тематическое и техническое обеспечение САПР Математическое обеспечение САПР объединяет в себе математ

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Математическое и техническое  обеспечение САПР

Математическое обеспечение САПР объединяет в себе математические модели проектируемых объектов, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур, используемые при автоматизированном проектировании. Элементы математического обеспечения в САПР чрезвычайно разнообразны. К ним относятся: принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановка экспериментальных задач, поиск экстремума и т.д. Математическое обеспечение зависит от специфики предметных областей проектируемых объектов. Форма представления математического обеспечения также довольно разнообразна, но его практическое использование происходит после реализации в программном обеспечении.

Математическая модель (ММ) технического объекта – система математических объектов (чисел, переменных матриц, множеств и т.п.) и отношений между ними, отражающая некоторые св-ва технического объекта. При проектировании используют ММ, отражающие св-ва объекта, существенные с позиции инженера.

Среди св-в объекта, отражаемых в описаниях на определенном иерархическом уровне различают св-ва систем, элементов систем и внешней среды, в которой должен функционировать объект. Количественное выражение этих св-в выражается с помощью величин называемых параметрами.

Параметры бывают: выходные внутренние и внешние.

Выходные параметры – величины характеризующие свойства системы;

Внутренние параметры – величины характеризующие св-ва элементов системы;

Внешние параметры – величины характеризующие св-ва внешней среды.

Для решения задач структурной и параметрической оптимизации необходимо иметь модель оптимального проектирования.

Предположим, что проектируемый объект (например, мясокомбинат) характеризуется некоторой совокупностью параметров (оптимальный ассортимент и объем выпуска продукции, максимальная прибыль, рациональный выбор оборудования, съем продукции с единицы площади, себестоимость продукции, рациональное использование сырья и энергии и др.). Из этой совокупности выделим такие параметры, которые оказывают непосредственное влияние на качество проектируемой системы, а именно: их изменение ведет к монотонному изменению (ухудшению или улучшению) качества системы. Эти параметры  назовем показателями качества и обозначим буквой qi(i=I, S).

Все остальные параметры совокупности  отнесем к разряду варьируемых параметров системы и обозначим их буквой xj (j=l,m). Координаты вектора х — {х1, х2,…хm} можно варьировать, изменяя внутреннюю структуру построения производственной системы, а следовательно, и ее качественные характеристики qi т. е qi-=(х"). Выбор конкретных значений х из некоторой области D характеризует допустимый проектный вариант построения системы.

При такой формализации показатели качества qi,• называются критериями эффективности проектных решений, или критериями оптимизации.

Когда вектор q имеет одну координату, то это задача скалярного оптимального проектирования. В этом случае критерием оптимизации может быть получение максимальной прибыли либо рациональное использование ресурсов. Тогда область допустимых решений D представляет собой область определения критерия оптимизации, и в зависимости от его конкретных свойств и функций, входящих в ограничения, указанная задача относится к тому или иному типу задач математического программирования. Эта задача решается с помощью специальных численных методов.

При выборе критериев оптимизации модели проектирования необходимо учитывать директивные показатели, которые устанавливаются конкретным техническим заданием. Например, при проектировании технологической части такими показателями являются ассортимент продукции, годовые объемы выпуска продукции по каждому виду, планируемые проценты потерь и отходов в производстве и др.

В качестве критериев оптимизации технологической части в этом случае

могут быть:

удельные приведенные затраты;

себестоимость продукции;

расход сырья на единицу продукции;

коэффициент использования оборудования;

точность технологического процесса;

уровень механизации и автоматизации технологических операций;

съем продукции с 1 м2 площади;

экологическая безопасность;

безопасность труда;

рациональное использование вторичного сырья.

При решении задач оптимизации можно применять системы динамического программирования.

Процедура поиска оптимального проектного решения методом динамического программирования, как правило, состоит из двух шагов. На первом шаге производится поэтапный поиск условно-оптимальных решений, на втором — принимается окончательное глобальное решение. В основе первого шага лежит принцип оптимальности Беллмана, состоящий в следующем: каково бы ни было состояние системы после проведения какого-то числа этапов поиска, мы должны выбрать решение на ближайшем этапе так, чтобы оно в совокупности с оптимальным решением на всех последующих этапах приводило бы к минимизации функции качества на всех оставшихся этапах, включая данный. Процесс поиска условно-оптимальных решений обычно проводится от последнего этапа к первому, так как только на последнем этапе можно выбрать проектное решение так, чтобы оно обеспечило минимум Целевой функции качества.

При использовании ЭВМ такая система позволяет получить оптимальные проектные решения для комбинаторных задач с поэтапным анализом возможных вариантов (например, для задач выбора типа оборудования в технологической части), в которых на каждом этапе возможно принятие нескольких решений. В этом случае методы динамического программирования исключают необходимость в переборе возможных решений.

Для разработки моделей оптимального проектирования используют случайный поиск с локальной оптимизацией, обеспечивающий поэтапную оптимизацию проектного решения.  Для ускорения поиска решений вносят  дополнителъные ограничения, обеспечивая этим поиск наперед заданного числа  эффективных проектных вариантов.

 Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение делится на группы средств программной обработки данных, подготовки и ввода данных, отображения и документирования, архива проектных решений, передачи данных.

Средства программной обработки данных представляются процессорами и запоминающими устройствами, т.е. устройствами ЭВМ, в которых реализуются преобразования данных и программное управление вычислениями. Средства подготовки, ввода отображения и документирования данных служат для общения человека с ЭВМ. Средства архива проектных решений представлены внешними запоминающими устройствами. Средства передачи данных используются для организации связей между территориально разнесенными ЭВМ и терминалами (конечными пунктами).

Для проведения автоматизированного проектирования необходимы соответствующие технические средства (ТС), обеспечивающие подготовку и ввод исходных данных, программную обработку, отображение и документирование данных, хранение различной информации и ведение архивов проектных решений, диалоговый режим выполнения проектных процедур и др. Комплекс таких средств (КТС) определяет техническое обеспечение САПР.

Структурно КТС САПР строятся в виде одноуровневых, двухуровневых и трехуровневых систем.

Одноуровневые системы КТС имеют ограниченные возможности и, как правило, используются для решения отдельных несложных задач автоматизированного проектирования. К таким системам относятся рабочие места проектировщиков (РМП), создаваемые на базе микро-ЭВМ и персональных ЭВМ, автоматизированные рабочие места проектировщиков (АРМ) и инженерные рабочие станции (ИРС), создаваемые на базе мини-ЭВМ.

Для повышения эффективности использования КСАП создают многотерминальные АРМ, которые получили название инженерные рабочие станции (ИРС).

Двухуровневые системы КТС САПР служат для решения более сложных задач автоматизированного проектирования. На верхнем уровне находится центральный  центральный вычислительный комплекс, на нижнем — автоматизированные рабочие места.

Если организовать сеть ЭВМ, то система будет называться трехуровневой.

Двух- и трехуровневые структуры используются, как правило, при проектировании сложных технических объектов.

Математическое обеспечение САПР реализуется в соответствии с программными разработками и является важным самостоятельным разделом проектирования, имеющим безусловные перспективы и являющимся основой разработки и оптимизации задач проектирования.

PAGE  4

1. Политика СССР и Франции в период странной войны
2. Повтори цепочки слогов со звуком [ж]
3. Шпаргалка по праву
4. Театральные взгляды Б. Брехта
5. 2013р МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ для виконання звіту з технологичної практики
6. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук Миколаїв ~ Дис
7. . Общие понятия о памяти Память ~ форма психического отражения заключающаяся в закреплении сохранении и п
8. S5 СМ. Парасимпатические образования ствола представлены ядрами ЧМН- мезенцефальный отдел ~ парасимпатическ.
9. Тема- Підбір обезпилуючого обладнання
10. 175 Бюджетного кодекса РФ государственный и финансовый контроль осуществляют органы созданные законодател
11. Контрольная по русскому языку
12. і. Батько письменника служив у козачій частині звідки повернувся покаліченим після російськояпонської війн
13. Л. Ткаченко Рецензент- Методические указания посвящены правилам составления поясни
14. Современные теории мотивации и исполнение их элементов в отечественной науки и практик
15. 99 ’83 Введены в действие с 01
16. це активне цілеспрямоване опосередковане і узагальнене відображення навколишньої дійсності у свідомост
17. Художественные средства в изображении образа Коробочка - одна из мертвых душ
18. Задание- Указать один из вариантов ответа с ошибкой в образовании формы слова
19. тема ГОСУДАРСТВЕННЫЙ БЮДЖЕТ ФРАНЦИИ Финансовая система Франции многозвенна но отличается высокой степ
20. будь то гражданская или религиозная; она просто регистрирует влияние различных людей на жизнь индивидуума

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе