Математическое и программное обеспечение систем автоматизации проектирования цифровых систем обработки сигналов

• Автор: Андреев, Валерий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Принципы организации высокопроизводительных цифровых

систем

1.1 Л Микроконтроллеры

1.1.2 Многоядерные процессоры и системы

1 Л.З Кластеры и облачные вычисления

1.1.4 ПЛИС и реконфигурируемые цифровые системы

1Л.5 Выбор аппаратной платформы для реализации цифровых систем

управления и обработки сигналов

1.2 Среды автоматизированного проектирования высокопроизводительных программно-аппаратных комплексов
1.2.1 Среда проектирования СиагШв И
1.2.2 Среда проектирования ХШпх 1БЕ
1.2.3 Среда проектирования МаБаБ/БтиПпк
1.2.4 Среда проектирования ЕаЬЛЕ¥
1.2.5 Выбор среды для реализации цифровых систем управления и обработки сигналов на основе анализа систем проектирования
1.3 Задачи исследования и разработки методического, программного и математического обеспечения подсистем САПР высокпроизводительных программно-аппаратных комплексов
1.4 Выводы из главы
ГЛАВА 2. Математическое обеспечение САПР цифровых
высокопроизводительных систем
2.1 Способы перехода от непрерывных моделей динамических систем к цифровым
2.1.1 Дискретное преобразование Лапласа и ъ - преобразование
2.1.1.1 Экстраполятор нулевого порядка
2.1.1.2 Экстраполятор первого порядка
2.1.1.3 Билинейное преобразование
2.1.1.4 Дельта - преобразование
2.1.2 Численные методы интегрирования
2.1.2.1 Методы Эйлера
2.1.2.2 Методы Рунге-Кутты
2.1.3 Аппаратно-ориентированнные численные методы
2.1.3.2 Параллельная модификация метода Эйлера
2.1.3.3 Параллельная модификация метода Симпсона
2.1.4 Выбор формы математического описания объекта проектирования САПР высокопроизводительных цифровых систем
2.2 Способы декомпозиции моделей динамических систем, представленных передаточной функцией
2.2.1 Прямая декомпозиция
2.2.2 Последовательная декомпозиция I и II
2.2.3 Параллельная декомпозиция
2.2.4 Декомпозиция на звенья второго порядка
2.3Типовые звенья динамических систем
2.3.1 Пропорциональное звено
2.3.2 Интегрирующее звено
2.3.3 Дифференцирующее звено
2.3.4 Апериодическое звено первого порядка
2.3.5 Реальное дифференцирующее звено
2.3.6 Форсирующее звено первого порядка
2.3.7 Колебательное звено
2.3.8 Апериодическое звено второго порядка
2.3.9 Звено чистого запаздывания
2.4 Типовые интегрирующие звенья моделей динамических систем
2.4.1 Интегрирующее звено первого порядка
2.4.2 Интегрирующее звено второго порядка
2.5 Выводы из главы
ГЛАВА 3. Методика автоматизации проектирования

3.1 Методика перехода к параллельной структуре вычислительной модели для различных видов математического описания динамических систем
3.1.1 Алгоритм перехода от передаточной функции к вычислительным моделям с параллельной архитектурой
3.1.2 Алгоритм перехода от набора нулей полюсов и коэффициента передачи к вычислительным моделям с параллельной архитектурой
3.2 Пример параллельной декомпозиции передаточной функции динамической системы
3.3 Оценка погрешности, вносимой параллельным способом декомпозиции
3.3.1 Тестирование параллельного способа декомпозиции на передаточных функциях с известными корнями
3.3.2 Тестирование параллельного способа декомпозиции на передаточных функциях моделей цифровых фильтров
3.4 Выводы из главы
ГЛАВА 4. Подсистема автоматизации программирования исполняемых
компьютерных моделей
4.1 Задача автоматизации программирования исполняемых компьютерных моделей
4.2 Структура и основные модули разработанной САП
4.2.1 Блок параллельной декомпозиции передаточной функции
4.2.2 Блок расчета коэффициентов типовых звеньев и формирования моделей типовых звеньев
4.2.3 Блок сборки модели динамической системы
4.2.4 Описание вспомогательных виртуальных приборов
4.3 Интерфейс подсистемы автоматизированного программирования исполняемых компьютерных моделей
4.4 Пример использования САП для моделирования системы уравнений

- Подсистема должна реализовывать блок-диаграмму модели в понятном пользователю виде, автоматически запускать целевую среду разработки и открывать созданный виртуальный прибор с указанными пользователем параметрами моделирования;
Разрабатываемое методическое обеспечение подсистем САПР прототипического проектирования должно однозначно определять порядок действий при разработке систем управления и обработки сигналов [53], использовать положительные и инновационные качества разработанного математического и программного обеспечения.
1.4 Выводы из главы
В рамках данной главы были рассмотрены распространенные типы вычислительных платформ, определены задачи, которые перед ними ставятся, и продемонстрированы современные тенденции развития средств автоматизации проектирования систем управления и обработки сигналов. Показано, что существующие в настоящее время инструментальные пакеты не удовлетворяют всем требованиям, возникающим при проектировании современных высокопроизводительных систем управления и обработки сигналов. Анализ эффективности рассмотренных программно-аппаратных средств показал, что необходимы новые способы и пути улучшения качества проектирования. На основании этого обозначены основные задачи исследования, обоснована их научно-техническая актуальность.