Пример: Э.Д – выбранные форма и размеры пазов могут не обеспечить необходимого значения электромагнитного значения
Такие повторения обеспечивают последовательное приближение к оптимальным результатам и обуславливают итерационный характер проектирования.
Т.к. в том и другом случае принимаемые проектные решения могут не оправдаться с точки зрения проектирования системы в целом, часто требуется повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов.
В обоих случаях из – за отсутствия исчерпывающей исходной информации имеют место отклонения от потенциально возможных оптимальных технических результатов.
Нисходящее и восходящее проектирование
Если решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению более низких иерархических уровней, то проектирование называется нисходящим. Если раньше выполняются этапы связанные с низшими иерархическими уровнями, проектирование называется восходящим.
Пример: Нисходящее:
проектирование ЭД – задаются базовые размеры двигателя и в процессе проектирования определяются размеры сердечников ротора статора, расчёт обмотки, форма и размер пазов
Восходящее:
проектирование СЭС – определяются нагрузки отдельных присоединений, схемы электроснабжения этих присоединений, затем схема электроснабжения питающей подстанции
Итерационность – это важнейший принцип проектирования. Итерации могут выполняться внутри одного этапа проектирования и между группами этапов.
Виды описания проектируемых объектов и классификация их параметров
Содержание ТЗ:
1. Назначение объекта
2. Условия эксплуатации ( окружающей среды, напряжение питания, нагрузка)
3. Требования к выходным параметрам, т.е. величинам, характеризующим свойства объекта, интересующие потребителя, эти требования выражены в виде условий работоспособности:
где:- i-й выходной параметр;
- норма i-го выходного параметра.
Пример: расход топлива на 100 км < 8л;
потери в СЭС 7 %;
К.П.Д. электродвигателя > 80 %.
Окончательное описание проектируемого объекта представляет собой полный комплект схемной, конструкторской и технологической документации, оформленной в соответствии с ЕСКД и предназначенной для использования в процессе изготовления и эксплуатации этого объекта.
Математическое описание объекта. Важнейшее значение имеют математические модели (ММ) объектов проектирования, т.к. выполнение проектных процедур при автоматизированном проектировании основано на оперировании этими моделями.
ММ – используют для описания проектируемого объекта средства и язык математики. ММ технической системы – это система математических объектов (чисел, переменных, матриц, множеств и т.п.) и отношений между ними, отражающих свойства технической системы, существенные с позиции инженера.
Среди свойств системы, отражаемых на определённом иерархическом уровне, в ММ, различают свойства системы, элементов системы и внешней среды, в которой должна функционировать техническая система.
Количественное выражение этих свойств осуществляется с помощью величин, которые называются параметрами.
Величины характеризующие свойства системы, элементов системы и высшей среды называются соответственно выходными, внутренними и внешними параметрами.
Пример: ЭД
– потребляемая мощность, мощность на валу, скорость вращения ротора – выходные параметры,
– сопротивление обмоток, параметры сердечников – внутренние параметры,
– момент сопротивления нагрузки, напряжение питающей сети – внешние параметры.
Если обозначить количество выходных, внутренних и внешних параметров соответственно через m, n, b, а векторы этих параметров соответственно через :
Y = ( у1, у2, …, уm )
Х = ( х1, х2, …, хn )
Q = ( g1, g2, …,gb ),
то имеет место функциональная зависимость:
Y = F (X, Q) (1)
Наличие такой ММ системы позволяет легко оценивать выходные параметры по известным значениям векторов X и Q.
Как правило ММ в виде (1 ) удаётся получить только для очень простых объектов.
Типичной является ситуация, когда математические описания процессов в проектируемом объекте задаётся моделью в форме системы уровней, в которой фигурирует вектор фазовых переменных V:
LV (Z) = f (Z) (2 )
L – некоторый оператор;
Z – вектор независимых переменных, в общем случае включающий время и пространственные координаты,
f (Z) – заданная функция независимых переменных.
Фазовые переменные:
- токи и напряжения в электрических системах;
- силы и скорость в механических системах;
- давления и расходы в гидравлических.
Типовые проектные процедуры
Классификация типовых проектных процедур (задач)
Проектная процедура называется типовой, если она предназначена для многократного применения при проектировании многих типов объектов.
Создать проект объекта – означает выбрать структуру объекта, определить значения всех его параметров и представить результаты в установленной форме (чертежи, схемы, пояснительные записки, программы).
Синтез заключается в создании описания объекта, а анализ в определении свойств и исследовании работоспособности объекта по его описанию. Т.е., при синтезе создаются, а при анализе оцениваются проекты объектов.
Разработка (выбор) структуры объекта – проектная процедура, называемая структурным синтезом.
Целью структурного синтеза является определение структуры объекта, т.е. перечня типов элементов, составляющих объект и способа связи элементов между собой в составе объекта.
Конструирование, разработка технологических процессов, оформление проектной документации – частные случаи структурного синтеза.
Параметрический синтез заключается в определении числовых значений параметров при заданных структуре и работоспособности на выходные параметры объекта.
Задачу параметрического синтеза называют параметрической оптимизацией (оптимизацией), если её решают как задачу математического программирования:
где: F(x) – целевая функция;
х – вектор управляемых (проектируемых, варьируемых) параметров;
Dx - - допустимая область;
- функции ограничения.
Следующая после синтеза группа процедур – процедуры анализа.
Цель анализа – получение информации о характере функционирования и значения выходных параметров Y при заданных структуре объекта, сведениях о внешних параметрах Q и параметрах элементов Х.
Если заданы фиксированные значения параметров Х и Q, то имеет место процедура одновариантного анализа, которая сводится к однократному решению уравнений ММ и вычислению вектора Y.
В процедурах многовариантного анализа определяется влияние внешних параметров, разброса и нестабильности параметров элементов на выходные параметры – статистический анализ. Анализ чувствительности – определение степени влияния изменений параметров элементов на изменения выходных параметров. Такой анализ требует многократного решения уравнений ММ объект
окружающей среды, напряжение питания, нагрузка)
- i-й выходной параметр;
- норма i-го выходного параметра.
7 %;
- допустимая область;
- функции ограничения.