CAD CAM CAE системы

CAD-системы (сomputer-aided design —

компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации

CAM-системы (computer-aided manufacturing

—компьютерная поддержка производства) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков

САЕ-системы — (computer-aided engineering

—поддержка инженерных расчетов)

Основные задачи, решаемые CAD – CAM – CAE системами при проектировании ЭВС:

Проектирование печатных плат.

Оформление конструкторской документации.

Моделирование работы аналоговых и цифровых, а также смешанных аналого-цифровых устройств. В отношении моделирования работы устройств используется термин simulation (симулирование).

Синтез цифровых устройств на ПЛИС и моделирование их работы.

Анализ электромагнитной совместимости.

Тепловое моделирование.

Проектирование топологии БИС.

Схемотехническое и электромагнитное моделирование СВЧ устройств.

Поведенческое моделирование на уровне структурных схем.

Подготовка файлов для станков с ЧПУ и фотоплоттеров.

Математическое обеспечение САПР объединяет в себе математические модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур, используемые при автоматизированном проектировании.

Программное обеспечение САПР объединяет собственно программы и программную документацию, необходимую для эксплуатации программы.

Информационное обеспечение САПР объединяет всевозможные данные, необходимые для выполнения автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР представлено совокупностью языков, применяемых для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений.

Методическое обеспечение САПР составляют документы, характеризующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированного проектирования.

Лекция 2

Системный подход к проектированию ЭВС. Иерархия и классификация математических моделей.

Системотехника – дисциплина, в которой исследуется процесс проектирования технических систем.

Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях между собой.

Элемент – такая часть системы, представление о которой нецелесообразно подвергать дальнейшему членению при проектировании

Подсистема – часть системы, которая имеет свойства системы (большого количества элементов с большим числом взаимосвязей).

Параметр(переменная) – величина, выражающая свойство системы или ее части. Параметры подразделяются на внешние внутренние и выходные.

Векторы внутренних, выходных и внешних параметров будем обозначать X = (x1, x2, ….xn) ,

Y = (y1, y2, ….ym), Q = (q1, q2, ….qk).

Фазовая переменная - величина, характеризующая энергетическое или информационное наполнение подсистемы или элемента, но не являющаяся внутренним параметром (внутренний параметр – номинал, фазовые переменные – падение

напряжения и ток). Вектор фазовых переменных будем обозначать V=(v1, v2, ..vl).

Состояние – совокупность значений фазовых переменных для определенного момента времени.

Формы представления математических моделей.

Инвариантная форма - запись соотношений модели с помощью математического языка безотносительно к методу решения уравнений модели.

Алгоритмическая форма - запись соотношений модели и выбранного численного метода решения в форме алгоритма.

Аналитическая форма - запись модели в виде результата аналитического решения исходных уравнений модели. Обычно модели в аналитической форме представляют собой явные выражения выходных параметров как функций внешних и внутренних параметров.

Схемная форма, называемая также графической формой - представление модели на некотором графическом языке, например на языке графов, диаграмм, эквивалентных схем и т.п.

Требования к математическим моделям.

1) требование адекватности. Модель считается адекватной, если отражает заданные свойства объекта с приемлемой точностью. Точность определяется как степень совпадения значений выходных параметров модели и объекта;

2) модель должна иметь однозначное соответствие между параметрами и физическими процессами в ЭВС;

3) модель должна быть пригодна для обработки на ЭВМ;

4) модель должна быть экономична. Экономичность модели характеризуется затратами вычислительных ресурсов для ее реализации, т.е. затратами машинного времени и памяти.

Пример математической моделей на микроуровне

Нестационарное уравнение теплопроводности плоской стенки толщиной h, на поверхности которой, начиная с некоторого момента времени =0, начинает действовать источник теплоты удельной тепловой мощностью q( ). С другой поверхности стенки тепловой поток рассеивается в окружающую среду с температурой t0 по закону Ньютона при постоянном коэффициенте теплоотдачи. Будем полагать, что теплофизические характеристики не зависят от

температуры. (x, )=t(x, ) - t0