Содержание к диссертации
Введение
1. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕШ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ МНОГОВАРИАНТНЫХ МЕТОДОВ 12
1.1. Вопросы организации системы на основе многовариантных методов анализа радиоэлектронных схем . 13
1.1.1. Общесистемные принципы создания и развития САШР 13
1.1.2. Классификация методов многовариантного анализа и особенности их реализации 17
1.1.3. Формализация представления линейных радиоэлектронных схем и процедур проектирования. 25
1.2. Разработка функционального, морфологического и информационного описания системы 31
1.2.1. Функциональное описание системы 32
1.2.2. Морфологическое описание системы 38
1.2.3. Информационное описание системы 42
1.3. Особенности реализации программного обеспечения 46
1.4. Выводы 51
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И МОДУЛЕЙ МНОГОВАРИАНТНОГО АНАЛИЗА 53
2.1. Сравнительное исследование метода редукции . 53
2.2. Разработка алгоритма генерации частотных схемных функций 63
2.3. Разработка модулей многовариантного анализа . 73
2.3.1. Модули подготовки многовариантного анализа. 74
2.3.2. Модули анализа вариантов 80
2.4. Выводы 87
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ, АЛГОШМОВ И МОДУЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ
ХАРАКТЕРИСТИК СХЕМ 89
3.1. Разработка методики оптимизации характеристик схем 89
3.1.1. Метод контрольных точек 93
3.1.2. Метод групповой релаксации переменных 96
3.1.3. План оптимизации схемы 101
3.2. Критерии оптимальности и целевые функции 104
3.3. Разработка модулей оптимизации характеристик схем . 119
3.4. Выводы 126
4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ 128
4.1. Лингвистическое обеспечение 129
4.1 1. Особенности языка описания схем 131
4.1.2. Особенности языка проектирования 137
4.2. Организация подсистемы управления 142
4.3. Структура загрузочного модуля 147
4.4. Особенности эксплуатации системы 152
4.5. Выводы 164
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 178
ЛИТЕРАТУРА 181
ПРИЛОЖЕНИЯ 199
- Вопросы организации системы на основе многовариантных методов анализа радиоэлектронных схем
- Сравнительное исследование метода редукции
- Разработка методики оптимизации характеристик схем
- Лингвистическое обеспечение
Вопросы организации системы на основе многовариантных методов анализа радиоэлектронных схем
Процесс проектирования- радиоэлектронной схемы представляет собой инженерную деятельность, направленную на создание или улучшение технического объекта. С этой точки зрения его можно рассматривать как систему, в которой задействованы проектировщик, цели проектирования и методы проектирования. Практически все технические и экономические показатели качества проектирования зависят от применяемых методов. Системы автоматизированного проектирования, в частности САСПР, ориентированные на современные ЭВМ, можно охарактеризовать как перспективные высокопроизводительные методы проектирования. Поэтому при разработке, эксплуатации и развитии САСПР необходимо применять следующие основные общесистемные принципы /4, 52, 97/:
- системного единства, выражающий требование к тесным связям всех подсистем на основе единых принципов организации и управления;
- совместимости и стандартизации, обеспечивающий совместное функционирование всех подсистем при сохранении открытой структуры системы в целом;
- развития, предусматривающий возможность модификации существующих и включение новых компонентов системы;
- включения, предполагающий обеспечение возможности использование системы как подсистемы систем более высокого уровня;
- комплексности, обеспечивающий связность проектирования отдельных элементов и всего объекта в целом на всех стадиях проектирования;
- информационного единства, требующий использования в системе и ее подсистемах единых методов и форм представления информации;
- инвариантности, требующий, чтобы система и ее компоненты были по возможности инвариантными к проектируемым объектам.
Указанные общесистемные принципы применяются и при разработке всех видов обеспечения.
Основным результатом разработки САСПР является программное обеспечение, так как оно играет роль инструмента проектирования. Эффективность системы в значительной мере определяется организацией программного обеспечения. Формой реализации программного обеспечения является пакет прикладных программ (ПШ1), ориентированный на определенный класс задач, определяемый предметной областью пакета, позволяющий выбирать требуемый вариант обработки данных из множества возможных и предъявляющий достаточно низкие требования к уровню подготовки проектировщика в области программирования.
Сравнительное исследование метода редукции
Известно, что одним из наиболее эффективных методов анализа линейных радиоэлектронных схем является метод редукции /64, 86, 90, 101, 109, 117/. В работах /31, 64/ отмечается высокая точность и быстродействие метода схемной редукции по сравнению с расчетом схемы путем решения СЛАУ методом Гаусса. Исследуем этот вопрос более подробно.
В общем случае, линейная схема может быть представлена PL С У двухполюсниками (R -резисторы, L -катушки индуктивности, С -конденсаторы, У -комплексные проводимости ) и источниками тока, управляемыми напряжением (ИТУН). Если воспользоваться унисторным представлением ИТУН /III/ (рис. 2.1), то схема представляется соединением RL СУ В двухполюсников ( двухполюсники соответствуют унисторам), причем проводимости RLCY двухполюсников образуют ребра схемного графа, а В двухполюсники - дуги. Таким образом, в общем случае, граф линейной схемы является смешанным. Пронумеруем вершины графа натуральным рядом чисел ( к 1,N ).
class3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ, АЛГОШМОВ И МОДУЛЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ
ХАРАКТЕРИСТИК СХЕМ class3
Разработка методики оптимизации характеристик схем
Основной задачей оптимизации при схемотехническом проектировании является улучшение (максимальное приближение к техническим требованиям) параметров и характеристик электронных схем. Многообразие экстремальных задач порождается как многообразием радиоэлектронных устройств, так и многообразием предъявляемых к ним требований. По сравнению с анализом задача оптимизации отличается элементом поиска оптимального решения, а это значит, что кроме задачи расчета параметров конкретного варианта схемы при оптимизации необходимо проводить оценку вариантов, определять направление приближения к варианту с наилучшими оценками и находить его.
Известны различные подходы к решению задачи оптимизации, причем их можно классифицировать с различных точек зрения, на пример, с точки зрения используемых методов формирования целевых функций, методов минимизации целевых функций, приемов учета ограничений на переменные и т.д. В любом случае постановка задачи оптимизации связана с построением математической модели проектируемой схемы, включающем следующие основные элементы ДУ:
- формализация задачи проектирования;
- анализ и выделение существенных свойств устройства;
- построение математического описания, отражающего взаимосвязь существенных свойств устройства между собой.
Формализация задачи проектирования состоит в определении исходных данных для проектирования, формы и содержания выходных проектных документов и путей перехода от первых ко вторым. Под анализом и выделением существенных свойств устройства подразумевается определение наиболее важных параметров и характеристик схем с точки зрения процедуры проектирования. Это означает, например, что при комплексном многовариантном анализе линейных схем в качестве существенных свойств могут быть выделены частотные характеристики входов, выходов и передачи, а их шумовые свойства не имеют существенного значения для решения поставленной задачи и могут не рассматриваться. Для отражения взаимосвязи существенных свойств необходимо выяснить характер зависимости одних от других и составить соответствующее математическое описание.
class4 ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ class4
Лингвистическое обеспечение
В соответствии с выбранной структурой исходных данных (рис. 1.8) и схемной их обработки (рис.1.9) задачей лингвистического обеспечения проектируемой САСПР является представление информации о схеме и шагах задания, а также ее редактирование (трансформация к внутреннему представлению данных).
Одной из основных функций лингвистического обеспечения является диагностический контроль исходных данных. В разрабатываемой САСПР он проводится в два этапа:
1. Грубый контроль соответствия утверждений исходных описаний правилам языков описания схем и задания. Если обнаружена хотя бы одна грубая ошибка, то закончив грубый контроль система выдает диагностические сообщения и прекращает работу. Грубый контроль утверждений выполняется без их редактирования.
2. Подробный контроль утверждений выполняется на этапе их редактирования. В случае обнаружения ошибки система пытается ее исправить и нормально завершить редактирование или, если обнаружена неисправимая ошибка, прекращает редактирование утверждения. В обоих случаях выдается соответствующее диагностическое сообщение.
Двухуровневый контроль исходных данных увеличивает вероятность обнаружения ошибок в исходных данных и уменьшает вероятность непроизводительных потерь машинного времени при работе с некачественными или некомплектными данными.
Правила составления утверждений языков системы можно разбить на три группы:
А. Общие правила составления утверждений на входных языках системы;
Б. Правила составления утверждений языка описания схем .В. Правила составления утверждений языка описания задания.
Следует отметить, что указанные правила должны удовлетворять различным требованиям. Во-первых, они должны обеспечивать возможность построения описаний данных предметной области проектируемой САСПР; во-вторых, правила должны быть максимально формализованными, иначе может потребоваться разработка слишком СЛОЕНЫХ редакторов; в-третьих, указанные правила предназначены для использования проектировщиком в процессе проектирования и поэтому должны быть максимально простыми и удобными для понимания, запоминания и применения .Естественно, что количество правил должно быть, по возможности, минимальным. Очевидно, что раз1 работать правила, которые удовлетворили бы все требования практически невозможно.
