Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Типовые задачи автоматизации проектирования

Читайте также:
  1. E) задачи на вычисление боковой поверхности геометрических фигур
  2. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 1 страница
  3. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 2 страница
  4. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 3 страница
  5. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 4 страница
  6. I Задачи научно-исследовательской деятельности учащихся.
  7. I Цели и задачи изучения дисциплины
  8. I этап. Постановка задачи
  9. I. Диагностика: понятие, цели, задачи, требования, параметры
  10. I. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Методология решения проектных задач с помощью средств вычислительной техники

 

 

Лекция №3

Тема: Анализ основных проектных задач

 

1. Типовые задачи автоматизации проектирования

2. Особенности задач проектирования СУ

3. Схемы решения проектных задач с помощью средств вычислительной техники.

Типовые задачи автоматизации проектирования

В теории проектирования систем важное место типовые проектные процедуры.

Создать проект объекта (изделия или процесса) означает выбрать структуру объекта, определить значения всех его параметров и представить результаты в установленной форме. Результаты (проектная документация) могут быть выражены в виде чертежей, схем, пояснительных записок, программ для программно-управляемого технологического оборудования и других документов на бумаге или на машинных носителях информации.

Разработка (или выбор) структуры объекта есть проектная процедура, называемая структурным синтезом, а расчет (или выбор) значений параметров элементов X - процедура параметрического синтеза.

Задача структурного синтеза формулируется в системотехнике как задача принятия решений (ЗПР). Ее суть заключается в определении цели, множества возможных решений и ограничивающих условий.

Классификацию ЗПР осуществляют по ряду признаков. По числу критериев различают задачи одно- и многокритериальные. По степени неопределенности различают ЗПР детерминированные, ЗПР в условиях риска (при наличии в формулировке задачи случайных параметров), ЗПР в условиях неопределенности, т. е. при неполноте или недостоверности исходной информации.

Реальные задачи проектирования, как правило, являются многокритериальными. Одна из основных проблем постановки многокритериальных задач - установление правил предпочтения вариантов. Способы сведения многокритериальных задач к однокритериальным и последующие пути решения изучаются в дисциплинах, посвященных методам оптимизации и математическому программированию.

Наличие случайных факторов усложняет решение ЗПР. Основные подходы к решению ЗПР в условиях риска заключаются или в решении «для наихудшего случая», или в учете в целевой функции математического ожидания и дисперсии выходных параметров. В первом случае задачу решают как детерминированную при завышенных требованиях к качеству решения, что является главным недостатком подхода. Во втором случае достоверность результатов решения намного выше, но возникают трудности с оценкой целевой функции. Применение метода Монте-Карло в случае алгоритмических моделей становится единственной альтернативой, и, следовательно, для решения требуются значительные вычислительные ресурсы.

 

 


Существуют две группы ЗПР в условиях неопределенности. Одна из них решается при наличии противодействия разумного противника. Такие задачи изучаются в теории игр, для задач проектирования в технике они не характерны. Во второй группе противодействие достижению цели оказывают силы природы. Для их решения полезно использовать теорию и методы нечетких множеств.

Например, при синтезе структуры автоматизированной системы постановка задачи должна включать в качестве исходных данных следующие сведения:

- множество выполняемых системой функций (другими словами, множество работ, каждая из которых может состоять из одной или более операций); возможно, что в этом множестве имеется частичная упорядоченность работ, которая может быть представлена в виде ориентированного графа, где вершины соответствуют работам, а дуги - отношениям порядка;

- типы допустимых для использования серверов (машин), выполняющих функции системы;

- множество внешних источников и потребителей информации;

- во многих случаях задается также некоторая исходная структура системы в виде взаимосвязанной совокупности серверов определенных типов; эта структура может рассматриваться как обобщенная избыточная или как вариант первого приближения;

- различного рода ограничения, в частности ограничения на затраты материальных ресурсов и (или) на времена выполнения функций системы.

Задача заключается в синтезе (или коррекции) структуры, определении типов серверов (программно-аппаратных средств), распределении функций по серверам таким образом, чтобы достигался экстремум целевой функции при выполнении заданных ограничений.

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

Задачу параметрического синтеза называют параметрической оптимизацией (или оптимизацией), если ее решают как задачу математического программирования, т. е.

Пример. Электронный усилитель: управляемые параметры X = (параметры резисторов, конденсаторов, транзисторов); выходные параметры Y = (fв и fн -верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания; К- коэффициент усиления на средних частотах; Rвх - входное сопротивление). В качестве целевой функции F (X) можно выбрать параметр fв, а условия работоспособности остальных выходных параметров отнести к функциям-ограничениям.

Следующая после синтеза группа проектных процедур - процедуры анализа. Цель анализа — получение информации о характере функционирования и значениях выходных параметров Y при заданных структуре объекта, сведениях о внешних параметрах Q и параметрах элементов X. Если заданы фиксированные значения параметров X и Q, то имеет место процедура одновариантного анализа, которая сводится к решению уравнений математической модели и вычислению вектора выходных параметров Y. Если заданы статистические сведения о параметрах X и нужно получить оценки числовых характеристик распределений выходных параметров (например, оценки математических ожиданий и дисперсий), то это процедура статистического анализа. Если требуется рассчитать матрицы абсолютной А и (или) относительной В чувствительности, то имеет место задача анализа чувствительности.

Элемент Aij матрицы А называют абсолютным коэффициентом чувствительности, он представляет собой частную производную j -го выходного параметра уj по i -му параметру xi. Другими словами, Aji является элементом вектора градиента j -го выходного параметра. На практике удобнее использовать безразмерные относительные коэффициенты чувствительности Вji, характеризующие степень влияния изменений параметров элементов на изменения выходных параметров:

где xi ном и уj ном - номинальные значения параметров x и y соответственно.

В процедурах многовариантного анализа определяется влияние внешних параметров, разброса и нестабильности параметров элементов на выходные параметры. Процедуры статистического анализа и анализа чувствительности - характерные примеры процедур многовариантного анализа.

 

 

2 Особенности задач проектирования систем управления

 

При системном подходе после внешнего проектирования выполняется декомпозиция, в результате чего осуществляется переход от общего к частному – к частным задачам проектирования. Из этого следует, что объективно приходится вести речь об эффективности подсистем, входящих в систему, т.е. о частных показателях.

Но из интегративных свойств следует, что система не является суммой входящих в нее подсистем, поэтому общий показатель ее эффективности не может определяться простой суммой показателей (частных), т.е. требует для его определения иного подхода. При автоматизированном проектировании получают множество решений проектной задачи. Возникает проблема, как из полученного множества выбрать одно, которое и будет использовано для создания еще не существующего (проектируемого) объекта, или системы в нашем конкретном случае.

Задачей принятия решений [2] называют кортеж , где А – множество вариантов (альтернатив) решения задачи, Е – критерий, позволяющий судить о качестве вариантов (или правило предпочтения вариантов). Вспомним некоторые понятия:

Эффективность – обобщенное свойство системы, характеризующее ее приспособленность к выполнению требуемых функций.

Показатель – мера соответствия системы своему предназначению.

Критерий – решающее правило, обусловливающее поведение в ситуации выбора. Решением задачи a называют множество , полученное, как правило, на основе принципа оптимальности. Различают несколько типов задач принятия решений (рисунок 1):

- общая задача принятия решения;

- задача выбора;

- задача оптимизации.

 

Таким образом, порядок решения задачи выглядит следующим образом:

1. Составляется множество альтернатив (вариантов) А;

2. Собственно решение задачи. Участниками являются: ЭВМ; лицо, принимающее решение; эксперт; консультант.

 

 

 


Т.е. для принятия проектного решения необходимо формирование множества альтернатив (вариантов), получаемого на основе оценки эффективности системы и подсистемы.

 

 

3 Схемы решения проектных задач с помощью средств вычислительной техники

 

Рассмотрим на примере определения алгоритма функционирования канала передачи данных.

Как уже было определено, при системном подходе важно определить частные задачи системного проектирования. Рассмотрим на примере сетей передачи информации. Задача системного проектирования формулируется так: найти внутренние параметры сети, ее топологию и алгоритмы функционирования, при которых для заданного множества абонентов выполняются требования по времени задержки, верности, надежности и живучести, минимизируются затраты по множеству наборов возможных вариантов.

Одной из частных задач является определение алгоритма функционирования канала передачи данных. Рассмотрим основные показатели эффективности. Qдов - вероятность доведения сообщения; Pтр - вероятность трансформации сообщения;

Ввиду того, что кодеры и декодеры работают с вполне определенным числом информационных К и проверочных разрядов R, сообщение, как правило, передается блоками.

Вероятность доведения Qдов в этом случае можно выразить через вероятность правильного декодирования блока Pпр:

Qдов= (Pпр), - количество блоков, ℓ=Lc /K.

Вероятность трансформации сообщения (приближенно)

, но для этого должно быть реализовано на приемной стороне сравнение полученных m повторов.

Декодеры могут работать в режимах с исправлением или с обнаружением ошибок. Для кодера с исправлением Pпр + Pтр=1, для кодера с обнаружением - Pпр+ Pтр+ Pоб =1, где Pоб - вероятность обнаружения ошибки в блоке.

Таким образом, в первую очередь должны быть сформированы показатели (Pпр,Pтр) и (Pпр,Pтр, Pоб ).

Для помехоустойчивого кода с исправлением

,

где t – число исправляемых ошибок, или для четных d.

Для кода с обнаружением

;

;

t=d-1 - число обнаруживаемых ошибок

Pтр=1 - Pпр - Pоб.

Таким образом, в описании разработанного алгоритма функционирования канала передачи данных должно быть указано: количество блоков, на которое разбивается передаваемое сообщение; последовательность следования блоков и количество их повторов; характеристики кода, которым кодируется передаваемый блок; на приемной стороне – режим декодирования (с обнаружением или исправлением ошибок); сравниваются ли повторы и сколько их подлежит сравнению




Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 36 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.014 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав