Воронежский институт МВД России
Кафедра радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга
УТВЕРЖДАЮ
Начальник кафедры радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга
кандидат технических наук
полковник полиции
С.А. Гречаный
«____»___________________ 2017 г.
Тезисы лекции
по дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем»
Тема № 3 «Математическое обеспечение САПР»
Подготовил:
старший преподаватель кафедры
радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга
кандидат технических наук
майор полиции
А.В. Сидоров
Обсуждено и одобрено на
заседании методической секции кафедры, протокол № ___
от «___»________20 г.
Обсуждено и одобрено на
заседании кафедры, протокол № ___ от «___»________20 г.
Учебные и воспитательные цели:
Образовательные: подготовка обучающихся к проектно-конструкторской и научно-исследовательской видам деятельности посредством формирования знаний и умений, компетенций в области компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем с применением пакетов прикладных программ; раскрыть основные характеристики математического обеспечения систем автоматизированного проектирования, задачи и методы оптимального проектирования, этапы создания математической модели оптимального проектирования; стимулировать активную познавательную деятельность слушателей.
Развивающие: актуализироватьопорныезнания обучающихся по дисциплине, а также межпредметные связи; для развития и активации у слушателей самостоятельного мышления, логических способностей и профессиональной лексически и терминологически грамотной речи, в процессе проведения занятия создавать проблемные ситуации с включением элементов дискуссии;
Воспитательные и личностноформирующие: формирование правовой культуры и кругозора; стимулирование активной познавательной деятельности и мотивации, способствование выработке у слушателей убежденности в важности освоения рассматриваемых вопросов для будущей практической деятельности.
Материально-техническое обеспечение:
1. Интерактивная доска.
2. Проектор.
3. Компьютер в комплекте с монитором, клавиатурой и оптическим манипулятором.
4. Комплект звуковоспроизводящей аппаратуры.
5. Программное обеспечение SmartBoard.
ПЛАН ЛЕКЦИИ
| Учебныевопросы | Время, мин |
| Вступительная часть 1. Основные характеристики математического обеспечения САПР. 2. Задачи оптимального проектирования в САПР. 3. Математическая модель оптимального проектирования. 4. Методы оптимизации проектных решений. Заключительная часть |
Литература
Нормативно-правовая:
1. ГОСТ 15.005-86. Система разработки и постановки продукции на производство. Создание изделий единичного и мелкосерийного производства, собираемых на месте эксплуатации.
2. ГОСТ 15467-79 (СТ СЭВ 3519–81). Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения.
3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения.
4. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
5. ГОСТ 4.188-85. Система показателей качества продукции. Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Номенклатура показателей.
6. ГОСТ Р 52860-2007. Технические средства физической защиты. Общие технические требования.
7. ГОСТ Р 54906-2012. Системы безопасности комплексные. Экологически ориентированное проектирование. Общие технические требования.
Основная:
1. Моделирование систем: учебное пособие / Сумин В. И. [и др.]. –Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2011. - 222 с.
2. Советов Б. Я. Моделирование систем: учебник: рек. УМО высш. образ. / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - 7-е изд. - Москва: Юрайт, 2014. - 343 с.
Дополнительная:
1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: учебное пособие для вузов / О. В. Алексеев, А. А. Головков, И. Ю. Пивоваров и др.; Под ред. О. В. Алексеева. – Рекоменд. МО РФ. – М.: Высш.шк., 2000. – 479 с.
2. Антипенский Р. В. Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств / Р. В. Антипенский, А. Г. Фадин. – М.: Техносфера, 2007. – 127 с.
3. Меньших В. В. Математическое моделирование и численный анализ задач естествознания: учебное пособие / В. В. Меньших, В. Н. Думачев, Н. В. Пешкова. - Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2015. - 122 с.
Основные характеристики математического обеспечения систем автоматизированного проектирования
Математическое обеспечение (МО) систем автоматизированного проектирования (САПР) – это совокупность математических моделей объектов проектирования, методов и алгоритмов выполнения проектных операций. В МО входят две основные составные части - специальная и инвариантная (универсальная). Специальное МО привязано к конкретным особенностям проектируемого объекта, в то время как универсальное МО может быть использовано для проектирования широкого класса объектов.
При создании МО САПР необходимо учитывать определенные требования - универсальность, алгоритмическую надежность, точность. Кроме того, при разработке МО САПР требуется оценка затрат машинного времени и необходимого объема используемой памяти. Стремление к универсальности при создании МО позволяет упростить методику автоматизированного проектирования, использовать разработанные пакеты прикладных программ, т.е. снизить трудозатраты при внедрении САПР.
Алгоритмической надежностью называется свойство метода и основанного на нем алгоритма приводить к верным результатам в процессе автоматизированного проектирования. Метод алгоритмически надежен, если вероятность получения правильного результата равна единице или близка к ней. При использовании строгих математических методов алгоритмическая надежность может быть исследована; при применении методов, не имеющих строгого математического обоснования (эвристических), возможно получение неверного результата. Поэтому, перед включением эвристического метода в МО САПР необходимо исследовать его алгоритмическую надежность, и если она недостаточна, принять меры к ее повышению или отказаться от данного метода.
Точность МО - это степень совпадения ожидаемых и рассчитанных с помощью ЭВМ результатов. Алгоритмически надежные методы могут давать различную точность. В случае, если точность ниже необходимой, то говорят не о точности, а лишь об алгоритмической надежности. Для оценки точности используются специальные тестовые задачи и производятся вычислительные эксперименты.
Затраты машинного времени – одна из основных характеристик применяемых методов. При использовании в САПР многопроцессорных ЭВМ возможно сокращение затрат за счет распараллеливания проектных процедур. Требования сокращения затрат машинного времени, как правило, альтернативны требованиям повышения универсальности, алгоритмической надежности и точности. Поэтому при разработке МО САПР необходимо учитывать требования разработчика для получения рационального компромиссного решения. Зачастую в САПР используют библиотеки методов, позволяющих реализовать решение проектной задачи в зависимости от конкретных требований, учитывающих противоречивость точности и временных затрат.
Важной характеристикой МО являются затраты памяти ЭВМ. Как правило, стремление сократить необходимый объем оперативной памяти ЭВМ приводит к использованию внешней памяти, что увеличивает время решения задачи. Для сокращения таких затрат используется оверлейная организация программных систем.