- •Донецкий национальный технический университет
- •Уровни, аспекты и этапы проектирования
- •Основные термины и определения
- •Иерархические уровни описаний проектируемых объектов.
- •Аспекты описаний проектируемых объектов
- •Составные части процесса проектирования
- •Нисходящее и восходящее проектирование
- •Внешнее и внутреннее проектирование
- •Унификация проектных решений и процедур
- •Виды описаний проектируемых объектов и классификация их параметров
- •Типовые проектные процедуры
- •Классификация типовых процедур (задач) проектирования
- •Типичная последовательность проектных процедур
- •Маршруты проектирования технических объектов.
- •Режимы проектирования в сапр
- •Математическое обеспечение автоматизированного проектирования
- •Требования к математическим моделям
- •Классификация математических моделей
- •Методика получения математических моделей элементов
- •Преобразования математических моделей в процессе получения рабочих программ анализа
- •Формализация получения математических моделей систем
- •Постановка и решение задач анализа
- •Требования к методам и алгоритмам анализа
- •Математическая постановка типовых задач анализа
- •Выбор численных методов для решения задач анализа
- •Особенности постановки и решения задач анализа на метауровне
- •Постановка и решение задач параметрического синтеза
- •Классификация задач параметрического синтеза
- •Математическая формулировка основной задачи оптимизации параметров и допусков
- •Разновидности постановок задач параметрического синтеза
- •Постановка и решение задач структурного синтеза
- •Классификация задач структурного синтеза
- •Описание структур объектов в виде и-или-дерева
- •Подходы к решению задач структурного синтеза
Донецкий национальный технический университет
Федоров О.В.
СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Конспект лекций
2007
Оглавление
Введение 3
Лекция 1. Уровни, аспекты и этапы проектирования 5
1.1 Основные термины и определения 5
1.2 Иерархические уровни описаний проектируемых объектов. 5
1.3 Аспекты описаний проектируемых объектов 7
1.4 Составные части процесса проектирования 8
1.5 Нисходящее и восходящее проектирование 9
1.6 Внешнее и внутреннее проектирование 10
1.7 Унификация проектных решений и процедур 11
1.8 Виды описаний проектируемых объектов и классификация их параметров 11
Лекция 2. Типовые проектные процедуры 15
2.1 Классификация типовых процедур (задач) проектирования 15
2.2 Типичная последовательность проектных процедур 16
2.3 Маршруты проектирования технических объектов. 18
2.4 Режимы проектирования в САПР 19
Лекция 3. Математическое обеспечение автоматизированного проектирования 22
3.1 Требования к математическим моделям 22
3.2 Классификация математических моделей 23
3.3 Методика получения математических моделей элементов 28
3.4 Преобразования математических моделей в процессе получения рабочих программ анализа 29
3.5 Формализация получения математических моделей систем 31
Лекция 4. Постановка и решение задач анализа 35
4.1 Требования к методам и алгоритмам анализа 35
4.2 Математическая постановка типовых задач анализа 36
4.3 Выбор численных методов для решения задач анализа 37
4.4 Особенности постановки и решения задач анализа на метауровне 40
Лекция 5. Постановка и решение задач параметрического синтеза 43
5.1 Классификация задач параметрического синтеза 43
5.2 Математическая формулировка основной задачи оптимизации параметров и допусков 46
5.3 Разновидности постановок задач параметрического синтеза 48
Лекция 6. Постановка и решение задач структурного синтеза 50
6.1 Классификация задач структурного синтеза 50
6.2 Описание структур объектов в виде И-ИЛИ-дерева 52
6.3 Подходы к решению задач структурного синтеза 55
Введение
Трудно переоценить значение автоматизации проектирования(АП) для развития науки, техники и промышленности. Именно с автоматизацией проектирования связаны принципиальные возможности создания все более усложняющихся технических объектов. Автоматизация проектирования рассматривается как необходимое условие при планировании, разработке и реализациигибких производственных систем(ГПС). Автоматизация проектирования — основной способ повышения производительности труда инженерно-технических работников, занятых проектированием.
Практическая реализация целей и идей АП происходит в рамках САПР.
Автоматизация проектированиявозникла на базе достижений конкретных технических дисциплин,вычислительной математикиивычислительной техники.
В конкретных технических дисциплинах зародились и получили развитие принципы построения технических объектов, приемы и типовые последовательности выполнения проектных задач, системы основных понятий, терминов, классификаций, оценок проектируемых объектов. Многие положения, принципы и приемы традиционного инженерного проектирования совместимы с требованиями автоматизации и оказали определенное влияние на методологию современного АП.
В процессе неавтоматизированного проектированияпреимущественно используютсяэкспериментальныеметоды исследования и оценки качества проектных решений, получаемых на основе инженерного опыта и интуиции без привлечения формальных методов. С ростом сложности проектируемых объектов сроки и стоимость такого проектирования оказываются чрезмерно большими. Поэтому возникла необходимость в переходе от физического экспериментирования кматематическому моделированию, замене эвристических приемов оценок, определения параметров и оформления документации алгоритмизированными процедурами.
Вычислительная математикадала возможность алгоритмизировать и автоматизировать ряд проектных процедур, имеющих известную математическую интерпретацию.
Формализация задач, выбор и разработка математических моделей, методов и алгоритмов выполнения проектных процедур в значительной мере определяют содержание теории АП.
Автоматизация проектированиякак научно-техническая дисциплина включает в себя:
1) методологию АП;
2) математическое обеспечение, объединяющее математические модели, методы и алгоритмы для выполнения различных проектных процедур;
3) вопросы создания технических средств и разработки специализированной аппаратуры для САПР;
4) вопросы разработки и использования программно-информационного обеспечения банков данных, пакетов прикладных программ, операционных систем ЭВМ.
Применение ЭВМ для решения инженерных задач началось сразу же после появления первых ЭВМ. Однако это применение требовало от пользователя трудоемкой подготовки задач к решению, заключающейся в математической формулировке задачи, выборе численного метода, разработке алгоритма и его записи на одном из языков программирования.
Первые программные комплексы, обеспечивающие непосредственную работу инженера с ЭВМ, были созданы в начале 60-х годов для нужд проектирования в радиоэлектронике, электронной технике, строительной механике, самолетостроении. Однако степень автоматизации проектирования с помощью отдельных комплексов подобного типа оставалась невысокой. С помощью ЭВМ выполнялась только часть требуемых проектных процедур.
В настоящее время созданы и функционируют крупные САПР в радиоэлектронной промышленности, машиностроении, архитектуре и др.; выпускаются программно-аппаратные комплексы (интерактивные графические станции), которые могут использоваться как автономно, так и в составе вычислительных сетей САПР. Такие станции широко применяются на многих предприятиях.
Происходит интеграция автоматизированных систем проектирования и систем управления производством с образованием гибких автоматизированных производств(ГАП). Применение ГАП позволяет существенно повысить эффективность производства путем быстрой перестройки оборудования на выпуск новых изделий. САПР в составе ГАП предназначена для оперативного проектирования технологических процессов, получения результатов проектирования изделий в виде информации на машинных носителях для управления технологическим оборудованием.