Оптимизация в синтезе

Методы оптимизации в синтезе механизмов с применением ЭВМ. [c.145]

Условимся называть оптимизацией (в синтезе механизмов) определение выходных параметров синтеза из условия минимума целевой функции при выполнении принятых ограничений. Все, теперь уже многочисленные, методы оптимизации можно свести в три группы случайный поиск, направленный поиск и комбинированный поиск. [c.146]

Условимся называть оптимизацией (в синтезе механизмов) определение выходных параметров синтеза из условия минимума целевой функции при выполнении принятых ограничений ). При большом числе параметров оптимизация всегда производится с применением ЭЦВМ и сводится к методам поиска комбинаций параметров синтеза. Все, теперь уже многочисленные, методы оптимизации можно свести в три группы случайный поиск, направленный поиск и комбинированный поиск. Практическое применение каждого из этих методов поясним на примере решения задачи синтеза шарнирного четырех-звенника по заданной траектории точки шатуна. [c.355]

ОПТИМИЗАЦИЯ В СИНТЕЗЕ М. — определение выходных параметров синтеза из условия минимума целевой функции при выполнении принятых ограничений. [c.210]

Ограничения в синтезе и. 206 Оптимизация в синтезе н. 210 Отклонение от заданной функции 214 Преобразования четырехзвенного п. 264 Рациональный и. 103. 292 Поиск в синтезе м. [c.427]

Взвешенная разность 43 Глобальный минимум 80 Локальный минимум 205 Ограничения в синтезе м. 250 Оптимизация в синтезе м. 259 Отклонение от заданной функции 262 Поиск в синтезе м. [c.547]

Сущность оптимизации при выбранной комплексной целевой функции сводится к отысканию при наложенных ограничениях таких значений параметров механизма, которые дают максимум (минимум) целевой функции, характеризующей комплексную эффективность проектируемой машины. При этом используются математические методы оптимизации, позволяющие осуществить непрерывный поиск направления улучшения внутренних параметров механизма за счет количественного изменения их значений. Так как комплексная целевая функция, получаемая сверткой векторных критериев, определяется неявным образом от внутренних параметров синтеза, что не позволяет оценить ее свойства (выпуклость, вогнутость и т. д.), то решение задач оптимизации ведется с помощью поисковых методов, получивших название методов математического программирования. В настоящее время нет экономичного, универсального метода, дающего высокую гарантию получения наилучшей совокупности внутренних параметров машины и механизма, пригодного для решения любой задачи оптимизации. В зависимости от класса решаемых задач из имеющихся в наличии программ, входящих в программное обеспечение методов оптимизации, выбирают такую, которая дает наиболее высокую вероятность отыскания оптимальной совокупности определяемых параметров с наименьшими затратами машинного времени. [c.316]

При описании комплексной целевой функции нелинейными зависимостями от внутренних параметров задача оптимизации решается методами линейного программирования если же целевая функция является линейной функцией от внутренних параметров, то имеет место задача линейного программирования. В общем случае целевая функция может иметь несколько экстремумов, отличающихся по абсолютной величине. В зависимости от типа экстремума, в котором заканчивается поиск оптимального решения, различают методы поиска локального и глобального экстремума. Если на значение определяемых параметров наложены некоторые ограничения, то решение задачи синтеза механизмов осуществляется методами условной оптимизации. В противном случае (при отсутствии ограничений) при синтезе механизмов для поиска значений определяемых параметров используют методы безусловной оптимизации. [c.316]

Важнейшим аспектом любой САПР является организация вычислительного процесса при решении задач синтеза, анализа и параметрической оптимизации в рамках единой вычис (ительной среды. Под термином вычислительная среда здесь и в дальнейшем следует понимать техническое, математическое, лингвистическое и информационное обеспечения. Под каждым из этих терминов понимается [c.116]

Применение метода оптимизации для синтеза направляющего шарнирного четырехзвенника уже было показано в 71. С помощью этого метода синтеза механизмов можно решить любую задачу синтеза направляющего механизма, если известна его структурная схема. Для выбора схемы механизма можно использовать справочные данные или же выполнить сравнение нескольких механизмов, различных по своей структурной схеме, решая задачу синтеза при помощи простейшего графического поиска. [c.388]

В решении задач анализа и синтеза механизмов громадную роль сыграли современные электронные цифровые машины. Только с помощью этих машин удалось решить многие задачи анализа и синтеза. Разрешающие способности этих машин позволили варьировать гораздо большим количеством метрических, кинематических и динамических параметров. В результате удалось установить область существования механизмов с требуемыми параметрами. Составленные на основе использования электронных цифровых машин -справочные таблицы, диаграммы, номограммы и т. д. могут быть широко использованы в практической деятельности инженеров, проектирующих новые машины и приборы. По-видимому, применяя методы оптимизации, в ближайшем будущем можно будет с помощью цифровых и моделирующих машин перейти к методике синтеза механизмов на основе теории оптимизации, широко используемой в задачах управления процессами. [c.29]

Рабочий алгоритм составлен таким образом, что в ходе ведения расчетов производится количественная оценка показателей качества системы (анализ свойств системы) и выполняются процедуры, обеспечивающие выбор и изменение значений параметров в направлении выполнения заданных требований. Затем выполняются процедуры оптимизации. В качестве критерия при этом может быть назначен любой из показателей качества системы — остальные играют роль ограничений. В итоге осуществляется проектирование (машинный синтез) оптимизированной по назначенному параметру системы. [c.252]

Для предыдущих трех уровней процедура синтеза осуществляется проектировщиком методом проб и ошибок. На уровне автоматизированного оптимального проектирования обеспечивается параметрический синтез на базе методов оптимизации. Оптимизация в основном выполняется на ЦВМ. Есть примеры реализации методов оптимизации на АВМ. [c.23]

В этой главе будем обсуждать синтез. Оптимизация посредством синтеза всегда была одной из наиболее престижных целей электронной и ионной оптики. Этот подход основан на том факте, что всякое поле, создающее изображение, его свойства первого порядка и аберрации всегда в итоге определяются несколькими осевыми функциями (в случае осевой симметрии— осевым потенциалом и распределением индукции). Толь--ко эти распределения и их производные входят в уравнение параксиальных лучей и в выражения для коэффициентов аберрации. Тогда вместо анализа огромного количества конфигураций и полюсных наконечников можно выбрать критерии, определяющие требуемую систему, в качестве начальных условий и попытаться найти такое распределение поля, создающего изображение, которое будет их реализовать. Конечной задачей является синтез реальных конфигураций электродов и полюсных наконечников, которые создают такое распределение поля. [c.512]

Новая программа курса фундаментально отличается от прежних программ тем, что в нее включены разделы, посвященные теории пространственных механизмов, вопросы структуры и синтеза незамкнутых кинематических цепей со многими степенями свободы, задачи оптимизации при синтезе механизмов. По решению Министерства в программу за счет увеличения общего числа часов курса, введен новый большой раздел Основы проектирования машин автоматического действия , в котором излагаются не только вопросы механики машин, но и сведения по теории управления машинами автоматического действия. [c.9]

Оператор х может порождаться импульсной переходной функцией к t, т) проектируемой системы. Однако представление таких важнейших характеристик системы, какими являются, например, стоимость, надежность и т. д., в явном виде через к ( , т) затруднительно, да и вряд ли возможно, так как эта функция может быть аппроксимирована бесконечным числом способов и содержит слишком мало информации о структуре и способе реализации проектируемой системы. Поэтому ниже предложен другой подход к решению задачи проектирования САУ. В частности, предлагаемый подход может быть применен в тех случаях, когда оптимизация и синтез-САУ осуществляются на основе спектральных методов, позволяющих представить динамические характеристики управляющей части системы в виде ортонормированных рядов. [c.63]

ПТ Параметрический синтез. Найденный на предыдущем этапе вариант подвергается многокритериальной параметрической оптимизации. В качестве частных критериев оптимальности компоновки используются суммарная статическая податливость, распределение давлений в направляющих подвижных стыков, [c.343]

Как видно на рис. 23.1, взаимосвязь процедур анализа, оптимизации и синтеза имеет характер вложенности , причем анализ в отличие от других процедур присутствует всегда, и поэтому как проектная процедура является основой процесса проектирования. [c.485]

На рассмотренных примерах мы видим, что в процессе синтеза часто используется математический аппарат и методы оптимизации. С другой стороны, результат синтеза почти всегда требует последующей доводки универсальными программами оптимизации. Таким образом, процессы синтеза и оптимизации при проектировании оптических систем весьма тесно связаны. Особенностями оптимизации в процессе синтеза являются специфические параметры оптимизации, связанные с типом синтеза небольшое количество оптимизируемых функций (две—пять аберраций), но значительное количество ограничений (условий прохождения лучей, построения системы, конструктивных ограничений) аналитическая проба и проба производных, специфические для данного типа, как, например, при синтезе дублетов. Все это позволяет быстро просматривать множество вариантов, а также в широких пределах менять конструкцию для получения результата синтеза, удовлетворяющего небольшому количеству основных требований и пригодному для последующей оптимизации. [c.253]

Средства логического синтеза автоматически конвертировали КТЬ-описания устройств в набор регистров и булевых выражений, попутно реализуя различные процедуры минимизации и оптимизации, в том числе оптимизацию по временным задержкам и по площади используемого места на кристалле. После этого средства синтеза генерировали таблицы соединений вентилей, которые должны были соответствовать, и соответствовали, начальным временным ограничениям (Рис. 9.2). [c.139]

Структурная оптимизация (структурный синтез) — процесс поиска оптимальной в некотором смысле структуры устройства [c.7]

Понятие оптимального синтеза. Определение термина оптимальный синтез приведено ранее. Это определение, по-видимому, не может охватить все возможные случаи [21]. Точное содержание термина оптимальный синтез может быть определено только требованиями конкретной задачи. Это могут быть и построение наиболее дешевого и технологичного устройства, и оптимизация процедуры синтеза (например, минимизация общего времени или. стоимости решения задачи), и т. д. Однако требования, которые предъявляют к будущему устройству или процессу его построения, формализуются не всегда. В тех случаях, когда все требования многокритериальной задачи удается формализовать, под оптимальным будем понимать процесс синтеза, в котором на этапе оптимизации ищется парето-оптимальное решение [32]. [c.11]

Из сказанного следует важный вывод в задачах синтеза устройств СВЧ на основе ЛП с волнами, близкими по структуре поля к Т-волнам, предпочтительно использовать одноволновую модель. При этом в процессе синтеза (начиная с постановки задачи) следует принимать специальные меры для повышения точности одноволновой модели Соблюдение указанного условия позволяет создавать широкополосные и сверхширокополосные устройства СВЧ на основе полосковых и коаксиальных ЛП, что, в свою очередь, является основой для эффективного решения задач их унификации. Кроме того, одноволновое приближение делает возможной унификацию и самих инженерных расчетов, поскольку решение задачи оптимизации в одноволновом приближении не зависит от частоты. Это означает, что при соответствующей нормировке искомых размеров устройства задача оптимизации решается один раз. Результаты решения могут быть использованы затем в любой другой рабочей полосе частот, для которой остается справедливым приближение Т-волн. [c.13]

ЭВМ используется в процессе проектирования для вычислений, преобразований и оптимизации. В любом хорошо спроектированном диалоговом пакете настройка параметров регулятора лучше всего осуществляется с помощью подходящей оптимизационной процедуры. В принципе, в процессе проектирования инженер должен заниматься анализом, а ЭВМ — синтезом. То есть при создании проекта ЭВМ будет использоваться для решения ряда изменяющихся частных задач синтеза, которые формулирует проектировщик, анализируя множество альтернатив на основе инженерного расчета. [c.117]

Таким образом, большинство задач синтеза механизмов может быть сведено к задаче отыскания таких параметров механизма, при которых удовлетворяются принятые ограничения и целевая функция имеет минимальное значение. Как уже было сказано выше, задача эта многопараметрическая, и решение ее обычно проводится с использованием счетно-решающих машин с применением методов Монте-Карло, т. е. случайного поиска, направленного поиска и комбинированного поиска. Многие задачи синтеза механизмов могут быть решены только в приближенной форме. Тогда, кроме применения методов параметрической оптимизации, широко используются методы теории приближения функций и, [c.412]

На каждом уровне процесс технологического проектирования представляется как решение совокупности задач. Начинают проектирование с синтеза структуры по ТЗ. Исходный вариант структуры генерируется, а затем оценивается с позиций условий работоспособности, например обеспечения заданных параметров качества изделия. Для каждого варианта структуры предусматривается оптимизация параметров. Если для некоторого варианта структуры технологического процесса, операции или перехода достигнуто обеспечение заданных параметров качества изделия, то синтез считается законченным. Результаты проектирования выдаются в виде необходимой технологической документации. Для каждого варианта структуры разрабатывается модель технологического процесса или его элементов. Анализом модели проверяется выполнение условий работоспособности, например получение требуемой производительности при обеспечении параметров качества изделий. Если условия работоспособности не выполняются, то изменя- [c.70]

Глава 6 посвящена синтезу технических объектов в САПР. Рассматриваются задачи структурного синтеза и параметрической оптимизации. Описываются методы поиска экстремума в задачах оптимального проектирования. [c.5]

Различают синтез структурный и параметрический. Цель структурного синтеза — получение структурных схем объекта, содержащих сведения о составе элементов и способах соединения их между собой. Цель параметрического синтеза— определение числовых значений параметров элементов. Синтез называется оптимизацией, если определяются наилучшие в заданном смысле структуры и значения параметров. При расчетах оптимальных значений параметров при заданной структуре говорят о параметрической оптимизации. Задачу выбора оптимальной структуры называют структурной оптимизацией. [c.12]

После оценки параметров физической БД переходят к ее реализации. При создании сквозных интегрированных САПР, очевидно, нет смысла хранить данные для всего процесса проектирования в одной сверхсложной и большой БД, поэтому концептуально различимые единицы САПР (например, этап логического и структурного синтеза) целесообразно описать в раздельных БД. Здесь не возникает проблемы установления связей и зависимостей между раздельными БД. Чисто фактическое размещение данных во вспомогательной памяти называют физической БД. Как правило, производительность БД определяется указанным размещением данных. При создании физической БД перед проектировщиком часто стоят противоречивые задачи. Приведем несколько из них. Каким образом разбивать БД на части Необходимо ли резервировать память и в каком объеме Каковы должны быть размеры блоков и размещаемых в них сегментов и записей Какие будут выбраны методы доступа Какой будет выбран метод уплотнения данных Какая часть памяти должна располагаться на внешних носителях и т. д. Как видно, создание физической БД, как и многие другие задачи САПР, относится к задачам многокритериальной оптимизации. Поэтому полная оптимизация физической БД в настоящее время невозможна. [c.125]

Задачи структурного синтеза относят к задачам проектирования, наиболее сложным с точки зрения возможностей формализации. Сложность формализованного синтеза структур заключается прежде всего в наличии большого числа факторов, влияющих на разновидности, свойства и параметры синтезируемых структур, а также в трудностях решения задач оптимизации большой размерности при высокой степени детализации описания синтезируемых объектов. [c.268]

Отметим существенное различие между задачами синтеза оптимальных структур и задачами анализа качества структур технических объектов. В анализе необходимо убедиться, что решение существует, а численные методы анализа устойчивы. При структурном синтезе не гарантировано даже существование номинальной структуры, удовлетворяющей всем требованиям ТЗ на проектируемый объект. Существующие и разрабатываемые ММ синтезируемых технических объектов, как правило, оказываются довольно чувствительными к начальным условиям, к размерности задачи оптимизации, к виду целевых функций и ограничений. Поэтому необходимым условием для решения задач синтеза оптимальных структур технических объектов различной природы является использование методов и средств автоматизированного проектирования. Естественно, что формализованные модели и методы для САПР, с одной стороны, должны характеризоваться высокой степенью общности и достоверности, а с другой стороны, должны быть разрешимыми с вычислительной точки зрения. [c.269]

Вложенность означает, во-первых, что анализ входит как составная часть в оптимизацию, а оптимизация — в синтез, во-вторых, что однократное выполнение процедуры оптимизации требует многократного выполнения иро-цедуры анализа, а однократное решение задачи синте- ш — многокрапюго решения задачи оптимизации. Очевидно, что такой же характер взаимодействия имеюг про- [c.27]

Рис. 1.3 позволяет установить характерную особенность взаимосвязи проектных ироцедур анализа и синтеза. Эта взаимосвязь имеет характер вложенности процедуры анализа в процедуру оптимизации (параметрического синтеза) и процедуры оптимизации в процедуру синтеза, объединяющую синтез структурный и параметрический. Вложенность процедур показана па рис. 1.4. [c.27]

Процедуры параметрического синтеза в САПР либо вьтолняются человеком в процессе многовариантного анализа (в интерактивном режиме), либо реализуются на базе формальных методов оптимизации (в автоматическом режиме). В последнем случае находят применение несколько постановок задач оптимизации. [c.154]

Задачу синтеза оптимальных структур систем виброизоляции можно в принципе преобразовать и сформулировать как расширенную задачу параметрической оптимизации. В этом случае в математической модели системы вибронзоляции оптимизируемые параметры и ограничения будут переменными для различных структур. К структурной оптимизации систем виброизоляции наземных машин можно отнести, например, выбор числа опор и вида связи (механическая, гидравлическая или пневматическая) между подвесками опор. Оптимизацией степени связи между подвесками можно выбрать наилучшую структуру. В задаче оптимизации параметров систем виброизоляции задаются структура системы и статистические характеристики входных возмущений. Требуется определить значения параметров, при которых достигается экстремум принятого критерия эффективности. В наиболее часто встречающихся на практике задачах оптимизации структуру систем вибронзоляции выбирают исходя из функционального назначения системы и имеющихся реальных элементов. Кроме того, расширением пространства варьируемых параметров можно получить эффект вариации структуры системы. Если имеется ряд конкурирующих структур, производится параметрическая оптимизация каждой из них л после сравнения отбирается наиболее рациональная. [c.307]

Наконец, в случае схем с условиями работоспособности вида (1.3) может возникнуть задача минимизации чувствительности соответствуюшего выходного параметра к изменениям параметров компонентов. Эта задача связана с задачей выбора допусков, но не сводится к ней целиком. Действительно, уменьшения чувствительности иногда можно добиться и изменениями номинальных значений параметров компонентов. Но чаще всего существенное улучшение чувствительности может быть достигнуто только при изменениях конфигурации принципиальной схемы (введение цепей отрицательной обратной связи), т. е. эта задача становится задачей синтеза. Следует также отметить, что иногда используются термины параметрическая и структурная оптимизация. Параметрическая оптимизация — задача поиска оптимальных значений параметров при неизменной конфигурации принципиальной схемы (эта задача выше была названа просто оптимизацией). В процессе же структурной оптимизации могут изменяться не только значения параметров, но и конфигурация принципиальной схемы. Следовательно, задача минимизации чувствительности чаще всего относится к задачам структурной оптимизации. В дальнейшем нами рассматриваются задачи параметрической оптимизации. Структурная оптимизация будет относиться к задачам синтеза. [c.27]

Математическую основу решаемых задач оптимизации составляют методы математического программирования [15, 21, 25, 96]. В последние годы развивается и другой подход к решению задач оптимизации — в его основе лежат методы оптимального управления [97]. В работах по синтезу оптических покрытий [98—100], имеющих много общего с задачами синтеза устройств на основе ЛП с Т-волнамн, продемонстрирована эффективность указанного подхода. [c.29]

Во многих случаях можно построить упрощенную математическую модель оптимизируемого устройства СВЧ либо определить устройство (прототип), имеющее структуру, эквивалентную в определенном смысле структуре оптимизируемого устройства. Это используется для определения начального приближения при оптимизации. В качестве Vq при этом задается вектор варьируемых параметров, найденный в результате оптимизации иа основе упрощенной модели, либо значение Vo, полученное по определенным соотношениям из результатов оптимизации прототипа. Прл удачном выборе прототлпа значение Vq может быть весьма близким к получаемому прн точном решении задачи параметрической оптимизации устройства СВЧ. По этой причине иа практике получили достаточно широкое распространение методы синтеза устройств, основанные иа непосредственном использовании техники прототипов [8, 9]. [c.149]

При большом количестве параметров задача синтеза решается численными методами многопарамет )1шеской оптимизации. Поиск оптимальных значений параметров синтеза механизма л, , Хг.. .., осуществляется в такой последовательност[1 1) выбираются первоначальные значения варьируемых параметров синтеза механизма (нулевое приближение) 2,. .., -Гп, 2) нормализуются параметры [c.17]

В курсовом проектировании по ТММ методы многопараметрической оптимизации нашли применение при синтезе грейферных механизмов, для которых задается траектория движения некоторой точки шатуна, при динамическом синтезе кулачковых механизмов, а также при оптимальном проектировании маипшы в целом, мап 1и-мер при проектировании металлообрабатывающих машин по критерию минимального силового воздействия на станину и фундамент и т. д. [c.19]

Техноло ичрский процесс механосборочного производства и его элементы являются дискретными, поэтому задача синтеза сводится к определению структуры. Если среди вариантов струк-тур >1 отыскивается не любой приемлемый, а в некотором смысле иаилучший, то такую задачу синтеза называют структурной оптимизацией. [c.109]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...