых перемен­ных x1, ..., хт.[2]

1.1 Подходы к решению задач структурного синтеза

Задача структурного синтеза за­ключается в поиске оптимальной или рациональной струк­туры (схемы) технического объекта для реализации задан­ных функций в рамках выбранного принципа действия. Ре­зультаты структурного синтеза могут быть представлены в виде перечня элементов вместе с таблицей соединений, схемы расположения элементов с указаниями их типов, схемы алгоритмов и т. п.

Задачи структурного синтеза относят к задачам проек­тирования, наиболее сложным с точки зрения возможностей формализации. Сложность формализованного синтеза структур заключается, прежде всего, в наличии большого числа факторов, влияющих на разновидности, свойства и параметры синтезируемых структур, а также в трудностях решения задач оптимизации большой размерности при вы­сокой степени детализации описания, синтезируемых объек­тов.

Так, при структурном синтезе специализированных ЭВМ и микропроцессорных систем возникают трудности решения ряда специфичных проблем, связанных с согласованием структур и алгоритмов функционирования ЭВМ и систем с характеристиками решаемых задач. Результатами струк­турного синтеза ЭВМ являются номенклатура входящих в состав ЭВМ блоков, число блоков каждого типа, топология информационных и управляющих взаимосвязей между бло­ками, а также расписание функционирования каждого бло­ка при организации вычислительного процесса.

Большая размерность задач проектирования сложных технических систем и объектов делает целесообразным блочно-иерархический подход, при котором процесс проек­тирования разбивается на взаимосвязанные иерархические уровни. Структурный синтез составляет существенную часть процесса проектирования и также организуется по блочно-иерархическому принципу. Это означает, что синтезируется не вен сложная система целиком, а на каждом уровне в со­ответствии с. выбранным способом декомпозиции синтези­руются определенные функциональные блоки с соответст­вующим уровнем детализации.

В самом общем случае для решения задачи необходим перебор вариантов, и сокращение перебора является акту­альной проблемой. Иерархический подход уменьшает число вариантов на каждом уровне и делает решение задачи оп­ределения оптимальной структуры технического объекта реальным.[3]