CC BY
71
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Оптимизация по методу Петрова-Сокошцина:
Станок 1 1 8 2 3
Станок 2 Станок 3 Станок 4 Станок 5 ■ 6 ' < •
6 2 5 7 ЕВ
П В ■ 5 7 ■ I'
1 5 7 4 3
Время работы: 65
Рис. 3
© Апонасенко А. В., 2013
УДК 51-74
В. С. Архипов1, Д. В.Тарасов2 Научный руководитель - Е. Е. Носкова 1 Сибирский федеральный университет, Красноярск 2ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева, Железногорск
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ РАЗМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ИТЕРАЦИОННОГО АЛГОРИТМА
Реализован новый алгоритм размещения элементов схемы, на основе последовательно-итерационного алгоритма. Приведено пошаговое описание модифицированного алгоритма, его структура, и критерий оптимальности. Представлены результаты испытания программы. Планируется дальнейшее развитие данного алгоритма.
При конструировании бортовой радиоэлектронной аппаратуры выделяют основные задачи синтеза конструкций: компоновка и размещение конструктивов низшего уровня по конструктивам высшего уровня проектирования, а также трассировка соединений. Размещение элементов - это задача определения их местоположения на коммутационном поле (КП) в конструктивном модуле такого, при котором создаются наилучшие условия для решения последующей задачи трассировки соединений с учетом конструктивно-технологических требований и ограничений. Тесная взаимосвязанность задач и большая размерность каждой из них обычно не позволяет предложить метод поиска оптимального конструктивного решения в едином цикле в связи с трудностями создания общей математической модели, комплексно учитывающей особенности конструкторско-технологической базы производства. Поэтому разработка и реализация алгоритмов и методов решения отдельных задач этапа конструкторского проектирования: компоновки, размещения и трассировки, до сих пор остаются актуальными проблемами, решение которых неотъемлемо связано с развитием систем автоматизации проектирования.
Сложность принятия проектного решения на этапе конструирования при проектировании электронных устройств обусловлена тем, что задачи синтеза конструкций, как правило, являются задачами многокритериальной глобальной оптимизации. Выполнить постановку задачи указанной оптимизации, т. е. прежде всего сформировать целевую функцию, даже имея математическое описание объекта проектирования, весьма сложная для формализации процедура.
Среди существующих алгоритмов размещения электронных компонентов на коммутационном поле при конструировании печатного узла группа последовательных алгоритмов в наибольшей степени имитирует действия инженера-проектировщика. Сочетание последовательного и итерационного алгоритмов даёт в сумме результат размещения лучше, нежели при использовании их по отдельности. При модификации известного последовательно-итерационного алгоритма, представленного в [2], как в последовательной, так и в итерационной части можно значительно повысить качество получаемого проектного решения, сохранив при этом простоту алгоритмической реализации.
Идея алгоритма заключается в определении коэффициента связности для всех неразмещенных вершин и в помещении в первую свободную позицию рядом с размещенной вершиной вершины с максимальным значением Д(). Последовательно просматривая все вершины графа, выполняют их размещение(наиболее связанные элементы следует располагать максимально близко друг к другу). Итерационная часть алгоритма заключается в парной перестановке некоторых вершин графа G(X, и) и оценке критерия оптимальности при каждой замене. Замена целесообразна, если критерий оптимальности стремится к экстремуму.
Рассматриваемым критерием оптимальности при решении задачи размещения является минимизация суммарной длины соединений (СДС), представленная выражением:
1 п п
р = 2 ХХ^кор(]),
2 ¿=1 ]=1
Секция «Автоматика и электроника»
где dp(i)p(j) - расстояние между позициями, занимаемыми в, и ву элементами; Гу - число связей между в, и ву элементами; п - количество элементов
На первом шаге алгоритма размещаем элемент с наибольшим количеством «длинных» связей (размещение начинают с крайнего левого узла О). На втором шаге претендентами на размещение являются элементы, связанные с размещенным элементом (приоритетным является элемент, имеющий наидлиннейшую связь с размещенным элементом). На третьем шаге алгоритма - из списка неразмещенных элементов выбираются элементы, связанные с уже размещенными элементами, и в списке позиций для размещения происходит поиск позиции, при помещении в которую выбранного элемента обеспечивается минимальное значение СДС системы размещенных элементов. Соответствующие элемент и позиция переносятся из списков в матрицу размещения. Затем производится проверка, все ли элементы размещены. Если нет, тогда происходит переход ко второму шагу, иначе следует окончание алгоритма.
Основные достоинства модифицированного алгоритма размещения - элементы, имеющие наибольшее количество связей, располагаются рядом, что существенно уменьшает суммарное значение СДС. Алгоритм разработан для размещения большого числа конструктивных элементов, позволяя сократить время решения задачи при вполне приемлемом для практики качестве получаемого результата. Двухэтапное решение задачи размещения позволяет на первом этапе создать благоприятный вариант для итерационного
улучшения и сократить тем самым время итераций, что очень существенно для схем большой сложности.
При размещении элементов происходит перебор вариантов размещения, с целью минимизации суммарной СДС. Коммутационное поле создается автоматически, в зависимости от количества элементов коммутационной схемы. Имеется возможность задавать пороговое значение, превышая которое, связь будет являться «линной», что в свою очередь позволяет увеличить глубину поиска.
Модифицированный алгоритм размещения программно реализован на языке С# и интегрирован с САПР ОгСЛЭ посредством получения коммутационной схемы в одном из выходных форматов указанной системы автоматизированного проектирования (*.ие1). Предварительные испытания показали, что решения, полученные на основе модифицированного алгоритма размещения, обеспечивают уменьшение СДС на 3-13 % по сравнению с традиционным последовательно-итерационным алгоритмом размещения, при этом выполнение модифицированного алгоритма происходит за приемлемое время.
Библиографические ссылки
1. Корячко В. П., Курейчик М. М. Теоретические основы САПР,. М. : Энергоатомиздат, 1987. 400 с.
2. Норенков И. П. Системы автоматизированного проектирования. М. : Высш. шк., 1988. 430 c.
© В. С. Архипов, Тарасов Д. В., 2013
УДК 621.314
Д. В. Гончарук Научный руководитель - Ю. В.Краснобаев ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева, Железногорск
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ИМПУЛЬСНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Рассматриваются особенности реализации устройства управления быстродействующим импульсным стабилизатором напряжения, включающим два силовых модуля. Приводятся результаты исследований процессов в макете ИСН, состоящем из одного и двух силовых модулей.
При реализации системы управления импульсным стабилизатором напряжения (ИСН) на основе цифрового регулятора возникает задача по разработке новых или адаптации известных законов управления силовыми модулями стабилизатора, исходя из минимизации количества процедур оцифровывания входных информационных сигналов за период преобразования энергии, использования простых и экономичных по времени расчетных процедур для формирования выходного импульсного сигнала управления силовым ключом силового модуля (СМ).
В [1] предложен метод синтеза и сам синтез последовательного корректирующего устройства (КУ) импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа, обеспечивающего близкие к минимально
возможным амплитуду и длительность отклонения выходного напряжения ИСН в переходных режимах.
Дискретная передаточная функция корректирующего устройства имеет вид:
Wк*(p) = ^ + ^(1 - в' ^),
где ё0 = LC / T, L и C - индуктивность и емкость выходного фильтра ИСН, а T - период преобразования.
Алгоритм обработки дискретных значений информационных сигналов, реализующий дискретный закон формирования импульсного сигнала управления силовым ключом СМ рассмотрен в [2].
Для проверки работоспособности алгоритма были разработаны макеты силовых модулей, управление
