Объекты проектирования можно разделить на изделия и процессы, а процессы в свою очередь, на технологические и вычислительные

Проектирование электротехнических устройств

 

Под проектированием понимают процесс, при котором исходная информация о проектируемом объекте преобразуется в комплекс конструкторско-технологических документов для его изготовления с помощью соответствующей технологии.

Исходная информация обычно заключена в техническом задании (ТЗ), содержащем помимо выполняемой функции объекта проектирования количественные требования к его функциональным параметрам.

 

Классификация объектов проектирования

Техническая система (ТС) – это совокупность технических устройств, предназначенных для преобразования энергии и информации, созданная с целью удовлетворения потребностей общества.

ТС можно разделить на подсистемы, предназначенные для выполнения отдельных функций, необходимых для работы системы в целом (выработка, передача, распределение эл. энергии, система автоматического управления и защиты).

ТС, в данном случае объекты проектирования классифицируются по следующим признакам.

а) По физическим принципам работы ТС делятся на механические, гидравлические, электрические, радиоэлектронные и т.д. в большинстве современных сложных ТС используются несколько физических принципов, что отражается и в их названии: электромеханические системы, оптоэлектронные и т.п.

б) По условиям эксплуатации ТС делятся на наземные, морские, космические и т.д.

в) По характеру основных физических процессов (и соответственно их математическому описанию) ТС делятся на непрерывные и дискретные.

Объекты проектирования можно разделить на изделия и процессы, а процессы в свою очередь, на технологические и вычислительные.

 

Основные принципы проектирования сложных объектов

1. декомпозиция и иерархичность описаний объектов
2. многоэтапность и итерационность
3. типизация и унификация проектных решений и средств проектирования

 

Иерархические уровни описаний проектирования объектов

Разделение описаний по степени детализации отображаемых свойств и характеристик объекта лежит в основе блочно–иерархического подхода к проектированию и приводит к появлению иерархических уровней(уровнейабстрагирования).

На уровне 1 (верхний уровень) сложный объект S рассматривается как система S состоящая из n взаимосвязанных и взаимодействующих элементов S_j.

Каждый из элементов S_j, в свою очередь так же рассматривается как система из n взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, уровень 2.

Элементами системы S_j являются объекты S_ji, j = 1,2,…,m_i (m_i количество элементов в описании системы S_j). Чем сложнее проектируемый объект, тем больше у него иерархических уровней.

Как правило выделение элементов S_ji происходит по функциональному признаку. Подобное разделение продолжается вплоть до получения на некотором уровне элементов, описание которых дальнейшему делению не подлежит. Такие элементы по отношению к объекту проектирования S, называются базовымиэлементами.

 

 

 

 

 

Таким образом принципиерархичности это структурирование представлений об объектах проектирования по степени детальности описания.

Примеры

1. Система электроснабжения (СЭС) – естественная иерархия: источник (эл. станция) – системная подстанция (ГПП) предприятия – распределительные устройства (РУ) – цеховые подстанции - распределительный пункт – потребители.
К базовым элементам относят элементы принципиальных эл. схем (тр-ры, кабельные и воздушные линии, коммутационные аппараты). Из этих элементов образуются функциональные узлы: РУ, ТП, которые входят в состав более сложных структур. А уже из этих схем компануются СЭС предприятия.

2. Электрический двигатель (ЭД):

Базовые единицы – винт, шпонка, вал …

Сборочные единицы – сердечники, обмотки, ротор, статор, корпус...

Агрегат – собственно (ЭД).

Комплексы – электродвигатель + технологический агрегат + система управления = станок, компрессорная или насосная станция.

 

Аспекты описаний проектируемых объектов

Декомпозиция описаний по характеру свойств отображаемого объекта позволяет выделить функциональный, конструкторский и технологический аспекты… Функциональный аспект – связан с отображением основных принципов функционирования, хар-ра физических и информационных…

Составные части процесса проектирования

При проектировании сложных систем выделяют стадии: 1. предпроектных исследований, технического задания и технического предложения… 2. эскизного проекта (стадия опытно – конструкторских работ – ОКР);

Нисходящее и восходящее проектирование

Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению более низких иерархических уровней, то проектирование называется нисходящим.…   Пример: Нисходящее:

В обоих случаях из – за отсутствия исчерпывающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов.

Т.к. в том и другом случае принимаемые проектные решения могут не оправдаться с точки зрения проектирования системы в целом, часто требуется повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов.

Такие повторения обеспечивают последовательное приближение к оптимальным результатам и обуславливают итерационный характер проектирования.

 

Пример: Э.Д – выбранные форма и размеры пазов могут не обеспечить необходимого значения электромагнитного значения

Итерационность – это важнейший принцип проектирования. Итерации могут выполняться внутри одного этапа проектирования и между группами этапов.

 

Виды описания проектируемых объектов и классификация их параметров

Исходные описания проектируемых объектов часто представляют собой ТЗ на проектирование.

1. Назначение объекта 2. Условия эксплуатации ( окружающей среды, напряжение питания, нагрузка) 3. Требования к выходным параметрам, т.е. величинам, характеризующим свойства объекта, интересующие потребителя, эти…

Типичная последовательность проектных процедур.

Для оценки этого варианта создаётся модель: ММ – при автоматизированном проектировании; экспериментальная или стенд – при неавтоматизированном.

Разновидности САПР

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру… По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются… 1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD…

Структура САПР

Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсис­темы геометрического… Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проек­тирующих…  

Виды обеспечения САПР

Техническое обеспечение САПР представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения… Средства программной обработки данных представлены процессорами и…

Функции, характеристики CAE/CAD/CAM-систем

Функции CAD-систем в машиностроении подразделяют на функции двухмерного (2D) и трехмерного (3D) проектирования. К функциям 2D от­носятся черчение,… Среди CAD-систем различают «легкие» и «тяжелые» системы. Первые из них… Основные функции САМ-систем: разработка технологических процес­сов, синтез управляющих программ для технологического…

Возможности САПР

Система автоматизированного проектирования должна решать несколько различных задач: дать пользователю возможность производить геометрические… Типичная система автоматизированного проектирования состоит из набора меню,…  

Системы автоматизированного проектирования печатных плат и принципиальных схем

Число различных пакетов для автоматизации проектирования печатных плат в настоящее время в несколько раз превышает число пакетов для разработки… Структура пакетов для автоматизации проектирования печатных плат в целом…  

Математические модели

 

Математическое обеспечение автоматизированного проектирования (АП) включает в себя математические модели объектов проектирования, методы и алгоритмы выполнения проектных процедур.

Требования к математическим моделям.

К математическим моделям предъявляются требования универсальности, адекватности, точности и экономичности. Степень универсальности ММ характеризует полноту отображения в модели свойств… Точность ММ оценивается степенью совпадения значений параметров реального объекта и значений тех же параметров,…

Литература

 

1. Системы автоматизированного проектирования: Учеб. пособие для ВУЗов: В 9 книгах/ Под ред. И. П. Норенкова. Высш. Школа, 1986.

 

2.. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для ВУЗов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 336 с.

 

3. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов. – М.:Энергоатомиздат, 1995. – 416 с.

 

4. Персональные ЭВМ в инженерной практике: Справочник/Т.Э.Кренкель, А.Г.Коган, А.М.Тараторин. – М. Радио и связь, 1989. – 336 с.