Файл: САПР СУПЕР.doc

Оптимизация – определение наилучших в том или ином смысле значений параметров выходных характеристик путем целенаправленного изменения внутренних параметров устройства. Представление о наилучшем решении формализуется в виде целевой функции, которая в точке наилучшего решения имеет экстремум и зависит от некоторой совокупности внутренних параметров, называемых параметрами управления. Способ изменения параметров управления определяется конкретным алгоритмом оптимизации. В качестве параметров управления следует выбирать такие, значение которых легко изменять и контролировать в процессе производства.

Результатом выполнения процедуры оптимизации является выбор наилучшего проектного решения. Если это решение удовлетворяет ТЗ, то на этом проектирование заканчивается, если нет, то происходит возврат на предыдущую процедуру (оптимизацию) с иначе сформулированным критерием или иным методом поиска экстремума целевой функции.

В том случае, когда невозможно применение иного метода поиска оптимального решения приходится возвращаться на процедуру анализа, чтобы попытаться найти иную область работоспособности объекта, если это не удается, то повторяется выполнение двух последних процедур, если нет, то следует подняться на процедуру синтеза, чтобы начать решение проектной задачи заново.

Если же не удается создать структуру изделия, которая обеспечивает удовлетворение требований ТЗ, то возвращаются на этап его разработки и проводят корректировку этого документа. В случае нецелесообразности внесения изменений в ТЗ процесс проектирования также завершается, но с отрицательным результатом.

1.8. Стадии проектирования

Проектирование систем управления представляет собой сложный, трудоемкий и длительный процесс. Этот процесс укрупненно представлен схемой, показанной на рис. 1. Этапы проектирования связаны двухсторонними стрелками. Это указывает на то, что этапы могут повторяться, Иными словами, процесс проектирования является итеративным, т.е. повторяющимся.

Приведенная схема предельно упрощена. В действительности процесс проектирования систем является многосвязным. Каждый последующий этап связан с предыдущим обратными связями. Каждый последующий этап связан с предыдущим обратными связями.

В процессе проектирования неоднократно принимаются решения. Принятие решения является одним из определяющих моментов проектирования систем. Особенно важно правильное решение на начальных трех этапах, поскольку они в значительной степени определяют качество проекта и разрабатываемой системы. Приведенные на рисунке этапы процесса проектирования обычно группируются в рамках более общих этапов или стадий проектирования систем управления.

Процесс проектирования сложных систем развивается во времени, проходя несколько стадий. Выделяют стадии технического задания (ТЗ), научно-исследовательских работ (НИР), ТЗ на опытно-конструкторскую работу (ОКР), испытаний и внедрений.

На стадии технического задания, на основании изучения потребностей общества в получении новых изделий, научно-технических достижений промышленности, имеющихся ресурсов, определяют назначение, основные принципы построения технического объекта и формулируют ТЗ на проектирование объекта.

Если к началу проектных работ необходимо получение новых научных знаний, то проводят НИР. Эти работы подразделяются на фундаментальные, в которых открываются неизвестные свойства природы; поисковые, в которых исследуются возможности применения открытых свойств для получения нужного технического эффекта; прикладные, в которых доказывается принципиальная работоспособность объекта с недостаточно высокими характеристиками. Достижение нужного значения выходных параметров – задача стадии ОКР. Стадия НИР может быть пропущена, если для решения задачи проектирования нет необходимости в новой информации исследовательского характера.

После проведения НИР проводится уточнение ТЗ и формулируется ТЗ на ОКР. Стадия ОКР проводится в четыре этапа: техническое предложение, эскизный, технический, рабочий проекты.

Глава 2. Основы теории сапр

2.1.Определение сапр

Система автоматизированного проектирования (САПР) – организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимодействующего с подразделениями проектной организации и выполняющая автоматизированное проектирование.

САПР объединяет технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и информационно-справочной базы.

Автоматизация проектирования – это такой способ разработки проекта, когда проектные процедуры и операции осуществляются разработчиком изделия при тесном взаимодействии с ЭВМ. Автоматизация проектирования предполагает систематическое использование средств вычислительной техники при рациональном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и обоснованном выборе методов машинного решения задачи.

Основное преимущество машинных методов проектирования состоит в уменьшении числа дорогостоящих натуральных экспериментов, и заменой их экспериментами на математических моделях объектов проектирования с использованием ЭВМ. Математические модели при этом должны удовлетворять ряду требований: универсальности, адекватности, точности, экономичности.

2.2. Обеспечение и подсистемы сапр

Структурные элементы САПР можно сгруппировать по видам обеспечения автоматизированного проектирования.

Таких обеспечений семь:

- техническое,

- программное,

- информационное,

- лингвистическое,

- математическое,

- методическое,

- организационное.

Первые пять видов обеспечений далее рассмотрены подробнее, здесь кратко остановимся на двух последних.

Методическое обеспечение САПР составляют входящие в ее состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации, характеризующие состав и правила выбора средств автоматизированного проектирования. При этом, документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Документы методического обеспечения носят в основном инструктивный характер.

Организационное обеспечение САПР включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизированного проектирования.

Взаимосвязанная совокупность программного, информационного и методического обеспечения, предназначенная для получения законченного проектного решения или выполнения унифицированных процедур, называется программно-методическим комплексом (ПМК).

В последнее время программно-методические комплексы (ПМК) САПР включают, наряду с программами и базами данных, комплекты документации, являющейся частью методического обеспечения САПР.

Допускается более широкое использование понятия методического обеспечения, при котором под методическим обеспечением понимается совокупность математического, лингвистического обеспечения и названных документов, реализующих правила использования средств проектирования.

По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие. Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач. Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и вывод полученных в них результатов.

2.3. Принципы построения сапр

САПР выполняет автоматизированное проектирование на всех или отдельных этапах проектирования объектов и их составных частей. Создавая САПР и ее подсистемы, необходимо руководствоваться принципами: взаимодействия человека и ЭВМ, системного единства, комплексности, совместимости, информационной согласованности, типизации, развития, открытости.

Одним из принципов построения и эксплуатации САПР является тесное взаимодействие человека и ЭВМ, т.е. САПР – это человеко-машинная система. Человек должен решать в САПР задачи, формализация которых не достигнута, и задачи, которые решаются человеком на основе эвристических способностей более эффективно, чем на современной ЭВМ.

Принцип комплексности САПР означает, что автоматизация должна охватывать большую часть уровней проектирования, так как совершенствование проектирования на одном из уровней при сохранении старых форм проектирования на соседних уровнях оказывается мало эффективным.

Принцип системного единства обеспечивает целостность системы при проектировании отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом.

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытую систему в целом.

Принцип информационной согласованности означает, что все или большинство последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами. Две программы являются информационно согласованными, если все те данные, которые представляют собой объект переработки в обеих программах, входят в числовые массивы, не требующие изменений при переходе от одной программы к другой. Так, информационные связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут исходными данными для другой задачи.

Принцип типизации ориентирует на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР и модифицируются по мере необходимости. Создание САПР с учетом принципа типизации должно предусматривать разработку базового варианта комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП) и его компонентов, а также модифицирование КСАП и его компонентов на основе базового варианта.