Разработка автоматизированной системы моделирования и проектирования

Разработка
автоматизированной
системы моделирования
и проектирования
световых приборов
Исполнитель: В.В. Байнев
Руководитель: И.И. Байнева
Предлагается проект программного
обеспечения для
автоматизированной системы,
осуществляющей моделирование,
расчет, проектирование и
комплексную разработку световых
приборов
Световой прибор
(СП) - сложное
изделие, состоящее из
взаимосвязанных
элементов:
 источников света,
 пускорегулирующей
аппаратуры,
 электроустановочных
устройств,
 конструктивных узлов,
 оптической системы.
Их параметры существенно зависят от
особенностей конструкции СП и заметно влияют на
его характеристики в целом.
Актуальные проблемы
конструирования и
проектирования
световых
приборов
I. Уровень конструирования световых
приборов имеет важное значение в связи
с аспектами:
 Массовый характер производства и применения
СП;
 Огромные материальные и трудовые затраты на
их изготовление, монтаж и эксплуатацию;
 Велико влияние СП на технико-экономические и
эстетические характеристики строящихся и
реконструируемых объектов;
 Процесс конструирования и проектирования
оказывает решающее влияние на потребительские
свойства СП, их надежность, а также экономичность
производства и эксплуатации.
II. Основные направления деятельности
разработчиков световых приборов:
 создание
светильников с максимальной
световой отдачей,
 создание светильников с заданной
кривой светораспределения,
 постоянное увеличение модельного
ряда светильников под различные
задачи клиентов.
III. Широкое использование ЭВМ и
автоматизированных систем
проектирования на всех стадиях
разработки СП необходимо, чтобы
избавить конструктора от
выполнения трудоемких расчетов,
многофакторного анализа и
большого объема графических
работ.
IV. Разработкой и производством
световых приборов в России
занимается большое количество
предприятий и фирм,
заинтересованных в эффективных
автоматизированных системах
моделирования и проектирования
световых приборов, которые
позволили бы быстро и
качественно их разрабатывать.
V. В настоящее время на рынке
светотехнической продукции для
проектирования и конструирования
световых
приборов
используются
системы
автоматизирован
ного
проектирования
(САПР) типа
AutoCAD и
КОМПАС.
На современном рынке
нет программных
продуктов для
проектирования
световых приборов,
которые в такой степени
учитывали бы все особенности световых
приборов в совокупности
с моделированием профилей
отражателя с любыми источниками света,
с учетом их теплового режима и надежности.
Инновационные
аспекты
предложения
Актуальность темы
Разработка и использование данной
автоматизированной системы моделирования и
проектирования световых приборов позволит:
 в короткие сроки эффективно осуществлять разработку
световых приборов различного конструктивного
исполнения и назначения, с любыми источниками
света, в том числе со светодиодами,
 оценивать технико-экономическую эффективность
светооптической системы СП,
 определять ее основные параметры и увязывать их с
конструктивным решением светового прибора в целом,
с учетом специфики его эксплуатации,
 оценивать тепловой режим проектируемых световых
приборов и его влияние на их работоспособность,
 оценивать уровень надежности разрабатываемых
световых приборов и приборов, находящихся в
эксплуатации.
Актуально использовать данную
автоматизированную систему для
комплексного проектирования,
моделирования и разработки
световых приборов, как в научных
целях, так и на производстве.
Модели и методы в основе автоматизированная
система моделирования и проектирования СП
Структурно автоматизированная система моделирования и
проектирования СП (АСМПСП) включает функциональные
(объектные) подсистемы, решающие целевую задачу, и
подсистемы управления ходом разработки СП.
Функциональные подсистемы АСМПСП решают
следующие основные задачи:
1) проектирование СП на этапе технических предложений
и эскизного проектирования;
2) расчет и конструирование узлов и деталей СП:
3) расчет температурного режима и показателей
надежности проектируемого СП.
4) автоматизация экспериментальных исследований и
обработка получаемых при испытаниях данных.
Проектирование СП на стадии технических предложений
осуществляется в АСМПСП с помощью подсистемы, которая
позволяет проектировщику в режиме диалога с ЭВМ решать
задачу автоматизации проектирования СП с использованием
математической модели объекта, банка возможных
технических решений, а также опыта и интуиции
проектировщика.
Подсистема оптимизации параметров СП использует более
точные методы, свойственные стадии эскизного
проектирования. Принцип построения АСМПСП в
подсистемах проектирования находит отражение в виде
модульной структуры, когда каждый из программных блоков
(модулей), составляющих математическую модель объекта,
имеет необходимую чувствительность и точность в
рассматриваемом диапазоне изменения параметров и
характеристик.
Математическое обеспечение АСМПСП включает в себя
математические модели (ММ) проектируемых СП, методы и
алгоритмы проектных процедур, используемые при
автоматизированном проектировании.
К элементам математического проектирования АСМПСП относятся
принципы построения функциональных моделей, методы
численного решения алгебраических и дифференциальных
уравнений, постановки экстремальных задач, поиска экстремума и
т.д. В математическом обеспечении АСМПСП можно выделить
специальную часть, в значительной мере отражающую специфику
объекта проектирования, физические и информационные
особенности его функционирования и тесно привязанную к
конкретным иерархическим уровням (эта часть охватывает
математические модели, методы и алгоритмы их получения,
методы и алгоритмы одновариантного анализа, а также большую
часть используемых алгоритмов синтеза), и инвариантную часть,
включающую в себя методы и алгоритмы, связанные с
особенностями математических моделей и используемые на многих
иерархических уровнях (это методы и алгоритмы многовариантного
анализа и параметрической оптимизации).
Фрагменты программного обеспечения
Результаты исследований докладывались
на конференциях
1) Mеждународная научная конференция «Стратегия
качества в промышленности и образовании».Варна,
Болгария. 2011 г.
2) Научно-техническая конференции «Молодые светотехники
России». Москва, 2010, 2011 г.г.
3) Mеждународная научно-техническая конференция
«Проблемы и перспективы развития отечественной
светотехники, электротехники и энергетики». Саранск,
2010, 2011 г.г.
4) Всероссийская научная конференция «Научный
потенциал молодежи – будущему Мордовии». 2010, 2011
г.г.
5) Научная конференция «XXXIX Огаревские чтения».
Саранск, 2010 г.
Результаты исследований опубликованы в
центральных и местных журналах
и сборниках статей:
1) Разработка компьютерной модели для теплового расчета световых
приборов. Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники,
электротехники и энергетики: Сб. науч. тр. VIII Междунар. науч.- техн. конф.,
Саранск, 25-26 нояб.2010 г.
2) Компьютерное моделирование и исследование надежности изделий
электронной техники. Научно-методич. журнал «Учебный эксперимент в высшей
школе».
3) Компьютерное моделирование теплового режима световых приборов. XXXIX
Огаревские чтения, 2011 г.
4) Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования
теплового режима световых приборов. Электронное научное издание "Электроника
и информационные технологии".
5) Программная модель для оценки эффективности и надежности
светодиодных источников света и приборов. Полупроводниковая светотехника.
Научно-технический журнал. 2011 г.
6) Оценка эффективности и надежности светодиодных приборов. Фотоника.
Научно-технический журнал. Выпуск 3/2011. Раздел "Оптические устройства и
системы".
Предварительный план
реализации проекта
 Исследование рынка светотехнической продукции, в
частности, световых приборов, выявление
потенциальных заказчиков разрабатываемого
программного обеспечения.
 Разработка математической модели.
 Составление и реализация алгоритмов расчета,
разработка ядра программы.
 Разработка интерфейса программы,
сопроводительной документации, проектирование базы
данных, тестирование.
 Подача заявки на патент.
 Заключение договоров с потенциальными
пользователями разработанного программного
обеспечения.
Спасибо за внимание!