Исходные описания проектируемых объектов часто представляют собой ТЗ на проектирование.

Содержание ТЗ:

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 требования выражены в виде условий работоспособности:

где:- i-й выходной параметр;

- норма i-го выходного параметра.

 

Пример: расход топлива на 100 км < 8л;

потери в СЭС 7 %;

К.П.Д. электродвигателя > 80 %.

 

Окончательное описание проектируемого объекта представляет собой полный комплект схемной, конструкторской и технологической документации, оформленной в соответствии с ЕСКД и предназначенной для использования в процессе изготовления и эксплуатации этого объекта.

Математическое описание объекта. Важнейшее значение имеют математические модели (ММ) объектов проектирования, т.к. выполнение проектных процедур при автоматизированном проектировании основано на оперировании этими моделями.

ММ – используют для описания проектируемого объекта средства и язык математики. ММ технической системы – это система математических объектов (чисел, переменных, матриц, множеств и т.п.) и отношений между ними, отражающих свойства технической системы, существенные с позиции инженера.

Среди свойств системы, отражаемых на определённом иерархическом уровне, в ММ, различают свойства системы, элементов системы и внешней среды, в которой должна функционировать техническая система.

Количественное выражение этих свойств осуществляется с помощью величин, которые называются параметрами.

Величины характеризующие свойства системы, элементов системы и высшей среды называются соответственно выходными, внутренними и внешними параметрами.

Пример: ЭД

– потребляемая мощность, мощность на валу, скорость вращения ротора – выходные параметры,

– сопротивление обмоток, параметры сердечников – внутренние параметры,

– момент сопротивления нагрузки, напряжение питающей сети – внешние параметры.

Если обозначить количество выходных, внутренних и внешних параметров соответственно через m, n, b, а векторы этих параметров соответственно через :

Y = ( у1, у2, …, уm )

Х = ( х1, х2, …, хn )

Q = ( g1, g2, …,gb ),

то имеет место функциональная зависимость:

 

Y = F (X, Q) (1)

 

Наличие такой ММ системы позволяет легко оценивать выходные параметры по известным значениям векторов X и Q.

Как правило ММ в виде (1 ) удаётся получить только для очень простых объектов.

Типичной является ситуация, когда математические описания процессов в проектируемом объекте задаётся моделью в форме системы уровней, в которой фигурирует вектор фазовых переменных V:

 

LV (Z) = f (Z) (2 )

 

L – некоторый оператор;

Z – вектор независимых переменных, в общем случае включающий время и пространственные координаты,

f (Z) – заданная функция независимых переменных.

Фазовые переменные:

- токи и напряжения в электрических системах;

- силы и скорость в механических системах;

- давления и расходы в гидравлических.

 

Типовые проектные процедуры

 

Классификация типовых проектных процедур (задач)

 

Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов.

Создать проект объекта – означает выбрать структуру объекта, определить значения всех его параметров и представить результаты в установленной форме (чертежи, схемы, пояснительные записки, программы).

 

Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию. Т.е., при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.

 

 

Разработка (выбор) структуры объекта – проектная процедура, называемая структурным синтезом.

Целью структурного синтеза является определение структуры объекта, т.е. перечня типов элементов, составляющих объект и способа связи элементов между собой в составе объекта.

Конструирование, разработка технологических процессов, оформление проектной документации – частные случаи структурного синтеза.

Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров при заданных структуре и работоспособности на выходные параметры объекта.

Задачу параметрического синтеза называют параметрической оптимизацией (оптимизацией), если её решают как задачу математического программирования:

где: F(x) – целевая функция;

х – вектор управляемых (проектируемых, варьируемых) параметров;

Dx - - допустимая область;

- функции ограничения.

Следующая после синтеза группа процедур – процедуры анализа.

Цель анализа – получение информации о характере функционирования и значения выходных параметров Y при заданных структуре объекта, сведениях о внешних параметрах Q и параметрах элементов Х.

Если заданы фиксированные значения параметров Х и Q, то имеет место процедура одновариантного анализа, которая сводится к однократному решению уравнений ММ и вычислению вектора Y.

В процедурах многовариантного анализа определяется влияние внешних параметров, разброса и нестабильности параметров элементов на выходные параметры – статистический анализ. Анализ чувствительности – определение степени влияния изменений параметров элементов на изменения выходных параметров. Такой анализ требует многократного решения уравнений ММ объект