Цели создания и функционирования сапр. Классификация сапр

Цели создания и функционирования САПР. Классификация САПР

САПР - это организационно- технич, человеко-машинная сис-ма, состоящая из комплекса средств автом-ции проект-я, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации, и осущ-щая процесс автомат-го проект-я с целью построения в заданные сроки полного проектного решения, т.е.описания объекта проект-я, выполненного в заданной форме и в установленные сроки.

Комплекс средств авт-ции проект-я - это совокупность различных видов обеспечения процесса автомат-ного проект-я, необходимых для выполнения процедур автомат-го проект-я.

Автомат. проект-е в САПР состоит в том, что отдельные преобразования описаний объекта и алгоритма его функц-ния, а также представление описаний на различных языках осущ-ся путем взаимодействия человека и ЭВМ.

Классификация САПР, выполнена по классу используемых вычислительных средств.

1 класс САПР составляют малые системы авт-ции технол-го проект-я, построенные на основе небольших ЭВМ. Чаще всего это обыкновенные миникомпьютеры или отдельные ЭВМ среднего класса, в основном настроенные на авт-цию технол-го проект-я.

2 класс - средние системы. Они опираются на вычислительные комплексы, состоящие из 2, 3, и большего кол-ва ЭВМ одинкового типа. Это делается для увеличения мощности и надежности работы системы, и для создания иерархической структуры. Для решения наиболее трудоемких задач авт-ции проект-я расчетные программы по подготовке конструк. док-ции.

Более сложные задачи проектирования требуют создания систем 3- го класса - больших САПР. В них предусматривается сис-ма разделения времени и наличие многопультовых устройств. Их создание целесообразно в тех случаях, когда имеются тех. условия и требуется одновременная работа над одним и тем же проектом или же раздельная работа над различными проектами или их частями.

Четвертый класс САПР - сверхбольшие системы. Это сети ЭВМ и ВЦ коллективного пользования, нацеленные на решение сложных задач САПР.

Структура и состав САПР. Основные принципы создания

При рассмотрении структуры САПР следует выделить два взаимосвязанных аспекта ее членения- подсистемы и обеспечения.

Первый аспект дает представление о САПР как о совокупности подсистем. Подсистем разделяют по назначению на два вида: проектирующие и обслуживающие.

К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, н-р: подсистема проект-я деталей и сборочных единиц; подсистема проект-я частей зданий и сооружений; подсистема технол-го проект-я.

К обслуживающим относят подсистемы, выполняющим обслуживающие процедуры и предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, н-р: подсистема графич. отображения объектов проект-я; подсистема документирования; подсистема инф-го поиска.

Инструментальной основой САПР является комплекс средств автоматизации проектирования (КСАП), представляющий взаимосвязанную совокупность видов обеспечения.

К видам обеспечения, входящим в состав КСАП, относят: математическое, лингвистическое, техническое, информационное, программное, методическое, организационное.

Пересечение структуры в названных аспектах (подсистем и обеспечений) осуществляется по общим элементам- компонентам САПР, выполняющим определенные функции обеспечения в подсистемах.

 

 

Системный подход к разработке САПР

Если создание САПР рассматривать как проблему, то здесь могут быть уместны общие рекомендации системного подхода, и использована обобщенная схема поиска, оценки и выбора вариантов реализации.

В соответствии с треб-ми систем. подхода, разработка САПР должна удовлетворять следующим принципам:

1.систем. единства (комплексности, систем-ти); 2. адекватности (желаемый компромисс между целями и ср-вами); 3. развития; 4.инвариантности; 5.единства инфор-ной базы; 6.совместимости; 7.включения.

Реализация 1-го принципа систем. подхода к проект-ю САПР приводит к разделению задач создания САПР по степени их энергоемкости в соот-вии со шкалой интеллект-ти.Процесс создания и развития САПР можно представить нек-рой иерарх. струк-рой, ниж. уровень к-рой - это практическое отсутствие авт-ции при эпизодическом, разовом “подходе” к ЭВМ с отдельными прогр-ми физ. расчетов, в этом случае на ЭВМ возложены чисто вычислительные функции, а их программирование и использование- на человека.

Соврем. мощ-ть средств решения задач позволяет сохранить баланс между развитием средств подготовки и интерпретации.Тогда удовлет-ся принцип адекв-ти разр-ки САПР - желаемый компромисс между целями и ср-вами. Удовлет-е принципа развития при удовлет-нии принципа систем. единства приводит к возм-ти создания САПР по очередям, что одновр-но не противоречит принципу адекв-ти, так как процесс развития выражается в реализации расширяющейся послед-ти задач при ограниченных ресурсах.

След. уровень автомат-ции в САПР - это “покрытие” задач внутр. Проект-я ср-вами систем. Прогр. и инф-ного обеспечения. Н-р, ср-ва вызова соот-щего прогр. модуля, загрузка его исходными данными, реализация вычислений и вывод рез-та в удобном для человека виде.

Дальнейшая перспектива автоматизации - это интеграция задач и средств их решения.

Требования к математическим моделям

Требования к математическим моделям: универсальность; адекватность; точность; экономичность.

Степень универсальности ММ характеризует полноту отображения в модели свойств реального объекта.

Точность ММ оценивается степенью совпадения значений параметров реального объекта и значений тех же параметров, рассчитанных с помощью оцениваемой ММ.

Адекватность ММ - способность отражать заданные свойства объекта с погрешностью не выше заданной.

Экономичность модели характеризуется затратами вычислительных ресурсов (времени и памяти) на ее реализацию

 

Постановка и решение задач анализа

Рассмотрим математическую постановку типовых проектных задач анализа.

Анализ д инамических процессов выполняется путем решения обыкновенных дифференциальных уравнений (с известными начальными условиями). Анализ статических состояний объектов также может быть выполнено путем интегрирования уравнений. При проектировании САУ важное значение имеет задача анализа устойчивости. Анализ чувствительности заключается в определении внутренних и внешних параметров на выходные. Статистический анализ выполняется с целью получения тех или иных о распределении выход. параметров при задании статистических сведений о параметрах вход. Результаты статистического анализа могут быть представлены в виде гистограмм распределения, оценок числовых характеристик распределений мат. ожидания, дисперсии и т.д.

 

 

Классификация задач параметрического синтеза

К задачам параметрического синтеза относится совокупность задач, связанных с определением требований к параметрам объекта, номинальных значений параметров и их допусков. Задачи параметрического синтеза могут быть классифицированы на 3 группы:

· назначение технических требований;

· расчет параметров элементов;

· идентификация математических моделей.

Группа 1 задач параметрического синтеза связана с назначением технических требований к выходным параметрам объекта.

Группа 2 задач параметрического синтеза связана с расчетом параметров элементов объекта при заданной структуре объекта.

Группа 3 задач параметрического синтеза связана с определением параметров используемых в САПР математических моделей и определением областей их адекватности.

Большинство задач параметрического синтеза элементов сводится к решению задач математического программирования.

Языки программирования

Языки программирования- языки, предназначенные для написания

программного обеспечения. Эти языки - средство разработчика САПР.

К языкам программирования предъявляют требования:

- удобства использования, универсальности и эффективности объектных программ (т.е. программ полученных после трансляции на машинный язык).

- Удобство использования выражается в затратах времени программиста на освоение языка и главным образом на написание программ на нем.

- Универсальность определяется возможностями языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения

САПР.

- Эффективностьобъектных программ определяется свойствами используемого транслятора, которые в свою очередь зависят от свойств языка. Эффективность оценивается затратами машинных времени и памяти на исполнение программ.

Языки программирования

Языки проектирования- языки, предназначенные для описания информации об объектах и задачах проектирования. Большинство этих языков относится к средствам пользователя САПР.

Диалоговые языки

Различают пассивный и активный диалоговый режим работы оператора с ЭВМ и соответственно этому активные и пассивные диалоговые языки.

В пассивном диалоговом режиме инициатива диалога принадлежит ЭВМ. Прерывание вычислительного процесса и обращение к пользователю в нужных местах осуществляется с помощью диалоговых программных средств включенных в мониторную систему САПР или монитор ППП. Обращение ЭВМ к пользователю в этом случае может быть в виде

запроса (исходных данных по шаблону или варианта дальнейшего проектирования по меню), информационного сообщения (для вывода промежуточных или окончательных результатов решения) или подсказки (сообщения об ошибках).

В активном диалоговом режиме инициатива начала диалога может быть двусторонней - возможности прерывания процесса имеются и к ЭВМ и у пользователя. Активные диалоговые языки, как правило, близки к естественному человеческому, но с ограниченным набором слов. Очевидно, что для реализации активного диалового режима требуется более сложное ПО.

 

 

Монитор САПР

Управление ходом вычислительного процесса и координация взаимодействия подсистем САПР осуществляется монитором. В рамках пакетов ПП аналогичные функции решаются локальными мониторами.

В функции мониторов входят:1)прием и интерпретация обращенных к ним команд пользователя;2)загрузка и активизация компонентов ПО, организация маршрутов их выполнения;3)установления взаимодействия между подсистемами;4)динамическое распределение памяти;5)обработка прерываний от дисплея пользователя;6)сервисные функции(регистрация пользователей, сбор статистики)

Язык управления монитором САПР достаточно прост, в его основе лежат команды вызова необходимых подсистем ПО САПР и задания им управляющих параметров, а также команды, описывающие способ информационного обмена между подсистемами(через ОЗУ, через внешнюю память или БД). Средства этого языка должны составлять макрокоманды, определяющие маршруты выполнения проектирующих подсистем ПО САПР.

В общем случае загруженные проектирующие подсистемы ПО могут функционировать либо как обычные подпрограммы, подчиненные управляющей подсистеме ПО, либо как параллельные выполняемые подзадачи, способные соревноваться между собой и монитором за управление.

 

 

Реляционный подход

Реляционные модели данных в последнее время получили широкое распространение вследствие простой формы представления данных, а также благодаря развитому теоретическому аппарату, позволяющему описывать различные преобразования реляционных данных. Основу реляционной модели данных составляет понятие отношения, представляющего собой подмножество декартова произведения доменов. Домен - это некоторое множество элементов, например множество целых чисел или множество допустимых значений, которые может принимать объект по некоторому свойству.

Декартовым произведением доменов D1, D2,..,Dk

D1*D2*....*Dk,

где

называется множество всех кортежей длины k, т.е. состоящих из k элементов - по одному из каждого домена

Таким образом, декартово произведение

В ряде случаев отношения удобно представлять в виде таблицы, где каждая строка соответствует кортежу, а столбец атрибуту, например,

Реляционное исчисление

Реляционное исчисление базируется на теоретических основах исчисления предикатов. Предикат P(x1,x2,...,xn) это функция, принимающая значения «Истина» или «ложь», от аргументов, определенных в конкретных областях D1,D2,...,Dn. При построении высказываний используются

логические связки, например

конъюнкция, дизъюнкция, отрицание,

 

термы сравнения с операциями

и др., а также кванторы существования и общности .

Рассмотрим пример применения кванторов. Высказывание - означает-что среди элементов множества X найдется, по крайней мере, один, при котором оказывается истинным неравенство, заключенное в скобках. Высказывание означает, что для всех элементов множества X некоторая функция f(x) больше заданного a.

В реляционном исчислении принято связывать отношением R(A1,...,An) некоторый предикат P(x1,...,xn), аргументы, которых имеют одинаковые области определения, таким образом, что если P(a1,a2,...,an)=1, то кортеж <a1,a2,...,an> принадлежит отношению , для i=1,n, в противном случае кортеж не входит в состав указанного отношения. Отсюда следует, что посредством задания некоторого предиката может быть задано и соответствующее ему отношение.

Из сказанного видно, что реляционное исчисление позволяет описать самые разнообразные виды искомых отношений. Однако отсутствие процедурности существенно затрудняет реализацию языков, основанных на реляционном исчислении. Решении этой проблемы возможно при использовании методов реляционной алгебры.

 

 

Технологического оборудования с ЧПУ Основные понятия и терминология

Совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка, составляет управляющую программу(УП).

Программное обеспечение(ПО) системы ЧПУ представляет собой совокупность программ и документации на них для реализации целей и задач, возлагаемых на устройство ЧПУ, выдающее управляющие коды воздействия на исполнительные органы технологического оборудования.

УП содержит информацию об инструменте(электроде) и скоростях его перемещений относительно заготовки, частоте вращения шпинделя, смене инструмента, вводе коррекции, подаче охлаждения, других командах исполнительным механизмам станка, записанным в последовательности технологического процесса обработки детали на станке.

В процессе подготовки управляющей программы решаются следующие задачи:

диалог с пользователем;

синтаксический контроль исходной информации на входном языке;

проектирование элементов технологического процесса обработки;

расчет траекторий движения инструмента;

формирование и запись выходной информации на промежуточном языке;

выдача диагностических сообщений о разных этапах обработки исходной информации;

редактирование программ на уровнях входного, промежуточного и выходного языков;

формирование УП на выходном языке для конкретного станка и выдача ее на программоносителе;

распечатка УП и сопроводительной документации;

хранение и тиражирование УП.

В комплект САП входит также сопроводительная документация- руководство технологу-программисту и оператору ЭВМ.

 

 

36. Автоматизированная подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ

Общая схема подготовки управляющей программы представлена на следующем рисунке:

 

 

1. Цели создания и функционирования САПР. Классификация САПР

2. Структура и состав САПР. Основные принципы создания

3. Системный подход к разработке САПР

4. Техническое обеспечение САПР

5. Математическое обеспечение САГIР. Математические модели и основные требования предъявляемые к ним.

6. Классификация математических моделей САПР.

7. Постановка и решение задач анализа

8. Классификация задач параметрического синтеза

9. Классификация задач структурного синтеза

10. Характеристика входного и выходного информационного массива

11. Информационное обеспечение и информационный фонд САПР

12. Способы ведения информационного фонда

13. Принципы построения банков данных.

14. Иерархический и сетевой подходы

15. Лингвистическое обеспечение САПР. Классификация языков САПР

16. Языки программирования

17. Языки программирования

18. Языки процедурные и непроцедурные. Диалоговые языки.

19.Структура программного обеспечения САПР

20.Монитор САПР

21.Взаимодействие подсистем САПР

22. Иерархические уровни описаний проектируемых объектов.

23.Аспекты описания проектируемых объектов

24.Составные части процесса проектирования.

25.Нисходящее и восходящее проектирование

26.Внешнее и внутреннее проектирование

27. Унификация проектных решений и процедур

28. Классификация типовых задач проектирования

29.Проектирование на основе методов типизации

30. Логические условия назначения операции в маршруте

31. Формирование обобщенного маршрута. Синтез технологических маршрутов

32. Реляционный подход

33. Реляционное исчисление

34. Взаимосвязь СУБД с прикладными программами

Цели создания и функционирования САПР. Классификация САПР

САПР - это организационно- технич, человеко-машинная сис-ма, состоящая из комплекса средств автом-ции проект-я, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации, и осущ-щая процесс автомат-го проект-я с целью построения в заданные сроки полного проектного решения, т.е.описания объекта проект-я, выполненного в заданной форме и в установленные сроки.

Комплекс средств авт-ции проект-я - это совокупность различных видов обеспечения процесса автомат-ного проект-я, необходимых для выполнения процедур автомат-го проект-я.

Автомат. проект-е в САПР состоит в том, что отдельные преобразования описаний объекта и алгоритма его функц-ния, а также представление описаний на различных языках осущ-ся путем взаимодействия человека и ЭВМ.

Классификация САПР, выполнена по классу используемых вычислительных средств.

1 класс САПР составляют малые системы авт-ции технол-го проект-я, построенные на основе небольших ЭВМ. Чаще всего это обыкновенные миникомпьютеры или отдельные ЭВМ среднего класса, в основном настроенные на авт-цию технол-го проект-я.

2 класс - средние системы. Они опираются на вычислительные комплексы, состоящие из 2, 3, и большего кол-ва ЭВМ одинкового типа. Это делается для увеличения мощности и надежности работы системы, и для создания иерархической структуры. Для решения наиболее трудоемких задач авт-ции проект-я расчетные программы по подготовке конструк. док-ции.

Более сложные задачи проектирования требуют создания систем 3- го класса - больших САПР. В них предусматривается сис-ма разделения времени и наличие многопультовых устройств. Их создание целесообразно в тех случаях, когда имеются тех. условия и требуется одновременная работа над одним и тем же проектом или же раздельная работа над различными проектами или их частями.

Четвертый класс САПР - сверхбольшие системы. Это сети ЭВМ и ВЦ коллективного пользования, нацеленные на решение сложных задач САПР.