49. Общая характеристика программы pSpice Optimizer,область её применения, решаемые задачи

В пакете OrCAD параметрическая оптимизация выполняется методом наискорейшего спуска путем взаимодействия модуля PSpice Optimizer с графическим редактором схем (PSpice Schematics или OrCAD Capture), программой моделирования PSpice и постпроцессором Probe.

Критерий оптимизации — обеспечение заданного значения целевой функции при выполнении ряда линейных и нелинейных ограничений. 

Оптимизация проводится автоматически или интерактивно до полного удовлетворения условий, заданного пользователем. Поддерживает оптимизацию с нелинейными целевыми функциями.

PSpice Optimizer может использоваться для оптимизации проектов,отвечающие следующим критериям:

-проект должен быть промоделировал в PSpice

-компонент в проекте должен иметь переменные параметры, каждый из которых относится к намеченной цели работы.

Optimizer не может использоваться для:

-оптимизации цифровых проектов

-проектов, в которых схема имеет несколько состояний и небольшие изменения некоторых элементов являются причиной изменения состояния.

Optimizer решает 4 вида задач:

1.Безусловная минимизация(уменьшается значения единственной цели(обьекта))

2.Условная минимизация(уменьшает значения единственной единственной цели при удовлетворении одного или нескольких ограничений.

3.Безусловные наименьшие квадраты(уменьшают сумму квадратов индивидуальных ошибок)

4.условные наименьшие квадраты(уменьшают сумму квадратов индивидуальных ошибок для установления цепей при удовлетворении одного или нескольких ограничений)

Все 4 случая предполагают простые связанные ограничения, т.е. верхние и нижние границы для всех параметров.

Параметр может:

-представлять значения компонентов(т.е. номинал элемента)

-представлять значения св-ва компонента(потенциометр, т.е. его положения движка)

-участвовать в выражениях, использующих определенные значения компонета или св-в

-быть параметром модели(ток насыщения в диоде)

Optimizer в расширенном анализе использует 4типа сложных процессоров:

1.Least Squares Quadratic – сходится на оптимальном решении

2.Modifient Least Squares Quadratic(MLSQ) этот процессор использует и ограничения, и безусловные алгоритмы минимизации, которые позволяют ему оптимизировать цепи, вводя нелинейные ограничения, выполняют оптимизацию быстрее, чем предыдущий

3. random – процессор беспорядочно выбирает значения в пределах указанного диапазона и отображает ошибки несоответствий, а также параметры хронологии

4.Descreat использ вконце цикла оптимизации для округления значений компонента к значениям соответствующим стандартным рядам номиналов компонентов

В цикле оптимизации используется комбинация этих процессоров

Процессоры имеют следующие преимущества:

-MLSQ быстро сходится на оптимальном решении

-random рекомендуется использовать для выбора оптимальной точки, которая избегает попадания в местные(локальные) минимумы, когда есть проблема сходимости

- Descreat выбирает допустимые значения компонента и выполняет моделирования ещё один раз с выбранными значениями, соответственно стандартному ряду номиналов

Рекомендуется выполнять параметрическую оптимизацию в 2 этапа:

1. сначала проведём статические испытания по методу Монте Карло, варьируя параметры в широких пределах

2. по результатам определим несколько экстремумов в окрестности каждого выполнялась оптимизация с помощью PSpice Optimizer

Другой способ провести несколько циклов оптимизации, выбирая различные нач. значения параметров.

Оптимизация- процесс точной настройки работы схемы путем вариации её параметров до достижения заданного значения глобальной целевой функции.

Критерий оптимизации- обеспечения заданного значения целевой функции при выполнении ряда линейных и нелинейных ограничений.

Виды оптимизации:

1.без ограничений (вычисления экстремума 1условной функции)

2. при ограничениях(вычисления экстремума 1условной функции при выполнении одного или нескольких неравенств)

3. минимизация по методу наименьших квадратов

PSpice Optimizer может оптимизировать схему содержащую до 8 варьирующих параметров!!

Спецификация- описание глобальной целевой функции с помощью локальной и оптимальной

В PSpice Optimizer сущ. 2 вида спецификаций:

1.внутренняя, состоит из условных функций заданных своими значениями и неравенств, заданных в виде допустимых пределов

2.внешняя, состоит из результатов измерений, заданных в виде внешнего файла.

Глобальная целевая функция – функция значения которой является мерой соответствия реального режима схемы, желаемому

В качестве глобальной целевой функции может выступать:

-одноточечная trace – функция

- локальная целевая функция

-выражения программы PSpice Optimizer

Принцип работы PSpice Optimizer(алгоритм):

Создаётся схема, оптимизируемого устройства. После задания параметров в меню Analysis в пункте Setup открывают диалоговое окно для вида анализа и диапазона измерения текущей переменной

В PSpice Optimizer задаются критерии оптимизации. Значения целевых функций рассчитываемых с помощью Probe, целевые функции Probe позволяют рассчитывать мин и мах функции, расстояние(временной отрезок) между выделенными точками, Полосу пропускания

Для разных целевых функций можно задавать разные виды анализа. В ряде задач имеются возможность задавать желаемый вид характеристики в табличном виде.