мализованных алгоритмов Ар. Для нахождения f/eFo необходимо найти экстремум частного критерия при фиксированных значениях остальных критериев F, ... ; -ft-i. ft+i -Эта задача решается с помощью математической модели проектируемого объекта (ММ) и процедур оптимизации Aq.

Рис. 6.1. Структурная схема САПР: ММ - математическая модель объекта; Л^ -алгситм перехода к новым решениям, F - алгоритм фиксации частных критериев оптимальности; 4 - алгоритм оптимизации; ЛПР - лицо, принимающее решение

Структурная схема САПР может быть представлена в следующем виде (рис. 6.1). Математическая модель обеспечивает вычисление частных критериев Fi, i=l, ...

iV, по начальному варианту конструкции £/оеУ и директивным требованиям X. Эта информация поступает к ЛПР, который принимает решение о соответствии конструкции техническому заданию. При отрицательном решении ЛПР самостоятельно или с помощью алгоритма Ар устанавливает фиксированные значения частных критериев Fi ==F!, {фк. При этих условиях с помощью процедуры оптимизации Ао и ММ объекта находится решение, которое ЛПР может принять или перейти к анализу другого, оптимального но Парето варианта, полученного при других значениях кар*. В процессе поиска ЛПР имеет возможность менять частные критерии оптимальности F. Наиболее эффективно эта система работает на базе диалоговых мониторов, обеспечивающих проектировщика возможностью анализа альтернативных решений в интерактивном режиме.

Таким образом, система автоматизированного проектирования является сложным комплексом аппаратно-программных средств. Часть проблем, возникающих при разработке САПР, имеет общий характер. Это прежде всего вопросы системного программного обеспечения САПР, включая диалоговые режимы, средства машинной графики, средства создания документации и управляющих программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ). К специфическим для конкретных изделий проблемам относятся построение критериев оптимальности, выбор начального варианта,

состав и организация пакетов прикладных программ (ППП) математического моделирования, особенности процедур оптимизации. Эти вопросы обсуждаются в последующих параграфах.

6.2. МЕТОДЫ ВЫБОРА НАЧАЛЬНОГО ВАРИАНТА КОНСТРУКЦИИ

Выбор начального варианта конструкции включает два этапа:

1. Определение исходной структуры ЭС на основе классификации и характеристики известных типов ЭС, а также технического задания. Формализованные и эвристические методы решения этой задачи, включая методы поиска новых технических решений, подробно обсуждаются в [1].

2. Определение начальных конфигураций и размеров выбранной структуры, введение конструктивных и технологических ограничений на область изменения варьируемых геометрических параметров. С этой целью могут использоваться масштабирование известных конструкций, расчет по приближенным аналитическим формулам и моделям низкого уровня, стохастические методы.

Рассмотрим процесс выбора начального варианта структуры на примере процедуры, реализованной в программе анализа и оптимизации резонаторных ЗС НЕВА [29]. В этой программе структура ЗС определяется проектировщиком, который выбирает тип симметрии ЗС {плоскосимметричная, аксиально-симметричная), тип симметрии поля (симметричный, антисимметричный тип волны), условия на краях плоскосимметричной ЗС (открытая, закрытая), тип связи между резонаторами (через пространство взаимодействия или через пространство взаимодействия и щели связи). В последнем случае задаются число щелей связи и угол разворота щелей в смежных диафрагмах. Проектировщик задает также число элементов, определяющих форму резонатора. Такими элементами служат точки на плоскости (г, г) или {х, (/), между которыми граница резонатора аппроксимируется отрезками прямых линий. Координаты этих точек, а также размеры щелей связи, образуют совокупность геометрических параметров ЗС.

Одним из важных моментов определения исходной структуры ЗС является выбор параметров, варьируемых в процессе нахождения оптимального решения. При использовании программы НЕВА разработчик имеет возможность зафиксировать значения любых координат, изменять которые в процессе проектирования нецелесообразно. Другие геометрические параметры, например координаты начала и конца отрезка образующей ячейки, описывающего торцевую стенку пролетной трубы, должны быть привязаны друг к другу с тем, чтобы в процессе проектирования форма зазора не изменялась неконтролируемым образом. Такую привязку также может осуществить разработчик, указав в задании, что данный параметр (например, координата z внутренней угловой точки торца пролетной трубы должна на заданное значение отличаться от такой же координаты наружной угловой точки торца). Определенная таким образом структура служит исходной в процессе поиска решения, оптимального по Парето. Если это решение не удовлетворяет ЛПР, он может изменить структуру исходного варианта (например, освободив часть параметров, значения которых были зафиксированы) .

Правильный выбор начальных значений, а также допустимого диапазона изменения варьируемых параметров позволяет сократить время проектирования, а также гарантировать нахождение оптимального решения при использовании методов поиска локальных экстремумов критерия качества. В программе НЕВА начальные значения варьируемых параметров могут задаваться разработчиками или выбираться автоматически. В последнем случае для определения значений параметров и диапазонов их изменения используются приближенные аналитические формулы, связывающие дисперсионную характеристику ЗС с ее структурой и размерами.

Рассмотрим, например, аксиально-симметричную ЗС с одной щелью связи, резонаторы которой имеют вертикальную плоскость симметрии (см. рис. 1.14,6). Структура ЗС определяется геометрическими параметрами Rx, Rm, t tM. Rsv d, h, a, D (для рис. 1,14,6 М = Ъ). В техническом задании на проектирование задана дисперсионная характеристика (ДХ) ЗС в виде таблицы Пр1 = Пр(1.), i=\, 2, Л', для пространственной гармоники с номером р. 214