Дерево целей проектирования:
Формирование дерева целей является необходимым условием формирования исходных данных как для САУ в целом так и для отдельных ее устройств.
В процессе проектирования главная (см. выше) и подчиненные ей цели создания САУ трансформируются в критерии проектирования подсистем, блоков, элементов и т.д. Такими критериями являются:
* требования к динамике
* требования к статике
* надежность
* технико - экономическое обоснование (расчеты стоимости)
История развития сапр.
Проектирование САУ старыми инструментами:
арифмометр;
логарифмическая линейка;
чертежные схемы;
кульман, которые использовались от согласования технического задания до процедур конструкторского и технологического проектирования.
1-я работа связана с проектированием электрических машин.
2-я автоматизация проектирования в электронике в начале 60- х годов.
3-е развитие АСУ технологическими процессами 80- е годы.
4-е в 90- е годы разрабатывались САПР систем автоматического и автоматизированного управления.
Последнее направление в развитии САПР- метод структурного моделирования, т.е. система задается в виде структурной схемы, где каждому элементу сообщается специальный код и специальными операторами вводятся исходные данные об уставках, входных воздействиях, коды нелинейных звеньев и т.д., а дальше сама программа формирует математическую модель САУ уже в форме приемлемой для решения систем дифференциальных уравнений (форме Коши). Такой подход известен как структурное моделирование.
Свойства характеризующие функциональные качества системы управления:
точность
расход рабочего тела
динамические качества (быстродействие, устойчивость)
рабочие диапазоны
Свойства характеризующие технологические и производственные аспекты создания систем управления:
стоимость
время разработки
технологичность
преемственность разработки и степень унификации
дефицитность используемых материалов и т.д.
3. Технические свойства:
масса
энергопотребление
габариты, объем
диапазоны внешних условий (перегрузки, температурный режим, радиация)
Рациональное распределение функций между подсистемами, обеспечивающих работу всей системы в целом. Такие системы могут быть разнородные, пространственно удалены друг от друга.
На различных этапах проектирования используются различные критерии, которые могут быть общими и частными. Частные критерии характеризуют одну из сторон проектируемого объекта и служат для принятия решений на промежуточной стадии проектирования. Общие критерии характеризуют комплекс свойств и позволяют выбирать оптимальный вариант с учетом взаимосвязи ее свойств.
Задача векторной оптимизации.
Процесс принятия решения – это выбор оптимального варианта системы из числа возможных, на основе одного, а чаще множества критериев, учитывающие требования, предъявляемые к системе.
Задача векторной оптимизации связана с введением весовых коэффициентов. Векторная оптимизация – это нахождение оптимального глобального критерия.
где
- весовые коэффициенты, учитывают
размерность частных критериев, учитывают
сами величины
Весовые коэффициенты надо выбирать:
методом итераций
на основе опыта (знания)
группой экспертов выбирается один главный критерий, а все остальные относят к ограничениям.
с использованием группы экспертов, назначающих i.
Процедура декомпозиции - связанна с разбиением исходной сложной системы на подсистемы, блоки и т.д., с сохранением и обязательным учетом при моделировании связей между подсистемами, блоками и элементами. Процедура декомпозиции не формализована.
Процедура эквивалентирования - означает, что после декомпозиции исследуется основная часть выделенной системы, а оставшаяся от исходной сложной системы эквивалентируется т.е. заменяется упрощенной моделью – эквивалентом, параметры которого рассчитываются на основе определенных подходов, как функции параметров оставшейся части.
САПР -это взаимодействие различных обеспечений, среди которых можно выделить:
математическое
алгоритмическое
программное
техническое
информационное
лингвистическое
Математическое - математические модели объектов проектирования. Чаще всего это нелинейные дифференциальные и алгебраические уравнения, реже интегральные, трансцендентные уравнения. Однозначного решения уравнений нет, но применяют различные методы численного решения.
Алгоритмическое -совокупность алгоритмов предназначенных для решения задач проектирования. На стадии функционального проектирования требуются следующие алгоритмы:
алгоритмы преобразования математических моделей систем
алгоритмы исследования устойчивости
алгоритмы моделирования или анализа систем
алгоритмы оптимизации.
Программное – совокупность программ, разработанных с использованием того или иного языка.
Информационное – совокупность документации на различных стадиях проекта: от технического задания до технологического проекта.