МУ к ДЗ - Формальное представление схем электрических принципиальных для решения задач (1065422), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При этом связи между отдельными конструктивными элементами могут носить механический, электрический, электромагнитный и тепловой характер. Основные задачи конструирования: 1) Выбор системы конструктивных элементов, принципов компоновки элементов в конструктивные узлы высшей сложности, технологических способов реализации соединений; 2) Компоновка узлов различного уровня сложности узлами низшего уровня модульности; 3) Размещение элементов в конструктивном объеме узлов более высокого уровня модульности; 4) Трассировка межсоединений; 5) Разработка конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД.
Целесообразность использования ЭВМ диктуется следующим: 1) анализом большого числа вариантов для выбора решения, удовлетворяющего ТЗ; 2) сложными интерактивными связями как отдельных задач конструкторского проектирования между собой, так и всего этапа проектирования (сквозная автоматизация); 3) многократными проверками разрабатываемой технической документации из-за возможных ошибок в процессе проектирования; 4) повторным решением этих задач при изменении отдельных конструктивных и технологических параметров узла.
Основная цель технологического проектирования — разработка технологии, оценка технологичности и составление технологической документации, необходимой для организации производства изделий. В результате рассмотрения основных этапов проектирования ЭА и возможностей их автоматизации можно сделать следующие выводы.. На первых двух этапах проектирования (системном и схемотехническом) большая часть решаемых задач носит ярко выраженный творческий характер. При этом в работе участвует, как правило, небольшое число специалистов высокой квалификации. Влияние полученных решений на основные показатели разрабатываемой ЭА велико. ЭВЬ1 на данных этапах применяют главным образом для анализа и контроля выполненной специалистом работы.
Технический этап проектирования характеризуется большей трудоемкостью и, следовательно, большим количеством разработчиков. Решаемые на данном этапе задачи являются в основном «рутинными» и по своей природе хорошо формализуются, что благоприятствует использованию ЭВМ при проектировании. Поэтому наиболее широкое развитие получили системы, предназначенныв для решения задач конструкторского проектирования ЭА, так как именно в этой области эффективность внедрения САПР оказалась максимальной.
2. Формальная постановка задач при конструкторском проектировании Конструкторское проектирование является одним из наиболее трудоемких и ответственных этапов всего процесса проектирования сложной ЭА, имеющей многоуровневоеиерархическоеделение. При проектировании таких устройств постановка и решение задачи структурной оптимизации сталкиваются с трудностями: слишком большое число переменных, которые на разных уровнях имеют неравноценное влияние на обобщенный критерий качества, что, в свою очередь, снижает эффективность поиска оптимального решения. Указанные затруднения можно преодолеть делением проектно-конструкторских задач на несколько уровней.
В этом случае элементы ~1+1)-го уровня рассматриваются как некоторое устройство с соответствующим делением на сборочные единицы 1-го уровня (рис. 2.1). Ведущим принципом конструирования ЭА является применение функционально-узлового (модульного) метода проектирования, предусматривающего выделение конструктивных узлов (модулей) различной степени сложности. Иными словами конструкция ЭА представляет собой структуру, в которой узлы низшего уровня модульности объединяются в узлы высшего уровня.
Для автоматизации процесса проектирования в первую очередь необходима высокая унификация узлов проектируемой ЭА, так как состав и последовательность задач, решаемых при конструкторском проектировании, определяются делением устройства на конструктивные единицы (блоки). Представление устройства в виде совокупности блоков разного уровня определяет формальную структурную модель конструкции ЭА, в которой каждый блок содержит блоки нижних уровней модульности. Таким образом, конструктивное деление устройства ЭА обладает иерархией.
Блок 1уровля — конструктивно законченная схема, в которой невозможно выделить элементы, не нарушив целостности конструкции. Блок 11 уровня — типовой элемент замены (ТЭЗ) — основная конструктивная единица, служащая для электрического объединения блоков 1 уровня на монтажной плате. Блок Шуровня — панель, объединяющая ТЭЗы.
Блок Л'уровня — рама, на которой размещаются панели. Блок $'уровня — стойка, объединяющая несколько рам и дополнительных устройств. Устройство ЭА Уров ены+ Анализ технических объектов — это изучение их свойств; при анализе не создаются новые объекты, а исследуются заданные. Синтез технических объектов нацелен на создание новых вариантов, а анализ используется для оценки этих вариантов, т.е. синтез и анализ выступают в процессе проектирования в диалектическом единстве. Для дискретных объектов задача синтеза является задачей определения структуры. Если среди вариантов структуры ищется не всякий приемлемый вариант, а наилучший, то такую задачу синтеза называют структурной оптимизацией.
Расчет внутренних параметров, оптимальных с позиций некоторого критерия при заданной структуре объекта, называют параметрической оптимизацией. Параметрическая оптимизация — это определение таких значений внутренних параметров Х, при которых некоторая функция р(х), называемая целевой функцией, принимает экстремальное значение. К определяемым при оптимизации внутренним параметрам может относиться только часть параметров элементов, называемых управляемыми параметрами. Чтобы улучшить свойства объекта, следует оптимизировать целевую функцию по критерию максимума. Поэтому необходимо изменять те управляемые параметры, которые существенно влияют на целевую функцию. 4. Схема процесса проектирования На каждом уровне процесс проектирования представляется как решение совокупности задач.
[3) Этот процесс иллюстрируется схемой (рис. 4.1). Разработка сборочной единицы по предъявленному ТЗ начинается с синтеза структуры. Исходный вариант структуры генерируется, а затем оцениваетс$ с позиций удовлетворения условий работоспособности. Для каждого варианта структуры предусматривается оптимизация параметров, поскольку оценка должна выполняться при оптимальных или близких к оптимальным значениях внутренних параметров. В свою очередь, оптимизация осуществляется путем многократного анализа. Если для некоторого варианта структуры достигнуто выполнение условий работоспособности с заранее оговоренным запасом, то задача синтеза считается решенной; результаты проектирования блока оформляются в виде необходимой технической документации и ТЗ на разработку модулей разного уровня. Для каждого варианта структуры составляется модель объекта.
Эта модель может быть математической при автоматизированном проектировании или физической— при экспериментальной отработке изделия. Модель должна быть адекватной объекту в отношении основных параметров ТЗ. Численные значения параметров элементов модели устанавливаются либо на основе простых расчетов, либо берутся на основе экспериментальных данных. Далее, анализируют'модели, проверяют условия работоспособности и принимаются решения по результатам проверки; производится параметрическая оптимизация. Если условия работоспособности в процессе оптимизации не выполняются, то изменяются параметры элементов и модель анализируется повторно.
При успешном решении задачи оптимизации переходят к завершающим этапам работы, в противном случае — к генерации нового варианта структуры. Если перебор многих вариантов структуры не приводит к успеху, то ставится вопрос о коррекции пунктов ТЗ на разработку блока, т.е. происходит переход к предыдущему уровню блочно-иерархического проектирования. Схема (см. рис. 4.1) отражает типичную последовательность процедур прн проектировании, однако, в конкретных ситуациях могут быть естественные отклонения от этой последовательности. В связи с итерационным характером процесса проектирования процедуры по схеме могут выполняться многократно. Обычно на первых итерациях блок анализируется и проводится оценочная проверка выполнения условий работоспособности в номинальном режиме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
