- •Введение
- •1. Пути повышения эффективности автоматизации проектирования на основе реализации
- •Принципы системного подхода к проектированию
- •Структура проектных спецификаций и иерархические уровни проектирования. Значение функционально-логического уровня при
- •Требования к математическому обеспечению сапр разных иерархических уровней
- •Обзор программного обеспечения сапр
- •2. Математическое обеспечение анализа проектных решений на функционально-логическом уровне
- •2.1. Общие требования к организации математического аппарата
- •2.2. Анализ систем во временной области
- •Принципы построения систем автоматического управления
- •2.3. Модели систем в переменных состояния
- •2.4. Анализ систем в частотной области
- •2.5. Методы анализа устойчивости и качества
- •3. Программные средства автоматизации
- •3.1. Основы работы в matlab
- •3.1.1. Среда matlab
- •3.1.2. Выполнение элементарных вычислений
- •3.1.3. Редактирование и отладка м-файлов
- •3.1.4 Переменные в Matlab. Массивы и матрицы
- •3.2. Этапы синтеза проектирования системы управления
- •3.2.1. Способы описания линейных динамических систем
- •3.2.2. Особенности построения частотных характеристик линейных систем в Control System Toolbox
- •3.2.3. Соединение звеньев lti-объекта
- •3.2.4. Синтез принятия решений при проектировании непрерывных систем на примере управления функционированием магнитного диска
- •3.3. Приложение для синтеза корректирующих звеньев
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Учебное издание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14.
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
К.А. Разинкин
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ
И СИСТЕМ НА ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКОМ УРОВНЕ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2012
УДК 681.3
Разинкин К.А. Программные средства автоматизации проектирования непрерывных процессов и систем на функционально-логическом уровне: учеб. пособие / К.А. Разинкин. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 173 с.
Рассматриваются особенности формирования математического обеспечения САПР для анализа проектных решений на функционально-логическом уровне применительно к непрерывным процессам и системам, где в качестве моделей применяется математический аппарат передаточных функций.
В качестве инструментальной среды рассмотрен пакет Matlab, а также средство его расширения Control System Toolbox, позволяющий осуществлять анализ и синтез систем управления. Коротко изложены основные теоретические сведения по автоматизации проектирования с учетом блочно-иерархического подхода и основных понятий системотехники и приведены примеры решения задач проектирования и управления, характерных для функционально-логического уровня с подробным пояснением выполняемых операций.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 210107 «Электронное машиностроение», дисциплине «Системы автоматизированного проектирования», а также Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» (профиль «Системы автоматизированного проектирования»), 210100.62 «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Электронное машиностроение») и 152200.62 «Наноинженерия» (профиль «Инженерные технологии в приборостроении»), дисциплинам «Информационные технологии» и «Системы автоматизированного проектирования». Может быть полезно для студентов и аспирантов, изучающих данное направление.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 3.0 и содержится в файле «ФЛ_уровень.doc».
Табл. 7. Ил. 138. Библиогр.: 38 назв.
Научный редактор д-р техн. наук, проф.И.Я. Львович
Рецензенты: кафедра автоматизированных информационных систем органов внутренних дел ФГКОУ ВПО «Воронежский институт МВД РФ» (начальник кафедры д.ф.-м.н., профессор И.В. Атласов)
д-р техн. наук, проф. О.Ю. Макаров
Ó Разинкин К.А., 2012
Ó Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012
Введение
Системы автоматизированного проектирования и управления относятся к числу наиболее сложных современных искусственных систем. Их проектирование и сопровождение невозможны без системного подхода. Поэтому идеи и положения системотехники входят составной частью в дисциплины, посвященные изучению современных автоматизированных систем и технологий их применения.
Интерпретация и конкретизация системного подхода имеют место в ряде известных подходов с другими названиями, которые также можно рассматривать как компоненты системотехники. Таковы структурный, блочно-иерархический, объектно-ориентированный подходы.
При структурном подходе, как разновидности системного, требуется синтезировать варианты системы из компонентов (блоков) и оценивать варианты при их частичном переборе с предварительным прогнозированием характеристик компонентов.
Блочно-иерархический подход к проектированию использует идеи декомпозиции сложных описаний объектов и соответственно средств их создания на иерархические уровни и аспекты, вводит понятие стиля проектирования (восходящее и нисходящее), устанавливает связь между параметрами соседних иерархических уровней.
Список иерархических уровней в каждом приложении может быть специфичным, но для большинства приложений характерно следующее наиболее крупное выделение уровней: системный уровень, на котором решают наиболее общие задачи проектирования систем, машин и процессов; результаты проектирования представляют в виде структурных схем, генеральных планов, схем размещения оборудования, диаграмм потоков данных и т.п.; макроуровень, на котором проектируют отдельные устройства, узлы машин и приборов; результаты представляют в виде функциональных, принципиальных и кинематических схем, сборочных чертежей и т.п.; микроуровень, на котором проектируют отдельные детали и элементы машин и приборов.
В каждом приложении число выделяемых уровней и их наименования могут быть различными. Так, в радиоэлектронике микроуровень часто называют компонентным, макроуровень — схемотехническим. Между схемотехническим и системным уровнями вводят уровень, называемый функционально-логическим.
Каждому из перечисленных уровней характерен свой математический аппарат, так, например, на функционально-логическом уровне, который стал объектом рассмотрения, применяется математический аппарат передаточных функций, когда речь идет о непрерывных системах и аппарат математической логики и конечных автоматов, когда речь о дискретных объектах.
Для реализации подходов к моделированию с целью повышения эффективности автоматизированного проектирования и управления объектами на функционально-логическом уровне в данном учебном пособии рассматривались пакет Matlab, а также средство его расширения Control System Toolbox, позволяющий осуществлять анализ и синтез систем управления. Коротко изложены основные теоретические сведения как автоматизации проектирования с учетом блочно-иерхического подхода и основных понятий системотехники, так и приведены примеры решения задач проектирования и управления, характерных для функционально-логического уровня с подробным пояснением выполняемых операций.
Учебное пособие преимущественно адресовано студентам и бакалаврам изучающих дисциплину «Системы автоматизированного проектирования», а также может быть полезным для аспирантов, использующих современные инструментальные средства реализации математического аппарата численных расчетов в научной деятельности.