7.2. Автоматизированное конструкторское проектирование

Для автоматизированного конструкторского проектирования используются два основных принципа, а также их различные комбинации.

Эти принципы таковы:

1. Принцип композиции, когда новые технические объекты создаются путем объединения в единое целое математической модели некоторых узлов и механизмов, образующих элементную базу, причем эти элементы обычно представляют собой иерархические структуры.

2. Принцип подобия, когда новые технические объекты создаются путем обобщенного преобразования подобия некоторой заранее сформированной структуры, причем координатами, в которых производится такое преобразование, могут являться различные физические величины, например геометрические размеры, механические и электрические единицы и др.

Основными понятиями, используемыми при автоматизированном конструировании, являются различные модели и базы.

Моделью называется мысленно представляемая тем или иным способом материально реализованная сущность, которая отображает некоторый объект и способна замещать его таким образом, чтобы благодаря ее изучению можно было получить адекватную информацию о представляемом ею объекте.

Модель считается удачной, если выполняются следующие условия:

• модель демонстрирует поведение и обладает структурой и функциями, подобными таковым у оригинала;

• на основании изучения модели можно обнаружить новые свойства и особенности оригинала.

Соответствующая классификация гомоморфных моделей приведена на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Классификация гомоморфных моделей

Все виды моделей подразделяются на изоморфные и гомоморфные.

Изоморфные модели это модели, которые включают все характеристики объекта оригинала, способны заменить оригинал. Если можно создать и наблюдать изоморфную модель, то знание о реальном объекте будет точным.

Для создания и исследования изоморфной модели требуется полное знание моделируемой системы и использование абсолютно адекватных средств моделирования. Поэтому все модели, используемые на практике, следует считать в той или иной степени гомоморфными.

Гомоморфные модели в их основе лежит не полная, частичная подобие модели изучающего объекта. Некоторые свойства реального объекта не моделируются полностью, но в результате построение модели упрощается, а так же проще интерпретация результатов моделирования.

Для автоматизации конструкторского проектирования в основном используются математические модели, отображающие объект конструирования в виде информации, более удобной для дальнейшей обработки.

При построении аналитических математических моделей, которые требуется точное знание соотношений, описывающих моделируемый оригинал. (Аналитическое моделирование – это математический прием исследования позволяющий получить точные или вероятностные решения. Этапы аналитического моделирования: разработка математические модели в виде алгебраических уравнений или дифференциальных уравнений или др.; решение уравнений и получение результатов; проверка модели на адекватность, т.е. соответствие теоретических результатов практике).

Эти соотношения могут быть получены как теоретически на основе имеющихся знаний законов природы и экономики, так и экспериментально путем проведения соответствующих экспериментов, большей частью статистических многофакторных, над моделируемым объектом.

Имитационное математическое моделирование является универсальным методом, который можно использовать даже тогда, когда невозможно получить точное аналитическое описание объекта моделирования.

Имитационное моделирование — это компьютерное воспроизведение развертывания во времени процесса функционирования объекта, т.е. его перехода из одного состояния в другое, осуществляемое с однозначно определенными правилами.