Оптимальное проектирование технических объектов

В задачах оптимального проектирования технических объектов вектор переменных проектирования X = (хь.... ..,Хп) выбирают в результате определения экстремума целевой функции F ) в допустимой области, заданной системой ограничений на параметры проектируемого объекта, В самом общем виде целевая функция и ограничения являются нелинейными функциями переменных проектирования X. [c.277]

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ [c.137]

Математическая модель оптимального проектирования технического объекта представляет собой формализованное описание критерия качества, условий, обеспечивающих выполнение заданных функций объектом, требований, предъявляемых к отдельным параметрам объекта, и др. [c.139]

Именно в формировании -математической модели заключается постановка задачи оптимального проектирования технического объекта, которой предшествует определение цели и соответствующего критерия оптимизации. Например, при проектировании технического объекта цели оптимизации могут состоять в обеспечении его минимальной массы максимального КПД, ми- [c.139]

Знание математического аппарата, применяемого в инженерных исследованиях, умение пользоваться математическими моделями при оптимальном проектировании реальных объектов и систем, знание программных и технических средств САПР и умение пользоваться ими в качестве ин- [c.3]

Если при проектировании технических объектов или систем можно выделить один параметр, которому отдается безусловное предпочтение и который наиболее полно характеризует свойства проектируемого объекта, то естественно этот параметр принять за целевую функцию. Такой выбор целевой функции лежит в основе критериев оптимальности, называемых частными критериями. При оптимизации по частным критериям задача проектирования сводится к задаче оптимизации выбранной целевой функции при условии соблюдения определенных ограничений. При этом одна часть параметров подпадает иод категорию ограничений, а другая часть параметров, на которые не накладываются ограничения, принимается такой, какой получилась при оптимизации целевой функции. [c.15]

При проектировании технических объектов важное значение имеет определение оптимальных вариантов структур и конструкций машин и устройств, параметров схем, режимов работы технологического оборудования и т. д. Под оптимальным будем понимать такой вариант структуры или конструкции, параметры которой удовлетворяют всем системным, конструктивным, технологическим, электрическим и экономическим требованиям ТЗ, а критерий оптимальности, описывающий качество проектируемой структуры или конструкции, принимает наилучшее (минимальное или максимальное) значение. [c.262]

При проектировании технических объектов с использованием моделей и методов математического программирования оказывается удобной геометрическая иллюстрация процесса получения оптимального решения, Рассмотрим геометрическую интерпретацию задачи математического программирования с линейной целевой функцией и с системой ограничений, образующих выпуклую оболочку области существования задачи оптимизации, т. е. пусть имеется система уравнений [c.265]

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]

Краткий очерк этапа эскизного проектирования с выделением структурно-кинематического и метрического синтеза. Эскизное проектирование технического объекта — один из наиболее важных этапов конструирования, в процессе разработки которого принимаются принципиальные конструктивные решения, определяющие устройство и принцип работы проектируемого изделия, а также его (изделия) основные параметры и габаритные размеры. Исходными данными для разработки эскизного проекта являются техническое задание (ТЗ) и техническое предложение, результатом разработки будут структурные, кинематические и компоновочные чертежи проектируемого изделия, содержащие оптимальные по выбранным критериям технические решения сам эскизный проект служит основанием для разработки технического проекта или рабочей документации. [c.71]

В практике современного проектирования технических объектов задачи оптимального проектирования решаются на всех перечисленных уровнях. При этом число задач, решаемых на уровнях С и О, невелико. Однако дальнейшее проникновение современных средств вычислительной техники и математических методов оптимизации в процессы создания новой техники будет способствовать росту числа задач оптимального проектирования, решаемых на этих уровнях. [c.138]

Решение в рамках САПР задач оптимального проектирования позволяет классифицировать ее как систему высокоавтоматизированную (см. п. 4). В САПР задачи оптимизации можно решать на всех этапах процесса проектирования. Так, на этапе эскизного проектирования технического объекта задача оптимального проектирования может состоять в определении оптимальных значений небольшого числа основных параметров проекта, определяющих будущий облик технического объекта. На этапах технического и рабочего проектирования задачи оптимизации могут носить более глубокий характер, охватывающий вопросы определения оптимальных значений основных параметров как объекта в целом, так и отдельных его узлов и деталей. Таким образом, процесс автоматизации проектных процедур может сопровождаться цепочкой решаемых задач оптимизации. [c.138]

При проектировании технических объектов обычно стремятся найти такие параметры, которые обеспечивали бы желаемые значения сразу нескольких характеристик. В первую очередь интересуются не поиском экстремума одной целевой функции, а достижением решения, удовлетворяющего ряду требований. Поэтому при проектировании целесообразно вести работу в два этапа. Вначале определяют параметры, обеспечивающие заданные характеристики объекта. Затем улучшают конструкцию по отдельным характеристикам или по одной, принятой за критерий оптимальности. [c.61]

Оптимизация является необходимым этапом на всех уровнях проектирования технического объекта. При этом в зависимости от уровня проектирования возможен различный подход как к выбору критерия оптимальности, так и к построению схемы решения. Вместе с тем на всех уровнях могут использоваться одинаковые формализованные методы оптимизации. [c.398]

В гл. 1 рассматриваются общие сведения о проектировании технических средств объекта, классификация и основные структуры САПР, виды обеспечения САПР, анализируется и обосновывается выбор критериев оптимальности. [c.4]

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]

Само по себе принятие решения есть компромисс. Принимая решение, необходимо взвешивать суждения о ценности, что включает рассмотрение многих факторов, в том числе экономических, технических, научных, социальных и чисто человеческих. Принять правильное решение — значит выбрать такую альтернативу из числа возможных, в которой с учетом всех разнообразных факторов будет оптимизирована общая ценность. Задача оптимального проектирования заключается в определении вектора = Хи. .., Хт) оптимальных конструктивных параметров проектируемого объекта исходя из технических и технико-экономических критериев оптимальности и поставленных ограничений. Переменные проектирования X являются внутренними переменными, допускающими варьирование. Использование рационального комплекса критериев представляет собой основной метод творческой технической деятельности при оптимальном проектировании. От того, как составлен комплекс критериев, зависит успех разработки. Процесс принятия решения при оптимальном проектировании характеризуют следующие основные черты наличие цели (критериев оптимальности) и альтернативных вариантов проектируемого объекта и учет существенных факторов при проектировании. [c.14]

При автоматизированном проектировании новых технических объектов разработчик взаимодействует с техническими средствами САПР в интерактивном режиме. В процессе этого взаимодействия па основе анализа множества альтернативных вариантов проектных решений, получаемых с помощью технических и программных средств САПР, разработчик должен принять решение по выбору оптимального варианта проектируемого объекта, т. е. решить задачу выработки предпочтения среди некоторого множества альтернативных вариантов проектируемого объекта. Решение разработчик принимает на основе выбранных критериев. При существовании одного частного критерий принятие решения производится однозначно путем сравнения значений данного критерия для различных альтернативных вариантов. [c.27]

При проектировании любого технического объекта выбирается или задается в ТЗ на проектирование критерий оптимальности. В зависимости от характера и назначения проектируемого объекта в качестве критерия оптимальности может быть принята его стоимость, КПД, потребляемая мощность или другой, более сложный критерий. Вопросы выбора критериев оптимальности рассматривались в 1.3. [c.262]

Выбор оптимального варианта структуры проектируемого объекта методами, базирующимися на полном переборе, вариантов, является дорогостоящей, трудоемкой и, как правило, неосуществимой процедурой. Использование методов математического программирования для принятия решений в задачах структурного синтеза технических объектов требует большой предварительной подготовки для исследования пространства решений и не всегда оправдано из-за больших трудностей учета многочисленных факторов, влияющих на корректность постановки задачи оптимального проектирования, и из-за существенных вычислительных трудностей решения задач математического программирования большой размерности. [c.319]

Проектирование объектов — изделий или систем в САПР,—осуществляемое на базе реализации научной и технической информации и теоретических исследований, показано на условной структурной схеме (рис. 5.11). Данная структура акцентирует внимание студентов на поисковом методе оптимального проектирования и применения системного комплексного подхода в решении задач курсового и дипломного проектирования хотя бы на примере нахождения и использования новой научно-технической информации. [c.135]

Но эти критерии имеют более широкую область применения. Срок службы входит в них через функции, характеризующие основные технико-экономические показатели, которые зависят от проектных параметров объекта. Таким образом, в общем случае I = = I (Т, а), где а — вектор проектных технических параметров. Отсюда приходим к принципу оптимального проектирования [c.207]

Основным и важнейшим фактором, предопределяющим проектное решение при проектировании промышленного объекта, является технологический процесс. Проектное решение должно быть подчинено требованиям технологического процесса. Поэтому выбор оптимальных технологических вариантов — это первоочередная задача и наиболее ответственная работа при выполнении проекта, имеющая исключительно важное значение. Технологический процесс должен быть стабильным и обеспечивать наиболее низкую стоимость изделия при высоком качестве исполнения. Выбор варианта технологического процесса зависит от многих факторов, но в первую очередь от технических возможностей, требований, предъявляемых к изделию и типу производства. При массовом и крупносерийном производствах необходима воз- [c.5]

Под оптимальным понимают такое проектирование, цель которого состоит в создании технического объекта, не только выполняющего заданные функции, но и отвечающего некоторым заранее установленным критериям качества. [c.137]

На первом этапе разработки математической модели оптимального проектирования выявляют параметры объекта, влияющие на критерий (критерии) оптимальности, и определяют вид функциональной зависимости последнего (последних) от этих параметров. Далее определяют параметрические, дискретизирующие и функциональные ограничения, накладываемые на параметры технического объекта, для обеспечения выполнения им заданных функций. [c.140]

Подзадача, соответствующая (3.54), сводится к оптимизации постоянных во времени параметров объекта проектирования при фиксированных принципиальном техническом решении и оптимальных законах управления динамическими процессами. В этом случае исходная задача преобразуется в задачу оптимизации функции многих переменных (задача В) [c.75]

Любой объект конструкторской разработки можно отнести к классу технических систем, а сам процесс разработки, осуществляемый с учетом заданных условий проектирования, изготовления и эксплуатации, рассматривать как процесс последовательного изменения состояния конструируемых технических систем. К основным операциям, образующим этот процесс, относятся формулирование цели системы, выбор оптимального проекта системы из ряда имеющихся и возможных альтернативных вариантов (проектов), анализ оптимального варианта системы и выделение компонент выбор из числа имеющихся или конструирование новых компонент синтез компонент и образование системы. [c.105]

Исследовательские испытания при необходимости проводят на любых стадиях жизненного цикла продукции. В процессе производства продукции покупные материалы, комплектующие изделия могут подвергаться контрольным испытаниям при входном контроле, а составные части собственного изготовления — при операционном. Исследовательские испытания проводят для изучения поведения объекта при том или ином внешнем воздействующем факторе (ВВФ) или в том случае, если нет необходимого объема информации. Чаще всего это бывает, когда объект недостаточно изучен, например при исследовательских работах, проектировании, выборе оптимальных способов хранения, транспортирования, ремонта и технического обслуживания. [c.98]

Особенности внедрения ЭВМ при проектировании. Применение ЭВМ в конструкторских разработках, а затем и для автоматизации проектирования могут оказать конструктору значительную помощь. Их внедрение уменьшит трудоемкость работ позволит проводить расчеты, которые не могут быть выполнены вручную гарантирует большую надежность проводимых расчетов и исключает возможность появления ошибок. Удобно с помощью ЭВМ исследовать различные варианты какой-то задачи. На ЭВМ выполняют следующие работы трудоемкие расчеты, часто повторяющиеся расчеты, решение задач по оптимизации параметров, многовариантных задач с перебором вариантов и выбором оптимального решения (выбор кинематических и энергетических параметров) и сложных задач, разрешение которых невозможно без помощи ЭВМ (решение задач динамики) обработку данных экспериментов и данных статистики поиск рациональных технических решений по конкретному классу объектов на основе разработки специальных эвристических алгоритмов. [c.562]

Контролепригодность — приспособленность машины к выполнению необходимых операций контроля технического состояния при монтаже, эксплуатации и ремонте. По данным НИИАТ доля контрольных операций составляет около 50% общего объема затрат труда на техническое обслуживание и до 30% — при ремонте [И]. В связи с усложнением ПТМ затраты времени и труда на контроль их технического состояния и прогнозирование работоспособности непрерывно растут. Обеспечение контролепригодности машины на стадии ее конструирования позволяет существенно повысить эффективность контроля при одновременном снижении его продолжительности и трудоемкости. И то, и другое положительно влияют на монтажно-эксплуатационную технологичность и ремонтопригодность. Наибольший эффект достигается в том случае, когда технические условия на проектирование машины содержат конкретные требования по контроле-пригодности (объекты контроля, его продолжительность, полнота, достоверность, стоимость и т. д.). В этом случае уже на стадии конструирования машины должны быть выбраны оптимальные методы контроля, созданы измерительные базы, решены вопросы оснащения машины постоянными средствами диагностики, рационального размещения и оформления контрольных точек, обеспечения доступа к контролируемым механизмам, возможности нх быстрой разборки для осмотра деталей и сопряжений и т. д. [И]. [c.123]

Индукционные нагревательные устройства с позиций теории оптимального управления относят к объектам с распределенными параметрами. Процесс нагрева заготовок описывается нелинейным уравнением теплопроводности (1.71) при граничных условиях 0-74). В общем случае управляющими воздействиями являются пространственно распределенные внутренние источники теплоты гю х, t), входящие в уравнение (1.71). При заданных электро- и теплофизических свойствах материала заготовки распределение и мощность внутренних источников теплоты определяются многими факторами, в том числе конструктивными параметрами индукционного нагревателя, электрической схемой его включения, напряжением на индукторе при заданном числе его витков, частотой тока. Отсюда видна тесная связь задачи управления индукционными нагревателями с задачей их конструирования и проектирования. Более того, конструирование технического устройства можно рассматривать как определенный этап в решении общей задачи управления технологическим процессом с целью достижения его макси- [c.230]

Функциональные ограничения еще более уменьшают объем допустимого подпространства проектирования и усложняют его форму. Функциональными ограничениями при оптимальном проектировании технических объектов могут быть условия прочности жесткости устойчивости ограничения объема пространства, в котором должен располагаться объект герметичности срока службы. Эти условия обеспечивают я елаемые значения тех или иных технических характеристик и экономических показателей. [c.141]

Сделаем краткие выводы по выбору критериев оптимальности при автоматизированном проектировании технических объектов. Выбор критерия оптималыюсти является сложной методологической проблемой и, как правило, может производиться неоднозначно. Источником сложности этой проблемы прежде всего служит противоречивость целей, преследуемых при проектировании любого нового технического объекта. Стоимость и надежность функционирования, энергоемкость и производительность, микроминиатюризация и массогабаритные параметры всегда находились и будут находиться в противоречии друг с другом. Поэтому если в ТЗ на проектирование сформулировано, что требуется оптимизировать один из параметров проектируемого объекта при соблюдении ограничительных требований на остальные параметры, то необходимо сформировать частный критерий F( ). В этих случаях задача оптималь- [c.26]

Для метода Гаусса Я=1, и если не учитывать разреженность матрицы коэффициентов А, то 7 2(rtV3 + 2n). Неучет разреженности ограничивает целесообразность применения метода Гаусса решением задач только невысокой размерности. При п>50 учет разреженности становится необходимым. Для метода Гаусса при учете разреженности и оптимальном упорядочении строк и столбцов матрицы А в задачах проектирования технических объектов имеем [c.233]

В САПР задачи оптимизации могут решаться на всех этапах процесса проектирования. Так, на этапе эскизной проработки задача оптимального проектирования может состоять в определении рациональных значений необходимого числа основных параметров проекта, определяющих будущий облик технического объекта. На этапах технического и рабочего проектирования задачи оптимизации могут носить более глубокий характер, охватьшаюший вопросы определения оптимальных значений основных параметров как объекта в целом, так и отдельных узлов и деталей. [c.113]

Комплексная стандартизация (КС). По определению, данному Постоянной Комиссией СЭВ по стандартизации, — это стандартизация, при которой осуществляется целенаправленное и планомерное установление и применение спстемы взаимоувязанных требований как к самому объегсту КС в целом и его основным элементам, так и к материальным и нематериальным факторам, влияющим на объект, в целях обеспечения оптимального решения конкретней проблемы. Следовательно, сущность КС следует понимать как систематизацию, оптимизацию и увязку всех взаимодействующих факторов, обеспечивающих экономически оптимальный уровень качества продукции в требуемые сроки. К осиовн лм факторам, определяющим качество машин и других изделий, эффективность их производства и эксплуатации, относятся совершенство конструкций и методов проектирования и расчета машин (их составных частей н деталей) на прочность, надежность и точность качество применяемого сырья, материалов, полуфабрикатов, покупных и получаемых по кооперации изделий степень унификации, агрегатирования и стандартизации уровень технологии и средств производства, контроля и испытаний уровень взаимозаменяемости, организации производства и эксплуатации машин квалификация рабочих и качество их работы. Для обеспечения высокого качества машин необходима оптимизация указанных факторов и строгая взаимная согласованность требований к качеству как при проектировании, так и на этапах производства и эксплуатации. Решение этой задачи усложняется широкой межотраслевой кооперацией заводов. Например, для производства автомобилей используют около 4000 наименований покупных и кооперируемых изделий и материалов, тысячи видов технологического оборудования, инструмента и средств контроля, изготовляемых заводами многих отраслей промышленности. КС позволяет организовать разработку комплекса взаимоувязанных стандартов и технических условий, координировать действия большого числа организаций-исполнителей. Задачами разработки и выполнения программ КС являются 1) обеспечение всемерного повышения эффективности общественного производства, технического уровня и качества продукции, усиление режима экономии всех видов ресурсов в народном хозяйстве 2) повышение научно-технического уровня стандартов и их организующей роли в ускорении научно-технического прогресса на основе широкого использования результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и лучших оте- [c.59]

Разработка аванпроекта предшествует эскизному проектированию и включает следующие основные этапы подбор и изучение информации по проблеме согласование с заказчиком технических требований на разработку проекта определение основных технико-экономических характеристик разрабатываемого объекта анализ конструкторских и технических решений, а также их экономическое обоснование выбор оптимального варианта и его тех-нико-экономическое обоснование. [c.24]

Выбор критерия оптимальности. МЗПС представляет собой достаточно сложный объект проектирования. Его фактическая ценность определяется комплексом параметров (технических, экономических, эргономических и пр.), суммарная оценка которых затруднена их различной природой — некоторые из них могут быть оценены количественно, некоторые качественно. К первым параметрам относятся габаритно-весовые, точностные, экономические и тому подобные характеристики, ко вторым — эргономические, эстетические и другие характеристики, не обладающие физической размерностью. В связи с этим оценка как факторов, участвующих в рассмотрении результатов конструирования, так и самого этого результата часто производится на уровне общих соображений и интуиции специалистов, т. е. весьма субъективно. [c.72]

В последние годы во всех сферах человеческой деятельности, особенно в науке и технике, используют вычислительную технику. Исключительные возможности вычислительной техники, ее доступность позволяют существенно изменить традиционные приемы решения научно-технических задач, в частности, задач проектирования. В области создания приборов перспективно автоматизированное проектирование. Оно предполагает исключить человека из самой сложной части проектирования, связанной с поиском оптимальных вариантов решений и выдачей технической документации. Эти функции берет на себя машина и ее дополнительные устройства (ийтерфейс), которые работают по заранее разработанным программам. Технические средства (вычислительная машина и интерфейс) в совокупности с соответствующим математическим и программным обеспечением составляют систему автоматизированного проектирования (САПР) какого-либо объекта. [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...