Задачи оптимального проектирования в САПР

ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В САПР [c.137]

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]

Таким образом, из рассмотренных задач и методов конструирования ЭМП в настоящее время на математической основе формализуемы процессы конструирования элементов ЭМП при заданных конструктивных формах и процессы сравнительного анализа и принятия решений. Для формализации этих процессов можно успешно использовать методы и алгоритмы расчетного проектирования ЭМП, включая оптимальное проектирование. Многие из этих процессов можно реализовать в САПР в пакетном режиме. Остальные процессы конструирования, в основном конструирование общего вида и выбор узлов и деталей конструкций, можно формализовать лишь на эвристической основе. Учитывая сложность этих задач, а также многообразие эвристических методов и приемов, эти задачи целесообразно решать в САПР в диалоговых режимах. Поэтому основные усилия при автоматизации конструкторского проектирования ЭМП направлены на организацию и обеспечение диалогового конструирования. [c.171]

Одним из основных условий успешной реализации задач структурного синтеза в САПР является наличие методов, обеспечивающих поиск решения, близкого к оптимальному, с приемлемыми затратами вычислительных ресурсов. В настоящее время для ре-щения оптимизационных задач концептуального проектирования и логистики используют следующие подходы. [c.207]

Уровню II оптимального проектирования соответствует построение простых математических моделей. Задачу оптимизации решают с использованием математических методов оптимизации, реализуемых вручную, т. е. без применения средств вычислительной техники. К уровню III относятся задачи оптимального проектирования, сформулированные в виде математических моделей и решаемые с применением математических методов оптимизации на ЭВМ. По сравнению с задачами уровня II для задач уровня III характерно использование более сложных моделей и алгоритмов оптимизации и, как следствие, более высокое качество получаемых решений. К уровню IV относятся задачи оптимального проектирования, решаемые в рамках САПР. [c.25]

К уровню В относятся задачи оптимального проектирования, решаемые в рамках САПР. [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 более высоком уровне задачи оптимального проектирования, сформулированные в виде математических моделей, решаются с применение соответствующих математических методов оптимизации и на базе ЭВМ. К высшему уровню относятся задачи оптимального проектирования, решаемые в рамках САПР. [c.113]

При моделировании расчетного ПП ЭМП учитывают следующее. Множество конструктивных вариантов активной части ЭМП можно формально генерировать построением дерева вариантов, как это указано в гл. 2. Однако опыт разработки САПР ЭМП в проектирующих организациях показывает, что в большинстве случаев класс проектируемых объектов достаточно узкий и количество конструктивных признаков вариантов мало, что позволяет ограничиться построением перечня или матрицы вариантов исходя из имеющегося опыта проектирования. В результате основное внимание при моделировании ПП уделяется построению расчетных моделей ЭМП, формулировке задач и выбору методов их оптимального проектирования, а также сравнительному анализу и отбору вариантов. [c.119]

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]

Приведенные выше принципы с успехом используются в автоматизированном проектировании конструкций. Однако не надо полагать, что ими ограничивается круг задач, которые может решить сегодня САПР. Трудность заключается не только в том, какие принципы положить в основу оптимального проектирования конструкций, но и в том, как формализовать их сущность на математической основе, т. е. как задать критерий оптимальности на языке, понятном ЭВМ. [c.103]

Таким образом, в процессе разработки САПР проблема оптимального проектирования заключается в решении следующих основных вопросов определение этапов процесса автоматизированного проектирования, сопровождаемых решением тех или иных задач оптимизации построение математических моделей оптимизации подбор методов решения задач оптимизации и разработка машинных алгоритмов создание (или заимствование) программного обеспечения решения задач оптимизации разработка системы диалогового формирования и просмотра вариантов объекта проектирования с определением значений тех или иных показателей качества разработка диалоговой системы формирования математических моделей и управления процессом решения соответствующих задач. [c.139]

Программа построения оптимальных маршрутов проектирования осуществляет оптимальный выбор (по ряду критериев) ППП для решения поставленных проектных задач, определяет порядок их выполнения, обеспечивает информационную совместимость пакетов в цепочке. Оптимальность понимается в смысле минимизации времени и максимизации качества решения задач, имеющимся в составе комплексной САПР набором ППП достижения информационной совместимости с минимальными потерями или минимальными запросами дополнительной информации. Теоретической основой построения программы являются методы решения задач многокритериальной оптимизации на основе Парето — оптимальных сверток. [c.31]

В общей постановке задача системного проектирования ш построения с некоторых точек зрения оптимальных САПР сводится к моделированию системы и оптимизации ее параметров по выбранному критерию. В соответствии с такой постановкой задачи необходимо провести следующие исследования [c.147]

При проектировании на основе САПР имеется возможность получать множество решений различных задач. Выделение некоторого подмножества решений задач относится к проблемам выбора и принятия решений. Задачей принятия решений называют кортеж a= W, > (где W — множество вариантов решений задачи 0 — принцип оптимальности, дающий представление о качестве вариантов, в простейшем случае правило предпочтения вариантов). Решением задачи а называют множество Won— , полученное на основе принципа оптимальности. [c.12]

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]

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]

Состав средств обеспечения объектных подсистем САПР зависит от класса проектируемых объектов. В качестве примеров таких подсистем можно назвать подсистемы конструирования объектов, их деталей и сборочных единиц, поиска оптимальных проектных решений, анализа энергетических или информационных процессов в объектах, определения допусков на параметры и вероятностного анализа рабочих показателей объектов с учетом технологических и эксплуатационных факторов, технологической подготовки производства. Любая из перечисленных подсистем не даст возможности проектировщику получить рациональные проектные решения, если не будут учитываться особенности математического и графического описания именно данного класса объектов, не будет обобщен опыт их проектирования, не будут предусмотрены перспективные технологические приемы. Вместе с тем весьма желательна всемерная универсальность объектных подсистем в отношении большого класса однотипных объектов. Например, для всего класса ЭМУ могут быть созданы на единой методической основе объектные подсистемы для анализа электромеханических и тепловых процессов, не говоря уже о конструировании деталей или механических расчетах. Именно универсальность объектных подсистем позволяет свести к минимуму дублирование дорогостоящих работ по их созданию и открывает путь к формированию все более широких по назначению отраслевых САПР. Объектные подсистемы могут находить применение как на определенном этапе проектирования, так и на нескольких его этапах, при этом решается ряд типовых задач с соответствующей адаптацией к требованиям каждого этапа. Примерами могут служить подсистема определения допусков на параметры и вероятностного анализа, применяемая на соответствующем этапе, и подсистема поиска оптимальных проектных рещений, которая может служить как для определения рационального типа и конструктивной схемы объекта, так и для параметрической оптимизации. [c.22]

Получение промежуточных или окончательных проектных решений на взаимосвязанных этапах автоматизированного проектирования является задачей объектных подсистем САПР. Очевидно, что на различных этапах проектирования возникает ряд однотипных проблем, таких как поиск оптимальных проектных решений, конструирование, анализ физических процессов в объекте, вероятностный анализ, расчет допусков на параметры. Поэтому целесообразно выполнять однотипные действия с помощью одной объектной подсистемы на разных этапах проектирования или применять компоненты разных подсистем на одном этапе. [c.271]

Ученые-прогнозисты считают, что в самом начале XXI в. подавляющее число технологических процессов, применяемых в машиностроении, будут разрабатывать посредством систем автоматического проектирования, обеспечиваюш,их сокращение трудоемкости этой работы в 4—6 раз и освобождающих технологов от рутинной, бумажной работы, так как САПР выдает всю техническую документацию в готовом виде. Следует учесть, что преимущества автоматизации проектирования технологии с помощью ЭВМ, кроме этого, проявляются также в возможности использования методов, дающих оптимальное решение поставленной задачи независимо от сложности применяемых расчетных формул и другой многогранной информации, т. е. безошибочно делать то, что чрезвычайно трудно или невозможно выполнять человеку. [c.65]

Системы автоматизированного проектирования (САПР) в технологической подготовке холодноштамповочного производства (ТП ХШП) дают возможность проектировать технологические процессы изготовления листовых деталей, решать сложные задачи по выбору оптимального варианта раскроя рулонного материала, листов и полос на прямоугольные и фигурные заготовки. Для выбора рационального варианта технологической оснастки, поиска подходящих штампов из числа тех, что были спроектированы и изготовлены ранее, разработаны соответствующие программы. [c.391]

Стандартные программы анализа, предусматриваемые в составе программного обеспечения САПР, помогают сделать организацию процесса проектирования более логичной. В этом случае группы разработки и анализа не ведут беспорядочный, многократно повторяющийся взаимный обмен документацией, а имеют возможность сосредоточиться на научных задачах, постоянно находясь на своих автоматизированных рабочих местах, за терминалами САПР. При такой организации процесса обеспечиваются необходимые условия для творческой работы конструкторов, поскольку они отрабатывают свои проектные решения в режиме непосредственного оперативного взаимодействия с ЭВМ. Благодаря этому становится возможным проектирование, близкое к оптимальному. Кроме того, программы машинного анализа позволяют как экономить рабочее время конструктора, так и сокращать непроизводительные задержки. Такая экономия достигается за счет быстрого получения результатов анализа проектных решений и исключения потерь времени на этапе продвижения проектируемого изделия от чертежной доски конструктора к инженерам-аналитикам, у которых накапливается очередь работ, и в обратном направлении. [c.83]

Следующим этапом анализа является выбор метода достижения точности исходного звена с учетом возможностей его реализации в автоматическом режиме. Последний этап состоит в расчете допусков составляющих звеньев и координат середин полей допусков. Номинальные размеры составляющих звеньев определяют заранее исходя из расчетов, деталей машин на прочность, жесткость и т.д. по соответствующим формулам при проектировании конструкции изделия. Практически два последних этапа выполняются параллельно. Оптимальное решение прямой задачи распределения допусков по составляющим звеньям осуществляется таким образом, чтобы затраты на изготовление деталей и сборку машины были минимальны. Наилучшим образом эту сложную задачу можно решить с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР) в интегрированном производстве. В этом случае, опираясь на базы данных, пополняемые в процессе производства, можно быстро оценить изменения стоимости изготовления и сборки сборочной единицы при изменении допусков составляющих звеньев. [c.22]

Автоматизация проектирования предполагает создание модели процесса проектирования. Модель должна отражать состав типовых проектных работ и связей между ними, устанавливать класс задач, решаемых на различных этапах проектирования, классифицировать источники и характер информации, используемой в процессе проектирования, оптимально распределять функции по выполнению процесса проектирования между отдельными подразделениями, соответствующим программным обеспечением и техническими средствами САПР. [c.8]

При использовании средств и методов автоматизированного проектирования возникает ряд задач выработка рациональной структуры комплексной САПР, состоящей из набора базовых компонентов построение оптимальных маршрутов проектирования для конкретных устройств МЭА составление заданий на проектирование решение проектных задач базовым набором ППП. Необходимая степень их формализации и средств отображения в ЭВМ может быть достигнута за счет разработки иерархической системы специализированных языков САПР. [c.55]

На современном научном уровне излагаются основы вычислительных методов проектирования оптимальных конструкций. Рассматриваются вопросы моделирования линейных и нелинейных систем методом конечных элементов. Показано применение метода обратных задач динамики к решению задач синтеза оптимальных систем виброзащиты и стабилизации. Приводятся методы и алгоритмы построения оптимального управления колебаниями сложных динамических систем. Даны рекомендации по нсиользованию численных методов оптимального нроектировапни в САПР. Материал пособия иллюстрируется примерами решения многочисленных задач с помощью приведенного алгоритмического и программного обеспечения. [c.127]

Программный комплекс GEOMPR можно использовать для решения задач оптимального проектирования уровня С (см. п. 20), а также в качестве инвариантного компонента программного обеспечения САПР. [c.169]

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]

Следовательно, задача системного проектирования САПР сводится к отысканию таких значений параметров системы уравнений (4.12), которые оптимизируют критерий эффективности [см. (1.1)1 при условии выполнения системы ограничений (4.13). Выбор критерия эффективности является одним из важнейших этапов оптимального проектирования структуры САПР. Этому вопросу уделяется значительное внимание в ряде работ [85, 88, 89, 90], где предлагаются и рассматриваются такие методы выбора критерия, как построение системы приоритетов, установление весовых характеристик, масштабирование и нормализация критерия, излагается теория двойствсшшсти многокритериальных задач. [c.157]

С учетом современных методов построения ППП разработан и получил широкое применение при проектировании ЭМП ряд пакетов как объектно-независимых, так и объектно-ориентированных [65]. Объектно-ориентированные ППП предназначены для решения проектных задач сравнительно узкого класса ЭМП и применяются соответственно в САПР синхронных двигателей, крупных электрических машин, трансформаторов, синхронных генераторов автономной электроэнергетики и т. п. Объектно-независимые ППП предназначены в основном для решения задач оптимизации параметров и анализа динамических режимов практически любых ЭМП. К их числу можно отнести пакет для многокритериального оптимального проектирования ЭМП в диалоговом режиме (ППП МОПО) [65] и пакет для моделирования динамических процессов электромеханических систем ( 7.4). [c.155]

Первые очереди действующих САПР ЭМП, как правило, не имели в техническом обеспечении графических дисплеев, а некоторые— даже графопостроителей. Тем не менее указанный выше минимальный набор технических средств в сочетании с развитыми программными средствами для решения комплекса задач расчетного проектирования ЭМП позволяет существенно повысить производительность проектирования, точность и качество расчетных проектов. Время расчета одного варианта ЭМП на ЭВМ составляет секунды или десятки секунд, а время оптимизации одного конструктивного варианта в пакетном режиме — минуты, максимум десятки минут. Для сравнения достаточно указать, что при ручном проектировании поверочный расчет одного конструктивного варианта производилс5 1 опытным проектировщиком в течение нескольких дней, а то и недель. Для оценки повышения качества проектов достаточно указать, что результаты оптимального проектирования ЭМП по любому критерию оптимальности оказываются минимум на 10—15% выше в сравнении с результатами ручного проектирования. [c.157]

Заканчивая обсуждение вопросов, связанных с подходами к построению целевых функций при оптимальном проектированвд конструкций в САПР, заметим, что здесь речь в основном шла об оптимизации форм упругих тел при ограничениях по прочности и жесткости. Современные САПР позволяют решать и другие достаточно сложные задачи, связанные с проектированием конструкций, при этом набор используемых антагонистических критериев оптимизации может быть весьма многообразен. [c.116]

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]

Значение диалогового интерактивного режима взаимодействия в процессе автоматизированного проектирования трудно переоценить. Оперативный диалог проектировщика и ЭВМ часто необходим, так как обычно реальные задачи проектирования включают трудно форма-ли.зуемые этапы, требующие вмешательства человека, принятия с его стороны тех или иных решений. Кроме того, оперативная связь с ЭВМ реализует возможность просмотра за короткое время мнон ества вариантов технических решений и выбора оптимального, ускоряет процессы поиска научно-технической и нормативно-справочной информации, создает условия для эффективного использования в САПР банков данных и информационнопоисковых систем. [c.65]

О применимости методов многокритериальной оптимизации для задачи выбора оптимального маршрута проектирования в комплежсной САПР МЭА. При нахождении оптимального маршрута проектирования в комплексной САПР МЭА используются дискретные показатели качества [c.179]

Создание автоматических линий и выполнение проектно-конструкторских работ на уровне систем машин весьма специфично и включает ряд сложных задач, с которыми не приходится сталкиваться при конструировании обычного технологического оборудования. Это прежде всего разработка многооперационных технологических процессов с концентрацией операций, выявление возможных вариантов построения системы машин в целом и выбор оптимального, проведение многоступенчатых приемносдаточных испытаний. Именно применительно к проектированию автоматических линий наиболее перспективны методы и системы автоматизированного проектирования (САПР). Наконец весьма сложны вопросы рациональной эксплуатации автоматических линий, реализации всех потенциальных возможностей, заложенных в технологических процессах и конструкциях машин. [c.6]

Подсистема обеспечивает безбумажную технологию проектирования ШК ее выходными документами являются программы для станка с ЧПУ, обрабатывающего заготовки корпусных детаией ШК. В процессе проекгарования ШК подсистема выполняет расчет силовых, геометрических и кинематических параметров, выбор комплектующих изделий ШК, формирование обозначений, вы рчива-ние схемы раскатки и т.д. Выполняются наиболее интеллектуальные задачи проектирования ШК, такие как генерация инструкций, оптимизирующих кинематическую схему ШК. Пользователь подсистемы на этапе проектирования кинематической схемы ШК - высококвалифицированный конструктор, работающий в режиме интерактивного диалога. Дальнейшее развитие подсистемы - автоматизация синтеза оптимальной конструкции ШК в условиях интегрированной среды САПР АС. [c.659]

Сложность, многовариантность, мультиальтернативность, комплексность и необходимость завершенности автоматизированных процессов проектирования поставили на повестку дня решение таких научных проблем, как создание комплексных САПР МЭА. Их архитектурные решения позволяют осуществлять гибкие процессы проектирования быструю адаптацию комплексной САПР к предметным областям, процессам и задачам проектирования, составу прикладного программного обеспечения обеспечить активную роль пользователя в процессе проектирования и принятия оптимальных проектных решений в режиме диалога, и его инвариантность к внутренней организации САПР, средствами обмена информацией между отдельными подсистемами комплексной САПР, пакетами прикладных программ, банками и базами данных. [c.246]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...