Схема процесса автоматизированного проектирования РЭС. Структура и классификация проектных задач

Типовая схема процесса автоматизированного проектирования РЭС. Структура и классификация проектных задач» МИНСК, 2008 Типовая схема процесса автоматизированного проектирования РЭС Рис.1. Схема процесса автоматизированного проектирования РЭС Исходным документом для начала проектирования является техническое задание (ТЗ). В нем перечислены все технические требования, предъявляемые к создаваемой аппаратуре.В состав основных требований входят: • значения выходных характеристик и их допустимые разбросы; • показатели надежности: вероятность безотказной работы, время эксплуатации, срок службы и др.; • условия эксплуатации: влажность, давление, температура и др.; • специальные воздействия: вибрация, удары, акустический шум, радиация и др.; • условия хранения и транспортировки. На основе технического задания создается проект (стрелка 1). Это эвристический набросок схемы и конструкции.

На этом этапе разрабатываются эскизы структурной и функциональной схем устройства, производится предварительная компоновка и размещение.

Далее разработанный проект исследуется и многократно уточняется (стрелки 2 – 7), при этом происходит постепенный переход от эскизного проекта к техническому. На основе эскизов схем и конструкций производится формализация проекта (стрелка 2), результатом которой являются физические модели схемы и конструкции, составленные в терминах соответствующего научного направления, например, электрические - в терминах электротехники, механические - в терминах механики, тепловые - в терминах теории теплообмена.

Формализация проекта производится с позиции системного подхода и заключается в учете тех или иных факторов, влияющих на функционирование аппаратуры при построении физических моделей. На основе физических моделей получают математические модели (стрелка 3), полученные с использованием математических методов и законов соответствующих наук. Они являются основой для расчета выходных характеристик, проектируемой аппаратуры, а также параметов и факторов по которым оценивается фактическое состояние схемы или конструкции.

В результате расчета с использованием математических моделей (стрелка 4) получается информационная модель устройства, которая включает в себя расчетные значения выходных характеристик, требования технического задания, информацию из технических условий на элементы схемы и конструкции, расчетные значения электрических, тепловых и механических режимов работы элементов, показатели, определяющие надежность и качество изделия, а также множество внутренних параметров схемы и конструкции, которые могут быть управляемыми.

Под множеством управляемых параметров понимается перечень внутренних параметров аппаратуры, которые можно изменять в процессе проектирования, для улучшения выходных характеристик аппаратуры и режимов работы ее элементов.Путем сопоставления требований ТЗ с расчетными характеристиками, режимов работы элементов с допустимыми режимами, приведенными в технических условиях (стрелка 5) выявляются те характеристики и режимы работы элементов которые необходимо изменить и на этой основе строится модель чувствительности. В результате расчета модели чувствительности (стрелка 6) определяются функции чувствительности, показывающие степень влияния управляемых параметров на выходные характеристики и позволяющие окончательно сформулировать проектные задачи, которые необходимо решить для доработки проекта.

Существует три группы проектных задач: 1. Задачи синтеза, расчета и оптимизации структуры и параметров схемы и конструкции. 2. Задачи исследования разбросов параметров вокруг номинальных значений. 3. Задачи обеспечения показателей надежности и качества. Решение сформулированных проектных задач (стрелка 7) позволяет внести соответствующие изменения в схему и конструкцию пректируемой аппаратуры и уточнить проект.

Таким образом из приведенного описания схемы автоматизированного проектирования следует: 1. Процесс проектирования носит итерационный характер т.к. решения в этом процессе принимаются в условиях отсутствия полной информации, поэтому возникают ситуации когда были приняты не реализуемые, по тем или иным причинам, решения.

Их исправление происходит путем повторного выполнения проектных процедур. 2. Процесс проектирования реализуется путем моделирования различных физических процессов, протекающих в аппаратуре при ее функционировании. 2. Классификация проектных задач Рассмотрим классификацию проектных задач решаемых в процессе проектирования РЭС (рис. 2.). Рис. 2. Классификация проектных задач Задачи синтеза технических объектов направлены на создание новых вариантов проектных решений.

Создаваемые в процессе синтеза проектные решения должны быть оформлены на языке оформления проектной документации, например в виде чертежей, схем и пояснительного текста.В этом языке действуют правила, установленные единой системой конструкторской документации (ЕСКД). Различают задачи структурного и параметрического синтеза.

В первом случае синтезируется структура проектируемого объекта, а во втором его параметры. Задачи анализа технических объектов направлены на изучение их свойств. В процессе анализа не создаются новые объекты, а лишь исследуются заданные.Решение задачи анализа позволяет получить информацию о выходных характеристиках объекта, режимах работы его элементов, тепловых и механических режимах конструкции и т.д. Необходимо отметить, что часто задачи синтеза решаются путем многократного решения задач анализа.

Решение задачи оптимизации направлены на поиск не любого, а наилучшего, в некотором смысле, проектного решения.Если в процессе оптимизации ищется наилучшая структура, то такую задачу называют структурной оптимизацией, а если при заданной структуре отыскиваются параметры объекта, удовлетворяющие заданному критерию, то такую задачу называют параметрической оптимизацией.

Параметры элементов любого технического объекта не могут иметь точно заданные значения. Это является следствием неизбежных погрешностей технологического оборудования, влияния внешних факторов, разбросов параметров материалов и т.д. Поэтому параметры элементов являются случайными величинами. А это значит, что при серийном производстве каждый экземпляр проектируемой аппаратуры будет иметь случайные значения выходных характеристик.Другими словами выходные характеристики партии объектов будут лежать в некотором диапазоне.

Хорошо если этот диапазон не выходит за рамки регламентируемого в техническом задании. В противном случае, те объекты значения выходных характеристик, выходят за пределы диапазона, регламентируемого техническим заданием, считаются не работоспособными. Учесть влияние разбросов параметров элементов на выходные характеристики и уменьшить это влияние позволяет решение задачи исследования разбросов.Задача обеспечения надежности направлена на достижение, заданных в техническом задании, показателей надежности.

Первая особенность этой задачи заключается в том, что ее решение осуществляется на всех этапах проектирования и при выполнении большинства проектных операций.Вторая особенность заключается в том что решение этой задачи интегрирует в себе результаты решения практически всех задач анализа характеристик объекта и исследования их разбросов. 3 . Структура САПР В составе САПР принято выделять следующие основные части: • математическое обеспечение; • лингвистическое обеспечение; • программное обеспечение; • информационное обеспечение; • техническое обеспечение; • организационное обеспечение;.