- •Министерство образования Российской Федерации
- •Введение
- •1. Принципы и структура сапр
- •1.1. Уровни проектирования
- •1.2. Классификация параметров объектов проектирования
- •1.3. Задачи проектирования
- •1.4. Стадии, аспекты и режимы проектирования
- •1.5. Компоненты сапр
- •1.6. Приципы построения комплексной сапр
- •2. Методы оптимизации
- •2.1. Постановка задачи оптимизации
- •2.2. Классификация критериев оптимальности и методов оптимизации
- •2.3. Классические методы исследования функций
- •2.4. Метод множителей лагранжа
- •Пример. Минимизировать
- •2.5. Метод куна – таккера
- •2.5.1. Условия Куна–Таккера
- •2.5.2. Необходимость условий Куна–Таккера
- •2.5.3. Достаточность условий Куна–Таккера
- •Требуется минимизировать
- •2.6. Оптимальное проектирование системы с распределенными параметрами
- •2.6.1. Вариационное исчисление
- •2.6.2. Частные случаи и примеры
- •2.7. Линейное программирование
- •2.7.1. Стандартная форма задач линейного программирования
- •2.6.2. Основы симплекс–метода
- •Из системы (2.20) при возрастании от 0 до 1 получаем новое решение:
- •Новое значение целевой функции находится по формуле
- •Относительная оценка небазисной переменной обозначается черези определяется по формуле
- •Пусть .
- •2.7.3. Целочисленное линейное программирование
- •2.8. Геометрическое программирование
- •2.8.1. Основные понятия и расчетные формулы
- •Где удовлетворяет указанным соотношениям.
- •Используя полученные выше неравенства и формулы, можно получить следующие соотношения между прямой и двойственной задачами.
- •2.8.2. Общий случай задачи гп
- •Двойственная функция этой задачи имеет вид
- •Задача 2. Пусть нужно минимизировать позином
- •2.8.3. Решение задач гп с ненулевой степенью трудности
- •3. Оптимальное проектирование
- •3.1.2. Цилиндрическая пружина кручения
- •3.1.3. Кольцевая колонна
- •3.1.4. Двутавровая балка
- •3.1.5. Колодочный тормоз
- •3.1.6. Подшипник скольжения
- •3.1.8. Анализ возможности применения метода геометрического программирования
- •3.1.8.1. Двухопорная цапфа
- •Вес маховика w и величина нагрузки на опоры с должны быть связаны неравенством
- •3.1.8.2. Стержневая конструкция
- •3.2. Расчет конструктивных элементов ракет
- •Решение
- •3.2.2. Цилиндрическая оболочка
- •3.2.3. Бак с жидкостью
- •Решение
- •3.3. Примеры апробированных задач проектирования
- •3.4. Газодинамические аспекты проектирования ракетных комплексов
- •3.5. Пример структурного синтеза зенитной пусковой установки
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Содержание
Заключение
Для определения задач по созданию САПР в ракетно-космической технике целесообразно рассмотреть стадии ее развития.
1. Применение ЭВМ для решения инженерных задач, которое осуществлялось по схеме, применяемой и сейчас для выполнения отдельных, не связанных между собой задач исследовательского характера.
Такая схема включает этапы:
- математическая формулировка задачи;
- выбор численных методов решения;
- разработка алгоритма;
- запись программы на исходном языке;
- кодирование исходных данных;
- отладка программы – обнаружение ошибок и внесение исправлений;
- решение задачи;
- обработка результатов – построение графиков, гистограмм, таблиц, чертежей и других подобных документов.
2. Разработка математических моделей, методов и алгоритмов, уже в достаточной степени учитывающих возможности ЭВМ и позволяющих достичь новых результатов в точности, универсальности, степени оптимальности полученных результатов.
На этом этапе разработаны единые подходы к получению ММ для целых классов объектов, и следствие универсализации постановки задач заключается в том, что программа автоматического получения уравнений одинакова для всего класса объектов и потому составляется один раз, а используется многократно многими инженерами в различных ситуациях. Однако используемые при этом технические средства и программное обеспечение еще не были объединены в единую проектирующую систему.
3. Системный подход к решению проблем проектирования с помощью ЭВМ.
Составные части САПР разрабатываются с учетом специфики задач и условий технического проектирования. Удобство использования ЭВМ обеспечивается за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и наличия библиотек со специфическими характеристиками ММ. В САПР решаются не отдельные задачи, а большинство имеющих смысл последовательностей задач.
Анализ достигнутых результатов позволяет сформулировать основные направления развития САПР в отрасли для удовлетворения требований к совершенству процесса проектирования:
по повышению качества:
- на стадии разработки технических предложений добиться точности определения проектных параметров не ниже 1 – 2 % (вместо имевшихся 5 %) по отношению к основным тактико-техническим характеристикам;
- на основе построения для каждой стадии проектирования усложненных моделей, учитывающих новые физические явления или отражающих более глубокое взаимовлияние параметров, обеспечить решение принципиально новых проектных задач и лучшую оптимизацию конструкции за счет увеличения числа параметров;
- увеличить возможное количество просматриваемых проектных решений и создать методы, формализующие творческий процесс синтеза новой или модернизируемой конструкции;
по сокращению сроков разработки:
- свести к минимуму рутинную работу, связанную с обработкой различной информации и документированием результатов расчетов;
- разработать на основе экспериментальных данных модели сложных процессов (аэрогазодинамических, динамических и т.п.), характеризующиеся малым временем расчета;
- заменить, по возможности, экспериментальную отработку образца, его узлов и агрегатов математическим или аналого-цифровым моделированием.
Перечисленные требования необходимо принять в качестве исходных при составлении технического и рабочего проектов САПР образцов ракетно-космической техники. Дальнейшая программа работ по созданию САПР РК должна включать следующее.
1. Внедрение современного технического обеспечения, исключающего интерфейсные проблемы и приспособленного к наращиванию памяти, комплектации с широким набором периферийных устройств, объединению функций и мощностей ЭВМ. Это позволит, например, формировать банки данных большого объема.
2. Разработка полной и обоснованной постановки задачи о формировании комплексной системы автоматизации проектирования образцов новой техники. Для этого необходимо определить структуру САПР, предусматривающую централизацию управления выбором проектных решений и исходными данными с одновременным обеспечением широкого доступа к пакетам программ со стороны специалистов. Кроме того, необходимо разработать проблемные методы и модели автоматизации проектирования, включая методики проектирования банков данных, построения диалога и управления объединением модулей и исходными данными для образования рабочих программ, соответствующих смыслу решаемых задач.
3. Осуществление программного обеспечения САПР, позволяющее автоматизировать наиболее важные стадии проектирования образцов, предоставить в распоряжении исследователя широкий набор прикладных программ, ранжированных по точности используемых физических моделей и полноте взаимосвязи параметров, а также различные методы оптимизации и процедуры проектных параметров по исследуемым объектам.
Перечисленные перспективные работы определяют задачи студентам не только как будущим специалистам проектно-конструкторских подразделений, но и как руководителям организаций, занимающихся созданием новых РК.