Способы выполнения и направления развития проектных работ

Модель – это заменитель реального объекта в тех свойствах и отношениях, которые требуются для решения практических задач. Соответственно моделирование рассматривается как метод опосредованного познания, в котором объект-модель находится в некотором неполном соответствии с объектом-оригиналом. Модель адекватна оригиналу, если она верно отражает интересующие человека свойства оригинала. Понятия «модель адекватна объекту» и «модель идентична объекту» принципиально отличаются, так как понятие «модель идентична объекту» означает полное совпадение объекта и модели.

Моделирование взаимосвязано с информацией. Информация понимается как содержание воздействий, значения их параметров, изменения этих параметров в пространстве и во времени, взятые в отрыве от физического носителя информации и от его энергетических свойств. Овладение информацией, её преобразование, хранение и отображение невозможно без моделирования. Моделирование понимается как отображение информации в некоторой материальной среде: в человеческом мозге, на запоминающих устройствах ЭВМ, на экране дисплея или на листе бумаги.

Материальное единство мира, проявляется, в частности в подобии (аналогии) разноплановых явлений и процессов. Аналогия – это сходство нескольких объектов в определённых отношениях на основании установленного сходства их в других отношениях. Соотношение оригинала и модели также определяется свойством аналогии, то есть сходством нетождественных объектов в некоторых качествах и отношениях. На основании аналогии строится теория подобия, позволяющая по установленным свойствам одного объекта судить о больших группах объектов, подобных первому объекту. Более подробная информация о взаимосвязи теории подобия и моделирования содержится в фундаментальном труде профессора В. А. Веникова.

Моделируемую техническую систему, в частности ЭМС, удобно представлять в виде совокупности однородных физических подсистем: механических, электрических, тепловых, гидравлических и др. Как правило, для описания состояния каждой такой подсистемы достаточно использовать фазовые переменные видов потенциала и потока. При этом компонентные уравнения связывают разнородные фазовые переменные, относящиеся к одному элементу, а топологические уравнения – однотипные фазовые переменные, относящиеся к разным элементам системы. В физически однородных подсистемах различают элементы емкостного, индуктивного и резистивного видов. Соответствующие этим элементам математические модели имеют следующий вид:
i = C×du/dt; u = L×di/dt; u = R×i,
где C, L , R – параметры элементов.

Элементы подсистем в зависимости от числа однотипных фазовых переменных, входящих в модели элементов, подразделяются:
• на двухполюсники, характеризующиеся парой переменных видов u и i , взаимосвязь между которыми бывает линейной или нелинейной;
• и многополюсники, представляющие собой объединение взаимосвязанных двухполюсников.

Наименования фазовых переменных и параметров простых элементов для различных физических подсистем, характеризующие аналогию между ними, приведены в табл. 1.
Таблица 1. Соотношения аналогии фазовых переменных и параметров элементов

Подсистема Фазовые переменные Параметры элементов
вида потенциала u вида потока i C L R
Электрическая Электрическое напряжение Электрический ток Электрическая ёмкость Электрическая индуктивность Электрическое сопротивление
Магнитная Магнитодвижущая сила Электрический ток Магнитное сопротивление
Механическая поступательная Скорость Сила Масса Гибкость Механическое сопротивление
Механическая вращательная Угловая скорость Вращающий момент Момент инерции Вращательная гибкость Вращательное сопротивление
Тепловая Температура Тепловой поток Теплоёмкость Тепловое сопротивление
Гидравлическая и пневматическая Давление Расход Гидравлическая ёмкость Гидравлическая индуктивность Гидравлическое сопротивление

Существуют абстрактные и физические модели. Абстрактные модели могут быть представлены в математической, графической и текстовой формах. В качестве физических моделей могут выступать макетные, экспериментальные или опытные образцы объекта.

К настоящему времени накоплен значительный опыт применения ЭВМ для проектирования разнообразных ЭМУС. На основе анализа этого опыта условно выделены 3 основных способа выполнения проектных работ и соответственно 3 основных вида проектирования.

1) Неавтоматизированное проектирование, когда все проектные действия выполняются человеком. В настоящее время в чистом виде практически не применяется.

2) Автоматическое проектирование, когда все проектные действия ведутся ЭВМ по составленной человеком программе, но без участия человека. В настоящее время применяется для решения частных формализуемых задач.

3) Автоматизированное проектирование, когда проектные действия выполняются при взаимодействии человека и ЭВМ. Это наиболее общий и продуктивный способ.

Одновременно можно выделить 3 основных направления развития проектных работ, которые различаются уровнем и широтой использования возможностей ЭВМ при решении проектных задач.

1-е направление характеризуется автоматическим решением отдельных трудоёмких расчётных задач, которые поддаются полной формализации, а поэтому не требуют участия человека в процессе решения. Проектировщик только:
• готовит входные данные для решения задачи;
• вводит их в ЭВМ;
• анализирует полученные результаты.

В качестве примера можно привести автоматизацию различного рода поверочных расчётов ЭМУС, которая позволила во много раз сократить время расчётов при повышении достоверности и точности получаемых результатов. В данном случае используются только способности ЭВМ с недоступной для человека скоростью производить вычисления.

2-е направление отличает выполнение автоматических оптимизационных расчётов ЭМУС. При этом соответствующие программы для ЭВМ строятся на алгоритмах получения однозначного решения, также не предполагающих непосредственного участия проектировщика в процессе его получения. Как правило, реализуется один из методов математического программирования или их комбинация. Такое применение ЭВМ уже не только освобождает проектировщика от части трудоёмкой и утомительной расчётной работы, но и позволяет получать в некотором отношении лучшие варианты проекта. Здесь используются не только вычислительные, но и логические способности ЭВМ, так как при определении лучшего варианта необходимо сравнивать полученные результаты и выбирать то, что нужно по условиям задачи.

3-е направление применения ЭВМ в проектировании ЭМУС связано с созданием комплексных систем автоматизированного проектирования (САПР) и сформировалось, когда была поставлена задача коренного совершенствования методов и средств проектно-конструкторских работ.

Широкое применение получила так называемая «безбумажная» технология проектирования. Типовым примером является использование станков с числовым программным управлением (ЧПУ), когда документы заменяются программами для станков с ЧПУ.


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru