facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

АДАПТИВНЫЕ МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ НА ПК

АДАПТИВНЫЕ МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ  ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ НА ПК
Зангар Жунусов, доцент, кандидат технических наук, доцент

Алматинский университет энергетики и связи, Казахстан

Артем Ли, студент

Участник конференции

УДК: 621.38:621.3.011.7

Проблема обеспечения качества и надежности, улучшения технико-экономических показателей сложных устройств и узлов тесно связана с внедрением в производство систем автоматизированного проектирования. Перспективный подход к моделированию таких сложных цепей основан на реализации соответствующих принципов адаптации математического обеспечения в подсистеме схемотехнического проектирования.

Ключевые слова: усложнение электрических и электронных цепей, электронно-вычислительные средства, адаптация математического обеспечения, Адаптивное программное обеспечение

The problem of quality and reliability assurance, improvement of technical and economic indicators of difficult devices and nodes is closely connected with introduction of automated design in production of systems. Perspective approach to modeling of such difficult chains is based on realization of the appropriate principles of mathematical software adaptation in subsystem of circuit design.

Keywords: complication of electrical and electronic chains, electronic computing facilities, adaptation of the mathematical software, Adaptive software.

 

Современный этап развития электротехнических и электронных устройств характеризуется усложнением электрических и электронных цепей, большим разнообразием функций, выполняемых ими.

Проблема обеспечения качества и надежности, улучшения технико-экономических показателей сложных устройств и узлов тесно связана с внедрением в производство систем автоматизированного проектирования. Особенно остро эта проблема касается наиболее ответственного этапа: оптимального выбора конструкторских решений, тщательной проработки принципиальной схемы устройств, как в целом, так и отдельных его узлов.

Для решения перечисленных задач необходима разработка методов, алгоритмов и программы машинного анализа сложных объектов, повышающих эффективность использования электронно-вычислительных средств. Существенная нелинейность характеристик электротехнических и электронных устройств делает задачу исследования процессов весьма сложной даже при использовании самых современных средств вычислительной техники.

Перспективный подход к моделированию таких сложных цепей основан на реализации соответствующих принципов адаптации математического обеспечения в подсистеме схемотехнического проектирования. Суть адаптации заключается в ее способности приспосабливаться к особенностям поставленной задачи путем динамической настройки программного обеспечения на основе априорной и апостериорной информации [1].

Адаптивное программное обеспечение строится на базе синтеза методов теории цепей, вычислительной математики, макромоделирования и современных приемов программирования.

В последние годы много работ посвящено реализации принципов адаптации, предназначенных для систем схемотехнического проектирования. Большое внимание стала привлекать разработка структуры адаптивно САПР, обеспечивающей динамическое взаимодействие проектировщика и ЭВМ. Создание таких САПР требует единого системно-программного подхода при разработке всех этапов моделирования, от создания математических моделей отдельных элементов электронной цепи до выбора методов формирования и обработки совокупности системы уравнений анализируемой цепи. Эффективным способом реализации такого подхода является разработка гибкой модульной иерархической структуры системы, обеспечивающей ее открытость, состоятельность, надежность, что, в свою очередь, предусматривает глубокое изучение свойств моделей анализируемой схемы, с целью, разработки критериев распознавания класса задач и выбора наиболее эффективных алгоритмов для ее решения.

Такой подход позволяет существенно увеличивать размеры рассчитываемых систем и уменьшить машинное время расчета [2].

Термин адаптация использовался вначале для описания способности живых организмов приспосабливаться к условиям обитания и изменениям окружающей среды, а в технических приложениях нашел применение в теории и проектировании систем автоматического управления [3].

Адаптация систем автоматизированного проектирования к кругу решаемых вопросов возможна только при учете специфических особенностей задач и осуществляет путем настройки алгоритмов с помощью критериев адаптации, задаваемых разработчиком или вырабатываемых на основе анализа исходных данных и промежуточных результатов. Такая организация позволяет создать системы автоматизированного проектирования, универсальные по отношению к различным классам задач и в то же время специализированные для любого представителя из любого класса. Таким образом, преодолевается существующее противоречие между универсальными и специализированными системами, и открываются новые пути повышения эффективности.

Пример блок-схемы адаптивной системы схемотехнического проектирования можно найти в [2].

Приведенная блок-схема построена по классическому принципу, широко используемому для проектирования аналоговых линейных схем, которые описываются системами интегро-дифференциальных или разностных уравнений. Однако, для проектирования современных электронных систем, включающих аналоговые, дискретно-аналоговые и цифровые части, целесообразно использовать иерархический подход [3]. При этом для некоторых частей рассчитываемой системы уравнения не формируются, а решение получается алгоритмически на основе логических операций. С учетом приведенных выше рассуждений на (рисунок 1) приведена несколько отличающаяся от предложенной в [2] блок схемы.

Рисунок 1. Блоки анализа и принятия решений по критериям адаптации

Отличие состоит в том, что перед блоком формирования уравнений введен дополнительный блок, осуществляющий адаптивный выбор алгоритма решения. Эта процедура состоит в анализе предлагаемой задачи, выборе способа получения решения: на основании уравнений, алгоритмически или комбинаторном методов и подключении необходимых процедур. Можно указать два способа организации проблемно-адаптивной системы: альтернативный и императивный.

При альтернативном способе (рисунок 2 а) все модули системы рассчитаны на решение некоторой задачи максимально возможной сложности и организуются в жесткой логической структуре. Адаптация системы к конкретной задаче осуществляется на основе состояний альтернативных ключей, которые идентифицируются в соответствии с критериями адаптации. Таким образом, универсальность системы обеспечивается ее избыточностью, а специализация – ее настройкой, выполняемой как на основе исходных данных, так и в процессе прохождения задачи [4].

При императивном способе (рисунок 2 б) в оперативную память ЭВМ загружается информационно-организационная магистральная совокупность программных модулей, обеспечивающих решение типичных задач, преимущественно встречающихся в практике проектирования. Каждый раз, когда обнаруживается несостоятельность такой совокупности модулей, вызываются соответствующие программные модули из внешней памяти ЭВМ. Таким образом, универсальность специализированной системы обеспечивается за счет резерва программных моделей, ассортимент которых может пополняться в процессе эксплуатации с учетом накапливаемого опыта и расширения круга решаемых задач [5].

Рисунок 2 а. Альтернативный способ

Рисунок 2 б. Императивный способ

Каждый из этих способов внутренней адаптации имеет свои положительные стороны, которые наилучшим образом реализуются при комбинированном их применении. Реализация принципов адаптации предъявляет ряд требований к структуре и организации системного, алгоритмического и информационного обеспечения систем автоматизированного проектирования.

К основным принципам адаптивных систем следует отнести:

  1. Диалоговые средства интерфейса с пользователем;
  2. Универсальность средства интерфейса с пользователем;
  3. Открытость системы;
  4. Модульность;
  5. Состоятельность системы;
  6. Надежность;
  7. Эффективность;
  8. Самонастраиваемость на круг решаемых задач;
  9. Широкие графические возможности.

Широкому применению систем автоматизированного проектирования способствует уровень организации диалога с выдачей диагностических и информационных сообщений, работа в интерактивном режиме с анализом и контролем промежуточных результатов с возможностью прерывания работы, т.е. общительностью программного обеспечения. Одним из важнейших требований является универсальность – применимость системы или ее части для анализа широкого класса электронных схем[6].

Открытость системы автоматизированного проектирования определяется готовностью к включению новых алгоритмов и моделей компонентов, а развиваемость – возможностью совершенствованию структуры и расширение функциональных возможностей на основе накапливаемого опыта и возникающих потребностей практики.

Наиболее существенным требованием является состоятельность – способность анализировать критические ситуации и распознавать ошибки при нарушении нормального хода вычислений или недостоверных результатах, с целью, автоматического устранения подобных ситуаций или прерывании с выдачей соответствующей информации пользователю. Повышение эффективности и надежности проектирования связано с принципом параллельности – использованием различных алгоритмов для решения одной и той же задачи на критических этапах моделирования для повышения достоверности результатов, а также распараллеливание алгоритмов для устранения процесса решения. Развитие систем автоматизированного схемотехнического проектирования показало, насколько удовлетворяются эти требования, настолько повышается уровень самоорганизации систем и ее способность к адаптации. Отсюда следует вывод о том, что универсальная система должна быть самонастраивающейся, причем самонастройка должна производиться в процессе решения задач.

 

Литературы:

  1. Жунусов З. А., Ержан А. А. Учет разреженности в матричных уравнениях для анализа электронных схем //ВЕСТНИК АУЭС Алматы – 2010 г.
  2. Жунусов З. А., Ержан А. А. Уравнения в гибридных координатных базисах «Международная научно-практическая конференция» Алматы – 2010 г. – Содерж. Докладов том. 1 – С. 145-152.
  3. Жунусов З. А., Ержан А. А. Метод последовательного частичного LU– разложения для анализа в частотной области //ВЕСТНИК АУЭС Алматы «7–ой Юбилейный международный научно–техническая конференция «Энергетика, телекоммуникация и высшее образование в современны условия» – 2010 г. Содерж. Том 1 – С. 88-91.
  4. Миронов В. Г., Пуньков И. М., Жунусов З. А. Моделирование нелинейных схем на мини-ЭВМ //Теоретическая электротехника, 1988. Вып. 45. – С. 96-102.
  5. Миронов В. Г., Пуньков И. М., Жунусов З. А. Адаптивное моделирование нелинейных схем на ЭВМ. Доклады семинара «САПР электронных схем» Чебоксары. 1989 г. – С. 26-37.
  6. Миронов В. Г., Пуньков И. М., Жунусов З. А. Повышение вычислительной эффективности анализа электронных схем  //Тр. Моск. Энерг. Института, 1989 г.
Комментарии: 4

Ивлиев Юрий Андреевич

Уважаемые авторы, а мне Ваш доклад, как специалисту по инженерной психологии и технической диагностике, понравился хорошим знанием конструирования адаптивных автоматических систем проектирования и управления. Вам не хватает только точки приложения. Предложите свои услуги ISAP, а то у них там постоянные проблемы с автоматической наладкой своих программ. Желаю успехов в практических применениях, Юрий Ивлиев.

Kasumova Rena Jumshud

Уважаемые авторы я не поняла, что вы привнесли в эту область. Четче разграничивайте то, что сделано вами в настоящей работе и что было уже рассмотрено. Успехов. Касумова Р.Дж.

Кудрявцев Александр Владимирович

Уважаемые авторы, к сожалению, ни из названия доклада, ни из аннотации, ни из содержания не удалось уяснить цель работы и полученные результаты. В статье идёт речь и об анализе электронных схем, и о внедрении САПР, и о моделировании сложных цепей, и о проблемах систем человек-машина, и об адаптации ПО... При этом «за кадром» оставлены вопросы конкретизации класса решаемых задач, специализации рассматриваемой системы, её конкретных возможностей и ограничений. Хотелось бы также уточнить функции «модулей адаптивного модУлирования» (рис. 1). С уважением, А. В. Кудрявцев.

Симонян Геворг Саркисович

Уважаемые Казахские коллеги и друзья, Зангар Жунусов и отличник Артем Ли Человечество живет в сложной геоэкологической системе и к этим сложным системам добавляются антрапогенные сложные системы, в том числе электронные. Открытые антропогенные сложные системы должны быть «предсказуемы». В этом плане Ваш подход к анализу и моделированию электроных систем мне импонирует. С уважением- Г.С. Симонян
Комментарии: 4

Ивлиев Юрий Андреевич

Уважаемые авторы, а мне Ваш доклад, как специалисту по инженерной психологии и технической диагностике, понравился хорошим знанием конструирования адаптивных автоматических систем проектирования и управления. Вам не хватает только точки приложения. Предложите свои услуги ISAP, а то у них там постоянные проблемы с автоматической наладкой своих программ. Желаю успехов в практических применениях, Юрий Ивлиев.

Kasumova Rena Jumshud

Уважаемые авторы я не поняла, что вы привнесли в эту область. Четче разграничивайте то, что сделано вами в настоящей работе и что было уже рассмотрено. Успехов. Касумова Р.Дж.

Кудрявцев Александр Владимирович

Уважаемые авторы, к сожалению, ни из названия доклада, ни из аннотации, ни из содержания не удалось уяснить цель работы и полученные результаты. В статье идёт речь и об анализе электронных схем, и о внедрении САПР, и о моделировании сложных цепей, и о проблемах систем человек-машина, и об адаптации ПО... При этом «за кадром» оставлены вопросы конкретизации класса решаемых задач, специализации рассматриваемой системы, её конкретных возможностей и ограничений. Хотелось бы также уточнить функции «модулей адаптивного модУлирования» (рис. 1). С уважением, А. В. Кудрявцев.

Симонян Геворг Саркисович

Уважаемые Казахские коллеги и друзья, Зангар Жунусов и отличник Артем Ли Человечество живет в сложной геоэкологической системе и к этим сложным системам добавляются антрапогенные сложные системы, в том числе электронные. Открытые антропогенные сложные системы должны быть «предсказуемы». В этом плане Ваш подход к анализу и моделированию электроных систем мне импонирует. С уважением- Г.С. Симонян
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.