Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу "основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем"




НазваниеМетодические указания и задания к лабораторным работам по курсу "основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем"
страница2/17
Дата публикации12.08.2013
Размер1.56 Mb.
ТипМетодические указания
lit-yaz.ru > Математика > Методические указания
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
^

Группы связей:


I0 – D0, I1 – D1, I2 – D2, I3 – D3, I4 – VCC, I5 – CP, I6 – OE, I7 – RAM3,

I8 – RAM0, I0 – CN4, I1 – G, I2 – F3

1.4 Контрольные вопросы
Тема 1. Цели курса. Определение САПР и структура САПР.

  1. Определение САПР

    1. САПР как комплекс средств

    2. САПР как декомпозиция уровней

    3. САПР как разработка документации

    4. Процедурное определение САПР

  1. Уровни сложности САПР

  2. ПО САПР

Тема 2: САПР радиоэлектронной аппаратуры

  1. Общая характеристика

  2. Задачи схемотехнического проектирования

  3. Задачи функционально-логического проектирования

  4. Уровень системного проектирования

  5. Уровни и задачи конструкторского проектирования РЭА

    1. Алгоритмы компоновки

    2. Алгоритмы размещения

Пример: последовательный итерационный алгоритм минимизации суммарной длины соединений

    1. Алгоритмы трассировки монтажных соединений


2 Лабораторная работа №2

Тема. Структурная модель для объекта заданной предметной области.

Цель: создание иерархии моделей.

Тип: Индивидуальное задание.
2.1 Задание
Разработать для полученного варианта данной предметной области иерархию математических моделей, включая модели:

  • структурного уровня;

  • логического уровня.

Варианты заданий приведены в приложении А.

Отчет должен содержать:

1) Структурная модель:

  • условия, схемы;

  • соответствия по классам;

  • ориентированные графы соответствий;

  • таблицы смежности и инцидентности;

  • решение задач исследования модели.

2) Логическая модель:

  • графические блоки для формирования логических соответствий между свойствами;

  • таблицы их функционирования;

  • общая схема объекта, выполненная на базе граф. блоков;

  • решение задач исследования модели.


^ 2.2 Методические указания
2.2.1 Модели структурного уровня
На структурном уровне моделируются ранние этапы проектирования объекта. Объект задаётся топологической моделью в виде ориентированного графа G(V,E):

V – вершины,

E – рёбра, где

V – описывает состав элементов объекта;

E – описывает способ действия объекта.

Структурный этап проектирования представляет собой направленный перебор формализованных описаний структуры объектов и алгоритмов его функционирования методами моделирования на ЭВМ, с целью их оценки и выбора оптимального.

Это позволяет решить следующие задачи:

  • оценить последствия возможных отказов того или иного элемента объекта;

  • определить степень загруженности и значимости отдельных элементов в процессе функционирования;

  • установить нечёткость структуры.

Модель структурного уровня включает в себя:

Отношения над множествами V и E:

    1. Структурные отношения между элементами;

    2. Принадлежность объектов их элементов и свойств определенным множествам;

    3. Отношения иерархической принадлежности;

    4. Отношения порядка.

Все указанные типы отношений могут быть описаны формально посредством двух матриц смежности и инцидентности.

Строки и столбцы матрицы смежности соответствуют вершинам графа, а элементы матрицы Cij, где i – строка, j – столбец равен числу дуг направленных от вершины Vi к вершине Vj.

Матрица инцидентности описывает отношение между вершинами и рёбрами графа. Строки – Вершины, Столбцы – Рёбра. Элемент матрицы Aij равен 1, если вершина Vi есть начальная вершина ребра Ej и равен – 1 в противном случае (конец).

Все прочие элементы – 0 .

Аналогично через матрицы можно выразить отношения принадлежности, подчиненности и порядка.
^ 2.2.2 Модели логического уровня
Модели логического уровня находятся на стыке двух классов моделей. Это с одной стороны модели макро-уровня («количественные» модели, функционирующие в переходных процессах). Задач, которые решаются на данном уровне в поиске в поиске установившегося режима функционирования моделей базовые переменные и время на этом уровне представляется в виде множества дискретных значений. При этом модель пространства не рассматривается вовсе, а модель времени может рассматриваться (асинхронная модель) или не рассматриваться (синхронная модель). Фазовая переменная, задающая потенциал точки рассматривается всегда. Значения потока между точками с разными потенциалами, как правило, тоже не рассматривается.

Законы сохранения, имеющие форму законов Кирхгофа на макро уровне количественной модели, приобретают новый вид.

Сумма напряжений по контуру не рассматривается вовсе.

Сумма токов в узле схемы приобретает логический вид.


Такая модель в интерпретации через напряжение принимает вид: или в случае двоичного набора значений множества напряжений

Такого рода логика микросхемотехники носит название проводной логики.

Отдельные функциональные узлы логической модели предназначены для преобразования и задержки входных сигналов при этом направления движения сигналов при этом направление движения сигналов неизменно, т.е. всегда имеются вх./вых. в отличие от модели макро уровня.

Применение логических моделей в простейшем булевом виде для предметных областей отличных от микросхемотехники не имеет смысла.

На практике при проектировании приборов РЭА помимо двухточечной булевой алгебры используется:

1) трехточечная модель ,

где: х – неизвестное значение, соответствующее состояниям сигнала между 0 и 1;

2) пятиточечная модель ,

где: D – значение сигнала при переключении из 1 в 0 (задний фронт),

Е – переход из 0 в 1 (передний фронт).

1 1

0 0

D Е
Такая модель позволяет более точно моделировать работу схем памяти.

3) девятизначная модель

Mg = {0,1, X, D, E, F, F, Z, Z}

Эта модель предназначена для определения возможных динамических и статических рисков сбоя.

Подобное расширение двоичной логики позволяет выявить грубые ошибки в схемах, выражающиеся в неправильном их построении. В этом случае сразу можно определить динамические и статические риски сбоя.

Статический риск сбоя – возможность неправильного изменения значения выходной переменной на выходе элемента из-за неблагоприятного сочетания задержек входных сигналов на путях их распространения.

Динамический риск сбоя – возможность многократного переключения элемента вместо однократного, возникающее из-за неблагоприятных задержек входных сигналов.

Риски сбоя можно учитывать с помощью девятизначного алфавита.

, где

F – соответствует статическому риску при переключении из 0 ( - из 1);

G - соответствует динамическому риску при переключении из 0 ( - из 1).

В более сложных случаях, когда логическая модель приближенно аппроксимирует переходный процесс для любых предметных областей, может быть применен определенный подход.

2.3 Пример
Задание: разработать для полученного варианта заданной предметной области иерархию математических моделей, включая модели:

  • структурного уровня;

  • л
    огического уровня.

Вариант: A8
Стационарный режим

 = 0.005;

A = 500 даПа

B = 10 гкм-7

Структурная модель



Отношения иерархической подчинённости

I1-I8

A0A1, …, A8 (все элементы находятся в среде A0)




Отношения принадлежности

m1

A1вентилятор

m2 – m8

A2, …, A8трубы




Отношения структурные

S1

A1A4 (соединение)

S2_1

A4A7 (соединение)

S2_2

A4A8 (соединение)

S3

A7A5 (соединение)

S4_1

A8A2 (соединение)

S4_2

A8A6 (соединение)

S5_1

A5A3 (соединение)

S5_2

A5A6 (соединение)

S6

A2A0 (соединение)

S7

A3A0 (соединение)

S8

A0A1 (соединение)




Отношения причинно-следственные

P1

A1A4 (вентилятор A1 вдувает воздух в трубу A4)

P2_1

A4A7 (воздух идёт из трубы A4 в трубу A7)

P2_2

A4A8 (воздух идёт из трубы A4 в трубу A8)

P3

A7A5 (воздух идёт из трубы A7 в трубу A5)

P4_1

A8A2 (воздух идёт из трубы A8 в трубу A2)

P4_2

A8A6 (воздух идёт из трубы A8 в трубу A6)

P5_1

A5A3 (воздух идёт из трубы A5 в трубу A3)

P5_2

A5A6 (воздух идёт из трубы A5 в трубу A6)

P6

A2A0 (воздух идёт из трубы A2 во внешнюю среду)

P7

A3A0 (воздух идёт из трубы A2 во внешнюю среду)

P8

A0A1 (воздух попадает из внешней среды A0 в вентилятор A1)





^
Матрица смежности




A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8
A0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

A1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

A2

1

0

0

0

0

0

0

0

1

A3

1

0

0

0

0

1

0

0

0

A4

0

1

0

0

0

0

0

1

1

A5

0

0

0

1

0

0

1

1

0

A6

0

0

0

0

0

1

0

0

1

A7

0

0

0

0

1

1

0

0

0

A8

0

0

1

0

1

0

1

0

0



^
Матрица инциденций




P1

P2_1

P2_2

P3

P4_1

P4_2

P5_1

P5_2

P6

P7

P8
A0

0

0

0

0

0

0

0

0

-1

-1

1

A1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-1

A2

0

0

0

0

-1

0

0

0

1

0

0

A3

0

0

0

0

0

0

-1

0

0

1

0

A4

-1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

A5

0

0

0

-1

0

0

1

1

0

0

0

A6

0

0

0

0

0

-1

0

-1

0

0

0

A7

0

-1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

A8

0

0

-1

0

1

1

0

0

0

0

0

Исследование модели:

  1. Определение чёткости структуры решения: структура достаточно чёткая

  2. Определение степени нагруженности и значимости єлементов (по матрице смежности):

Сильно связные

Средне связные

Слабо связные

A0(среда) – 3 связи

A1 – 2 связи




A4 – 3 связи

A2 – 2 связи




A5 – 3 связи

A3 – 2 связи




A8 – 3 связи

A6 – 2 связи







A7 – 2 связи







  1. Оценка последствий возможных отказов (исходя из числа связей):

A0(среда), A1

разрушит систему

A4, A5, A8

существенно нарушит работу

A2, A3, A6, A7

нарушит работу


^ 2.4 Контрольные вопросы
Тема 3. Модели объектов проектирования

  1. Общая характеристика математических моделей

  2. Модели структурного уровня

  3. Пример исследования структурной модели

^ 3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема. Эквивалентная схема для объекта заданной предметной области.

Цель: подготовка аппарата для создания множества прототипов.

Тип: Индивидуальное задание.
3.1 Задание
Разработать для полученного варианта данной предметной области эквивалентную схему.

Отчет должен содержать:

  • главную цель функционирования;

  • исходную схему;

  • эквивалентную схему.


^ 3.2 Методические указания
3.2.1 Электрические системы
Система уравнений, составляющая модель макро уровня электротехнически включает компонентные и топологические компоненты

Компонентные уравнения:

Резистор





R – форма взаимодействия

Индуктивность


Ёмкость




П1

Источник напряжения


I

U
,

V – фазовые переменные других ветвей


П2
;
Источник тока


Топологические уравнения:

Закон сохранения количества движения – уравнение Кирхгофа

П1





^ 3.2.2 Гидродинамика (аэродинамика)
Параметры:

r – плотность жидкости (газа), кг/м3

S – сечение трубы (ствола), м2

l – длинна трубы (ствола шахты), м

a – коэффициент линеаризованного вязкого трения

r – диаметр трубы, м

n – кинематическая вязкость, кг /сек. * м

V – скорость движения, м /сек

Ею – модуль Юнга
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Похожие:

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «Информатика»
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по написанию программ на языке C. Работы проводятся с использованием...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания к лабораторным наборам предназначены для студентов,...
Металлургическая гидроаппаратура: Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский государственный горный институт...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания и задания к лабораторным работам по курсам “
Дискретные структуры“, “Теория алгоритмов и вычислительных процессов“ (для студентов специальностей 050102 “Программное обеспечение...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория электрической связи»
Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения по специальности «Телекоммуникационные системы и сети»

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технологии программирования»
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания и задания к выполнению курсовой работы по курсу «базы данных»
Методические указания и задания к выполнению курсовой работы по курсу «Базы данных» (направление подготовки 050103 ”Программная инженерия”)....

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconКурс лекций для студентов специальности 080 402 «Информационные технологии проектирования»
Автоматизированное проектирование сложных объектов и систем: Курс лекций для студентов специальности 080402 «Информационные технологии...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconТеория автоматического управления преподается с целью формирования...
Теория автоматического управления преподается с целью формирования у студентов научной базы и системного подхода для изучения и исследования...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания и контрольные задания к выполнению контрольных...
В методических указаниях приведены программа изучения курса, контрольные вопросы, контрольные задания и методические указания по...

Методические указания и задания к лабораторным работам по курсу \"основы автоматизации проектирования сложных объектов и систем\" iconМетодические указания к дипломному проектированию для студентов специальности...
...



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
lit-yaz.ru
главная страница