7. Структура тз и примеры параметров проектируемого устройства.
Техническое задание (ТЗ) – исходный документ, содержащей требования к основным параметрам разрабатываемого устройства, его функциональным характеристикам, надёжности, стоимости, массе и габаритам, а также требование к условиям эксплуатации (температура окружающей среды, давление, влажность и другие). ТЗ всегда согласуется с исполнителем, но составляется и утверждается с заказчиком. Трудность данного этапа вызвана тем, что заказчик, являясь специалистом, мыслит категориями управляемого процесса, а исполнитель мыслит техникой и автоматикой. Так, например, требование надёжности разработчиком рассматривается как необходимость различного вида резервирования, что приводит к увеличению массогабаритных показателей; а получение высоких точностных характеристик сдерживается технико-элементной базой производителя.
Типичное содержание ТЗ на некоторый блок следующее:
конкретные числовые требования к выходным параметрам;
конкретные числовые данные, характеризующие диапазон к внешним параметрам;
словесное (качественное) описание ограничений, не поддающихся конкретной числовой оценке.
Техническое предложение, его содержание раскрывает актуальность разработки и наиболее оптимальные пути реализации требований, заложенных в ТЗ.
В процессе работы ТП разработчик проводит анализ научно-технической и патентной литературы. Также осуществляется предварительный выбор функциональной, структурной схемы. Решаются принципиальные вопросы: метрологические, программные и т. д.
Этапы разработки ТЗ и ТП относят к системному проектированию устройства; возникающие при этом задачи решают в процессе НИР.
8. Схема процесса проектирования.
На каждом уровне процесс проектирования представляется как решение совокупности задач.
Разработка блока по предъявленному ТЗ начинается с синтеза структуры. Исходный вариант структуры генерируется, а затем оценивается с позиций удовлетворения условий работоспособности. Для каждого варианта структуры предусматривается оптимизация параметров. Оптимизация осуществляется путём многократного анализа. Если для некоторого варианта структуры достигнуто выполнение условия работоспособности, то задача синтеза решена. При этом результаты проектирования блока оформляются в виде необходимой технической документации и ТЗ на разработку элементов блока.
Для каждого варианта структуры составляется модель объекта. Эта модель может быть математической при автоматизированном проектировании или физической при экспериментальной обработке изделия (объекта).
Нисходящее – сверху вниз. Решение задач более высоких иерархических уровней предшествует решению задач низших уровней.
Восходящее – снизу вверх. Вначале разрабатываются элементы, затем система.
При проектировании сложных систем применяется восходящее и нисходящее проектирование.
9. Математические модели и их классификация.
Математическая модель – совокупность математических объектов (чисел, векторов, множеств) и отношений между ними, которая отображает некоторые свойства проектируемого технического объекта. Например, важный класс задач – системы уравнений.
К математическим моделям предъявляются требования: точности, экономичности, универсальности.
Точность математической модели – свойства, отражающие степень совпадения, предсказанных с помощью математической модели значений параметров объекта, с истинными значениями параметров.
Количественная оценка точности модели в большинстве случаев вызывает затруднение по причинам:
Реальные объекты (а следовательно и их модели) характеризуются не одним, а несколькими параметрами. Отсюда вытекает векторный характер оценки точности и необходимость сведения векторной оценки и скалярной для возможности сопоставления моделей друг с другом.
Математические модели составляются для многократного использования при анализе разных вариантов объекта. Поскольку характер появления тех или иных свойств объекта зависит от особенностей взаимодействия со средой, то и показатели точности отображения зависит от конкретных условий функционирования объекта. В результате этого оценка точности неоднозначна.
Истинные значения параметров объекта обычно отождествляют с экспериментально-полученными. Однако погрешности эксперимента во многих случаях соизмеримы с погрешностями объекта.
Сведение векторной оценки точности к скалярной осуществляется обычно на основе какой-либо нормы вектора.
Экономичность математической модели оценивается прежде всего затратами машинного времени: ТМ.
Степень универсальности математической модели определяется их применимостью анализу многочисленной группы однотипных объектов, а также анализу в одном или многих режимах функционирования.
По характеру отображаемых свойств проектируемого объекта модели делят на функциональные и структурные.
Функциональные модели отображают процессы функционирования объекта. Эти модели чаще всего имеют форму уравнений. В зависимости от физической природы отображаемых явлений среди функциональных моделей различают: модели тепловые, электрические, оптические, электромеханические и другие.
Структурные модели отображают только структурные свойства объекта. Эти модели могут иметь форму матриц, графов, список векторов, взаимное расположение элементов в пространстве, наличие связей между ними в виде каналов и т.п.
Структурные модели используют в случаях, когда задачи структурного синтеза удаётся ставить и решать, абстрагируясь от физических особенностей в объекте. Например, при оформлении технической документации.