![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Математическое.Стр 1 из 5Следующая ⇒
Лекция №11.
Компоненты видов обеспечения САПР Средства автоматизации проектирования можно сгруппировать по видам обеспечения: Математическое. Его основу составляют алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Элементы математического обеспечения чрезвычайно разнообразны, среди них имеются различные инвариантные (инвариантный – независимый) элементы: 1) принципы построения функциональных моделей; 2) методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений; 3) методы постановки экстремальных задач; 4) методы поиска экстремума; Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР. От математического обеспечения зависит производительность и эффективность функционирования системы в целом. По назначению и способам реализации математического обеспечения САПР делятся на две части: 1) математические методы и построенные на их основе математические модели, описывающие объекты проектирования; 2) формализованное описание технологии автоматизированного проектирования. Способы реализации первой части наиболее специфичны в различных САПР и зависят от особенностей объекта проектирования. При формализации второй части в математическом обеспечении САПР описывается вся логика технологии проектирования, в том числе взаимодействие проектировщиков между собой на основе использования средств автоматизации. Эта задача решается на основе системного подхода, который подразумевает интеграцию в единый комплекс средств моделирования сложных систем, использование и развитие методов получения оптимальных проектных решений, а также на основе совершенствования и типизации, процессов автоматизированного проектирования. В автоматизированных проектных процедурах вместо еще не существующего проектируемого объекта оперируют некоторым квазиобъектом-моделью, которая отражает некоторые интересующие исследователя свойства объекта. Модели в САПР могут быть представлены: - физическим объектом (макет, стенд); - спецификацией. Среди моделей-спецификаций различают: - функциональные; - поведенческие; - информационные; - структурные описания. Функциональное описание относят к функциям системы и чаще всего представляют его функциональными схемами. Информационное описание включает в себя основные понятия предметной области, словесное паление или числовое значение характеристик (атрибутов) используемых объектов, а также описание связей между этими понятиями и характеристиками. Информационные модели можно представлять графически (графы, диаграммы сущность-отношение) в виде таблиц, списков. Структурное описание относится к морфологии системы, характеризует составные части системы и их меж соединения и может быть представлено структурными схемами, а также различного рода конструкторской документацией. Поведенческое описание характеризует процессы функционирования (т.е. алгоритмы) системы и/или технологические процессы создания системы. Эти модели называют математическими, если они формализованы средствами аппарата и языка математики. Математические модели, если они отражают соответствующие свойства объектов, бывают: - геометрическими; - топологическими; - динамическими; - логическими. Математическая модель представляет собой алгоритм вычисления вектора выходных параметров Y при заданных векторах параметров элементов X и внешних параметров Q. Математические модели могут быть символическими и численными При использовании символических моделей оперируют не значениями величин, а их символическими обозначениями, называемыми идентификаторами. Численные модели могут быть: 1) аналитическими, т.е. их можно представить в виде явно выраженных зависимостей выходных параметров Y от параметров внутренних X и внешних Q; 2) алгоритмическими, в которых связь между параметрами Y, X, Q задана неявно в виде алгоритма моделирования. Важнейший случай алгоритмитических моделей – это имитационные модели. Они отражают процессы в системе при наличии внешних воздействий на неё, т.е. имитационная модель – это алгоритмическая поведенческая модель. Как и любая сложная система САПР создаётся с использованием блочно-иерархического подхода к проектированию (декомпозиция). В зависимости от принадлежности к определённому иерархическому уровню проектирования выделяют модели: - системного уровня; - функционально-логического уровня; - макро уровня (сосредоточенного); - микро уровня (распределённого). На системном уровне решают наиболее общие задачи проектирования систем, машин и процессов; результаты проектирования представляют в виде структурных схем, генеральных планов, схем размещения оборудования, диаграмм потоков данных и т.д. На макро уровне проектируют отдельные устройства, узлы машин и приборов, функциональных, принципиальных и кинематических схем, сборочных чертежей и т.п. На микро уровне проектируют отдельные детали и элементы машин и приборов. В каждой САПР число выделяемых уровней и их наименование могут быть различными. В радиоэлектронике микро уровень называют компонентным, макро уровень – схемотехническим. Между схемотехническим и системным уровнями находится уровень, называемый функционально-логическим. В вычислительной технике системный уровень подразделяют на уровни проектирования ЭВМ (вычислительных систем) и уровень вычислительных сетей. В машиностроении имеются уровни проектирования деталей, узлов, машин, комплексов. На системном уровне преимущественно применяют модели систем массового обслуживания и сети Петри. На функционально-логическом уровне применяют автоматные модели на основе аппарата передаточных функций или конечных автоматов. На макро уровне применяют системы алгебраических и дифференциальных уравнений. На микро уровне применяют дифференциальные уравнения в частных производных. Применяемые в математическом обеспечении модели бывают: - полными; - макромоделями; - статические; - динамические; - стохастические; - аналоговые; - дискретные. Полная модель объекта в отличие от макромодели описывает процессы не только на внешних выводах моделируемого объекта (макромодель), но и внутренние процессы в объекте. Статические модели описывают статические состояния, в них не присутствует время в качестве независимой переменной. Динамические модели отражают поведение системы, т.е. в них обязательно используется время. Стохастические и детерминированные модели различают в зависимости от учёта или не учёта случайных факторов. В аналоговых моделях фазовые переменные – непрерывные величины, в дискретных моделях – дискретные величины. В частном случае дискретные модели являются логическими (булевыми), в них состояние системы и её элементов описывается булевыми величинами. В некоторых системах в математическом обеспечении используются смешанные модели, в которых одна часть подсистем характеризуется аналоговыми моделями, а другая – логическими. Информационные модели используют для описания связей между единицами информации и прежде всего при инфологическом проектировании баз данных.
|