- •Понятие проектирования
- •Стадии проектирования
- •Типовые проектные процедуры: структурный синтез
- •Типовые проектные процедуры: параметрический синтез
- •Типовые проектные процедуры: процедура анализа
- •Цели создания сапр
- •Оптимальное проектирование с использованием сапр
- •История развития систем автоматизации проектирования. Развитие инженерного мышления
- •История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизация проектирования вычислительных машин и электронных схем
- •История развития систем автоматизации проектирования. Автоматизированное проектирование в машиностроении
- •Системы автоматизированного проектирования: определение, назначение
- •Принципы создания систем автоматизированного проектирования
- •Взаимосвязь сапр с другими ас
- •Структура и виды обеспечения сапр
- •Классификация сапр
- •Лингвистическое обеспечение сапр: определение, назначение, состав
- •Лингвистическое обеспечение сапр: языки программирования и проектирования
- •Требования, предъявляемые к техническому обеспечению сапр
- •Структура технического обеспечения сапр
- •Информационное обеспечение сапр
- •Структура программного обеспечения сапр
- •Требования, предъявляемые к программному обеспечению сапр
- •Математическое обеспечение сапр: определение, назначение, состав
- •Требования, предъявляемые к математическому обеспечению сапр: универсальность, надежность
- •Требования, предъявляемые к математическому обеспечению сапр: точность, экономичность.
- •Сущность и история развития математического моделирования
- •Этапы математического моделирования
- •Построение математических моделей на основе фундаментальных законов природы
- •Построение математических моделей на основе вариационных принципов
- •Применение аналогий при построении математических моделей
- •Иерархический подход к получению математических моделей
- •Нелинейность математических моделей
- •Этапы создания математической модели
- •Современное состояние рынка сапр. Тенденции развития сапр
- •Архитектура и характеристики современных сапр: AutoCad
- •Архитектура и характеристики современных сапр: Autodesk Inventor
- •Архитектура и характеристики современных сапр: ansys
- •Способы интеграции приложений
- •Способы интеграции приложений: передача файла, общая база данных
- •Способы интеграции приложений: удаленный вызов процедуры, обмен сообщениями.
- •Интеграция cad и сам
- •Стандарты обмена данными между сапр
- •Форматы iges, dxf, step
- •Использование механизмов ole и com в сапр
-
Требования, предъявляемые к математическому обеспечению сапр: точность, экономичность.
Точность. Для большинства компонентов МО важным свойством является точность, определяемая по степени совпадения расчетных и истинных результатов. Алгоритмически надежные методы могут давать различную точность. И лишь в тех случаях, когда точность оказывается хуже предельно допустимых значений или решение вообще невозможно получить, говорят не о точности, а об алгоритмической надежности.
В большинстве случаев решение проектных задач характеризуется:
-
совместным использованием многих компонентов МО, что затрудняет определение вклада в общую погрешность каждого из компонентов;
-
векторным характером результатов (например, при анализе находят вектор выходных параметров, при оптимизации - координаты экстремальной точки), т.е. результатом решения является значение не отдельного параметра, а многих параметров.
В связи с этим оценка точности производится с помощью специальных вычислительных экспериментов. В этих экспериментах используются специальные задачи, называемые тестовыми.
Экономичность (Вычислительная эффективность) определяется затратами ресурсов, требуемых для реализации модели. Поскольку в САПР используются математические модели, далее речь пойдет о характеристиках именно математических моделей, и экономичность будет характеризоваться затратами машинных времени и памяти.
Универсальные модели и методы характеризуются сравнительно большим объемом вычислений, растущим с увеличением размерности задач. Поэтому при решении большинства задач в САПР затраты машинного времени Tм значительны. Обычно именно Tм являются главным ограничивающим фактором при попытках повысить сложность проектируемых на ЭВМ объектов и тщательность их исследования. Поэтому требование экономичности по Tм - одно из основных требований к МО САПР.
При использовании в САПР многопроцессорных ВС уменьшить время счета можно с помощью параллельных вычислений. В связи с этим один из показателей экономичности МО - его приспособленность к распараллеливанию вычислительного процесса.
В САПР целесообразно иметь библиотеки с наборами моделей и методов, перекрывающими потребности всех пользователей САПР.
Затраты памяти являются вторым после затрат машинного времени показателем экономичности МО. Они определяются длиной программы и объемом используемых массивов данных. Несмотря на значительное увеличение емкости оперативной памяти в современных ЭВМ, требование экономичности по затратам памяти остается актуальным. Это связано с тем, что в мультипрограммном режиме функционирования ЭВМ задача с запросом большого объема памяти получает более низкий приоритет и в результате время ее пребывания в системе увеличивается.
Улучшить экономичность по затратам оперативной памяти можно путем использования внешней памяти. Однако частые обмены данными между оперативной памятью и внешней могут привести к недопустимому росту Tм.
-
Сущность и история развития математического моделирования
Сущность этой методологии состоит в замене исходного объекта его «образом» — математической моделью — и дальнейшем изучении модели с помощью реализуемых на компьютерах вычислительно-логических алгоритмов.
Элементы математического моделирования использовались с самого начала появления точных наук.
Второе «рождение» этой методологии пришлось на конец 40-х—начало 50-х годов XX века и было обусловлено по крайней мере двумя причинами. Первая из них — появление ЭВМ (компьютеров), хотя и скромных по нынешним меркам, но тем не менее избавивших ученых от огромной по объему рутинной вычислительной работы.
Вторая — беспрецедентный социальный заказ — выполнение национальных программ СССР и США по созданию ракетно-ядерного щита, которые не могли быть реализованы традиционными методами. Математическое моделирование справилось с этой задачей: ядерные взрывы и полеты ракет и спутников были предварительно «осуществлены» в недрах ЭВМ с помощью математических моделей и лишь затем претворены на практике.
Сейчас математическое моделирование вступает в третий принципиально важный этап своего развития, «встраиваясь» в структуры так называемого информационного общества. Впечатляющий прогресс средств переработки, передачи и хранения информации отвечает мировым тенденциям к усложнению и взаимному проникновению различных сфер человеческой деятельности. Без владения информационными «ресурсами» нельзя и думать о решении все более укрупняющихся и все более разнообразных проблем, стоящих перед мировым сообществом. Однако информация как таковая зачастую мало что дает для анализа и прогноза, для принятия решений и контроля за их исполнением. Нужны надежные способы переработки информационного «сырья» в готовый «продукт», т. е. в точное знание.
История методологии математического моделирования убеждает: она может и должна быть интеллектуальным ядром информационных технологий, всего процесса информатизации общества.
Технические, экологические, экономические и иные системы, изучаемые современной наукой, больше не поддаются исследованию (в нужной полноте и точности) обычными теоретическими методами. Прямой натурный эксперимент над ними долог, дорог, часто либо опасен, либо попросту невозможен, так как многие из этих систем существуют в «единственном экземпляре». Цена ошибок и просчетов в обращении с ними недопустимо высока. Поэтому математическое (шире — информационное) моделирование является неизбежной составляющей научно-технического прогресса.