В дисциплине изучаются средства оптимального автоматизированного проектирования систем с использованием современных математических методов исследования и информационно-коммуникационных технологий. Рассматриваются: формулировка общей задачи и понятий оптимального синтеза технических систем, классификация задач оптимального синтеза, методы построения математических моделей систем, формулировка задачи параметрического синтеза и методы поиска оптимальных проектных решений, принципы и алгоритмы синтеза систем, эвристические приемы формирования функций и процедур поиска, выбор структуры и параметров системы поиска, основные проблемы синтеза технических систем. Приводятся примеры оптимального проектирования радиоэлектронных средств и систем массового обслуживания.
Цель освоения дисциплины
Углубление аспирантами знаний о теоретических основах современных методов, принципах построения систем автоматизированного проектирования для реализации этих методов и основных расчетных методиках, используемых для оптимального проектирования
Освоение аспирантами современных методов и принципов построения систем автоматизированного оптимального проектирования и основных расчетных методик, используемых для оптимального проектирования систем
Планируемые результаты обучения
Знать перспективные методы автоматизированного проектирования и их применение в научной и проектной деятельности
Иметь навыки практических исследований в области оптимального проектирования технических устройств; выбора программно-технических средств при проведении оптимального проектирования технических устройств.
Знать методы математического синтеза оптимальных систем
Уметь выполнять теоретические и экспериментальные исследования с использованием современных программных комплексов; формулировать перспективные задачи исследования и разработки на основе прогнозов направления развития методов и подходов оптимального проектирования при создании систем
Содержание учебной дисциплины
Общие вопросы проектирования
Основные понятия. Задачи и виды проектирования. Проектная документация.
Этапы проектирования технических систем. Разработка технического задания. Этап предварительного проектирования. Эскизное проектирование.
Техническое проектирование. Автоматизация проектирования. CALS- технология. Электронная модель изделия. Система как объект проектирования.
Понятие системы
Структурная и функциональная организация системы.
Общие свойства систем. Эффективность системы. Параметры и характеристики системы. Понятие процесса. Классификация систем и процессов.
Модель как средство проектирования
Типы моделей. Основные требования к модели. Классификация математических моделей. Параметризация моделей.
Типовые задачи и методы проектирования
Типовые задачи проектирования. Разработка математической модели. Разработка метода исследования. Анализ свойств системы. Синтез системы и разработка проекта. Детальный анализ спроектированной системы. Корректировка модели.
Системный подход и системотехническое проектирование. Принцип иерархического многоуровневого моделирования. Принцип множественности моделей.
Этапы проектирования систем
Формулировка целей проектирования и требований к разрабатываемой системе. Разработка концептуальной модели проектируемой системы. Разработка и параметризация математических моделей. Выбор или разработка методов и средств проектирования.
Проверка адекватности модели. Проведение экспериментов на модели и анализ характеристик системы. Решение задачи синтеза. Детальный анализ спроектированной системы.
Базовые математические модели дискретных систем
Параметры потока заявок. Параметры обслуживания заявок. Стратегии управления потоками заявок. Режимы функционирования базовых моделей. Характеристики систем с однородным потоком заявок. Характеристики систем с неоднородным потоком заявок.
Сетевые модели
Типы сетевых моделей. Параметры сетевых моделей. Характеристики сетевых моделей. Эквивалентные и толерантные преобразования сетевых моделей.
Модели вычислительных систем
Принципы структурно-функциональной организации вычислительных систем. Основные понятия теории вычислительных систем. Структурная организация вычислительных систем. Функциональная организация вычислительных систем. Параметры вычислительных систем. Характеристики вычислительных систем. Характеристики производительности. Характеристики оперативности. Характеристики надежности. Экономические характеристики. Локальные характеристики вычислительных сетей.
Формулировка задачи параметрического синтеза и методы поиска
Условия и методы локализации. Некоторые вопросы терминологии. Формулировка задачи поиска при одноцелевом синтезе. Формулировка задачи поиска при многоцелевом синтезе. Стационарная точка и функция поиска. Классификация методов поиска стационарной точки. Метод сеток. Метод случайного поиска. Градиентные методы. Комбинированные методы. Сравнительная оценка методов поиска.
Эвристические приемы формирования функций и процедур поиска при градиентных методах
Постановка задачи. Метод штрафных функций. Модификация метода штрафных функций для общего случая смешанной системы. Переменноциклический режим поиcка. Процедуры, поиска при переменноциклическом режиме. Модификация процедур поиска переменноциклического режима для смешанного случая. Сходимость и локальность циклов поиcка. Обобщенная форма функции поиска для гpадиентных методов.
Оптимальное проектирование электрических схем узлов РЭС
Задачи автоматизации функционального проектирования радиоэлектронных средств (РЭС). Компоненты радиоэлектронного устройства. Уравнения математической модели радиоэлектронного устройства. Постановка задачи дискретизации. О методах решения нелинейных уравнений. Общие вопросы построения математических моделей компонентов РЭС. Макромодели аналоговых компонентов. Макромодели цифровых интегральных схем. Алгоритмы решения систем линейных и нелинейных алгебраических уравнений РЭС. Моделирование на ЭВМ переходных процессов в РЭС. Анализ линейных схем в частотной области. Общая характеристика задач оптимального проектирования электрических схем РЭС. Методы построения целевых функций при оптимизации РЭС. Организация вычислительного процесса и примеры решения задач оптимизации РЭС.
Оптимальное проектирование конструктивных узлов РЭС
Типы конструкций РЭС. Условия эксплуатации, тепловые и механические режимы работы конструкций РЭС. Методы конечных разностей, конечных элементов и электротепловой аналогии построения тепловых и механических моделей конструкций РЭС. Практическое построение моделей тепловых и механических процессов в конструкциях печатных узлов и пространственных конструкциях РЭС. Методы построения целевых функций при оптимизации конструкций РЭС. Организация вычислительного процесса и примеры решения задач оптимизации РЭС.
Принятие решений в сложных системах
Классификация задач принятия решений. Структура системы принятия решений.Модели принятия решений.Модели оптимизации.Методы поиска решения. Синтез системы при сложной функции условий. Проблема многозначности решений при параметрическом синтезе.Применение нечетких множеств при решении задачи оптимального выбора.
Элементы контроля
Домашнее задание
Домашнее задание выдается преподавателем индивидуально и определяется тематикой диссертационного исследования аспиранта.
Эссе
Тема эссе согласовывается с преподавателем индивидуально и определяется тематикой диссертационного исследования аспиранта.
Экзамен
В ходе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: <b>ОПК-8, ОПК-9, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6</b>
Семинары
Самостоятельная работа
Аспиранты занимаются самостоятельной подготовкой к семинарским занятиям и экзамену по заданным темам с использованием материалов лекций и рекомендованной литературы.
Основы автоматизированного проектирования: Учебник/Под ред. А.П.Карпенко - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 329 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат) (Переплёт) ISBN 978-5-16-010213-9 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/477218
Рекомендуемая дополнительная литература
Советов Б. Я., Яковлев С. А. - МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ. ПРАКТИКУМ 4-е изд., пер. и доп. Учебное пособие для бакалавров - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 295с. - ISBN: 978-5-9916-2857-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/modelirovanie-sistem-praktikum-425258
Преподаватель
Кожевников Анатолий Михайлович
Программа дисциплины
Аннотация
Цель освоения дисциплины
Планируемые результаты обучения
Содержание учебной дисциплины
Элементы контроля
Промежуточная аттестация
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
Рекомендуемая дополнительная литература