Файл: Системы автоматизированного проектирования технологических процессов..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.02.2024
Просмотров: 227
Скачиваний: 0
где К ^ - корреляционный момент величин х, у у представляющий собой ма
тематическое ожидание произведения центрированных величин (х - тх) и (у - ту) (при этом тх и ту - соответственно математические ожидания слу чайных величин х и у); а х, а у - средние квадратические отклонения вели чин х, у.
Чем ближе Ir^j к единице, тем теснее линейная связь между случай
ными величинами. Обычно устанавливают корреляционную связь между главным и основными параметрами. Приведем ход исследований при корре ляционном анализе: 1) числовые значения каждой пары случайных величин (по каждому типоразмеру машины) представляются графически в виде поля точек; 2) определяют коэффициент корреляции, по которому судят о степени тесноты линейной зависимости случайных величин; 3) находят уравнения регрессии - функциональные соотношения нары случайных величин, - кото рые позволяют для произвольно заданных значений одной величины опреде лить значения другой величины; 4) строят границы возможных отклонений
Выбор параметров объекта, не имеющих аналогов. Решение зада чи проводится в два этапа: построение математической модели проектируе мого объекта и вычисление оптимальных значений параметров.
Математическая модель выражается зависимостью между параметра ми. Она может быть установлена на основе физического моделирования, вы полненного на предыдущей стадии. Для построения ММ объект представля ют в виде системы, на входе которой элементы характеризуют условия экс плуатации, а на выходе - готовый продукт. Вход и выход системы представ ляют в виде множеств:
где р . - параметры условий эксплуатации; t - время; рВк1Х, - параметры,
характеризующие продукцию.
Объект как система описывается в виде функции эффективности
F = F[Py^ P , J .
Под эффективностью понимается показатель, дающий возможность сравнить систему с другими, ей подобными по величине превышения дохо дов над расходами. Показатели эффективности - производительность объек та, удельная энергоемкость, себестоимость, приведенные удельные затраты и
др.
При создании нового объекта стремятся к повышению его эффектив ности по сравнению с достигнутой. Выбор параметров должен обеспечить
оптимальное значение функции эффективности. В такой постановке задача определения параметров сводится к отысканию максимума функции эффек тивности, принимаемой за целевую функцию.
При нахождении экстремума целевой функции многих переменных может быть получена сложная система уравнений. Для ее решения зачастую прибегают к численным методам (итерационный, фадиентный, метод Нью тона и др.). При выборе параметров объекта может оказаться, что целевая функция линейна, линейны офаничения переменных. В такой постановке возникает задача линейного профаммирования, а формируется она в стан дартном виде следующим образом.
Требуется максимизировать целевую функцию
F —f { x\, х2’
при т < п линейных офаничениях-равенствах
а А1Х 1 **■ а к2Х 2 + • • • + а кпХ п = в1ч
и п линейных Офаничениях-неравенствах
х, £0; / = 1,л
Наиболее общим методом решения задачи линейного профаммиро вания является симплекс-метод.
Нередки случаи, когда при выборе параметров целевая функция или офаничения оказываются нелинейными. Тогда возникает задача нелинейно го профаммирования. Решение ее рациональнее всего вести численным ме тодом.
Особую сложность вызывают задачи, в которых нельзя офаничиться для выбора параметров одним критерием. Нужно отметить, что такого рода задачи возникают в процессе проектирования весьма часто. В связи с этим заслуживает внимания метод Соболя - Статникова. названный по имени ав торов. Рассмотрим основы этого метода.
Проектирование реальных объектов с учетом многих критериев каче ства обычно имеет характер итерационного процесса: конструктор, рассмат ривая различные варианты модели, оценивает их, уточняет постановку зада чи, затем снова решает ее и анализирует новые варианты. В процессе проек тирования нередко меняются взгляды конструктора на значимость многих критериев. И это продолжается до тех пор, пока он не решит, что пришло время остановиться: найдено то, что ему нужно.
Особенность предлагаемого метода - систематический просмотр мно гомерных областей (в качестве пробных точек в пространстве параметров используются точки равномерно распределенных последовательностей).
ММ объекта зависит от параметров аи |
апу которые могут быть как |
размерными, так и безразмерными. |
|
Пространством параметров называется л-мерное пространство, со стоящее из точек Ар с дискретными координатами (а,,.. ап). В пространстве параметров вводят параметрические и функциональные ограничения. Пер вые представляют выражениями
a j £ a j< a * j = 1, л , |
(2.1) |
где а'г а* - нижние и верхние границы параметра.
Ограничения (2.1) выделяют в пространстве параметров параллеле пипед Пг = |лр|(1)}. Для двух параметров он условно показан на рис. 2.6, а.
ах ах а}
а |
б |
в |
Рис. 2.6. Пространство параметров в условиях ограничений: а - параметрических;
б- параметрических и функциональных; в - параметрических, функциональных
икритериальных
В общем случае объем параллелепипеда
^ n = (a i ~ai)'--'(an ~ап)-
В основу рассматриваемого метода оптимизации положено зондирование (исследование) параллелепипеда конечным числом пробных точек.
Функциональные ограничения в общем виде соответствуют выраже
нию |
_ |
С ; < / Ц , ) < С ; |
е = 1,Г, |
где f ( A p) - некоторые функции от параметров Ар (аь ..., ап), которые могут быть заданы явно, или функциональные зависимости от интегральных кри вых дифференциальных уравнений.
Предполагается, что fj(Ap) непрерывны в пространстве параметров. Обозначим область, принадлежащую Ц, и ограниченную^/^):
Gp = {Ap|(1), (2)}
Графическое изображение области Gp представлено на рис. 2.6, 6.
Критерии качества представляют характеристики системы, которые связаны с ее качеством монотонной зависимостью
Примем, что по условиям задачи ФХАР) стремятся минимизировать; функции Фу(Ар) предполагаются непрерывными в Пр; вводится критериаль ное шраничение
Ф„(Л„)£ф у ; v = l,t.
Область пространства параметров, удовлетворяющая всем трем видам ограничений,
Я„ = |лД1),(2),(3)}
Графически она изображена на рис. 2.6, в.
Решение задачи сводится к нахождению точки Ар в области £>р такой,
что
Ф(Ар) = т ш Ф(Ар),
2.3.2. Компоновка объекта проектирования на стадии эскизного проекта
На стадии эскизного проекта компоновка объекта проектирования выполняется в виде чертежа общего вида, теоретического или габаритного чертежа. Чертеж общего вида определяет конструкцию изделия, взаимодей ствие его основных составных частей и поясняет принцип работы изделия. Теоретический чертеж отображает геометрическую форму (обводы) изделия и координаты расположения составных частей. Габаритный чертеж содер-
жиг контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, устано вочными и присоединительными размерами.
Различают три вида постановки задачи при компоновке:
1)сборку графического отображения объекта из его составных час тей с размещением их конструктором;
2)сборку объекта из составных частей с учетом определенных ограничений (по площади, габаритным размерам, положению центра массы
идр.) в режиме диалога;
3)сборку из составных частей с оптимизацией по заданным критери ям в автоматическом режиме.
Во всех случаях компоновка предполагает оперирование с некоторы ми функциональными агрегатами или конструктивными модулями. Функ циональные агрегаты объединяют унифицированные узлы, типовые проект ные решения и проектные решения узлов объекта по предшествующим раз работкам. Для компоновки общего вида рационально использовать про граммные средства машинной графики. Функциональные агрегаты и конст руктивные модули включаются в базу данных.
Составными частями при компоновке общего вида могут быть:
1)конструктивные модули - функционально, конструктивно и техно логически законченные (без возможности внутренней доработки) унифици рованные сборочные единицы, все параметры которых удовлетворяют мо дульному ряду и обладают совместимостью;
2)агрегаты - функционально связанные составные части объекта, не обязательно конструктивно и технологически законченные, параметры кото рых не удовлетворяют модульному ряду, а совместимость достигается кон
структивными доработками;
3)базовые изделия - составные части, на основе которых могут соз даваться семейства машин;
4)стандартные детали;
5)фафическис примитивы.
Список составляющих частей приведен в последовательности, соот ветствующей уменьшению эффективности применения машинной графики при компоновке объекта проектирования.
Наибольший эффект может быть достигнут при блочно-модульном проектировании, меньший - при наличии лишь базовых графических прими тивов (точка, линия, поверхность). Все усилия создателей САПР должны быть направлены на разработку технически обоснованных типоразмерных рядов конструктивных модулей. Достигнув этою, нужно полностью автома тизировать процесс компоновки. Одновременно нужно составлять струк турное описание по заданному функциональному описанию.
1.Как определить потребность в проектировании нового объекта?
2.Какие методы прогнозирования используются для составления
сценария?
3.Что такое граф целей?
4.Какие признаки объекта относятся к основным?
5.Как можно представить отношения между множеством целей и
множеством признаков объекта?
6.Какие процедуры выполняются на стадии технического предло
жения?
7.Назовите методы поиска вариантов технических решений.
8.Дайте определение и назовите методы описания функциональных
моделей.
9.Приведите пример И-ИЛИ дерева структурного описания объекта проектирования.
10.Какие методы анализа варианта технических решений вы знаете?
11.Охарактеризуйте микро-, макро- и метауровни объекта проекти рования при анализе технических решений.
12.Какие математические методы применяются при функциональном анализе объекта проектирования?
J3. Что такое эквивалентная схема?
14.Когда применяется корреляционный анализ?
15.В чем сущность метода Соболя - Статникова при определении параметров объекта проектирования?
ГЛАВА 3. КОНСТРУКТОРСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
3.1. Задачи конструкторского проектирования
Результатом конструкторского проектирования являются технический проект и рабочая документация.
Технический проект содержит совокупность конструкторской доку ментации, отражающей окончательные технические решения, дающие пол ное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные дан ные для разработки рабочей документации.
Обязательными документами технического проекта являются: чертеж общего вида, пояснительная записка, ведомость технического проекта. До полнительно, в зависимости от характера, назначения или условий произвол ства изделия, могут составляться: теоретический и габаритные чертежи, рас четы, таблицы, схемы, ведомость покупных изделий, ведомость согласования применения покупных изделий, технические условия, программа и методика испытаний, патентный форму1ляр, карта технического уровня и качества про дукции.
Инженер-технолог, участвуя в разработке технического проекта, отра батывает конструкцию на технологичность, добиваясь наилучших значений ее показателей. Художник-конструктор проводит окончательную компоновку машины, прорабатывает конструкцию рабочих мест, средств обеспечения условий обитаемости. Патентными исследованиями обосновывается воз можность использования технических решений, защищенных авторскими свидетельствами и патентами; вновь создаваемые конструкции проверяются на патентоспособность, оформляются заявки на изобретения.
Рабочая документация является основной документацией проектной организации. Состав технического проекта и рабочей документации опреде лен Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) ГОСТ 2.102-68.
Основным средством конструирования является чертеж, изображаю щий изделие в прямоугольных проекциях. В некоторых случаях при проек тировании сложных деталей используется изображение в аксонометрии. Для проектирования изделий, имеющих большие размеры и сложную форму (корпуса судов, самолетов), применяется плазовый метод. 11а чертеже в крупном масштабе изображаются следы пересечения определенным образом ориентированных плоскостей с поверхностью изделий (ГОСТ 2.419-68).
Из всех показателей качества проектируемого изделия на этапе конст руирования решающее значение имеют: технологичность, надежность, со блюдение эргономических требований и эстетическое оформление. Основные показатели качества к моменту конструирования уже выбраны. Это было сделано на стадии технического задания специальной процедурой. Теперь необходимо реализовать их в конструкции машины.
Отработка на технологичность связана со снижением трудоемкости и себестоимости изготовления изделия, технического обслуживания и ремонта.
Требуемые показатели надежности при конструировании достигаются: