Модели и алгоритмы автоматизации проектирования электронных модулей наземной контрольно-проверочной аппаратуры изделий ракетно-космической техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат наук Потапов Вадим Игоревич

• Потапов Вадим Игоревич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Потапов Вадим Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

1.1 Топографические методы трассировки

1.2 Топологические методы трассировки

1.3 Графо-теоретические методы трассировки

1.4 Алгоритмы построения плоского графа

1.5 Анализ современных САПР

Краткие выводы 1 главы

Глава 2 МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ С

«ЖЕСТКОЙ» И «ГИБКОЙ» СТРУКТУРОЙ

2.1 Общие положения

2.2 Модели «жесткой» элементной базы

2.3 Модели элементной базы с «гибкой» структурой

Краткие выводы 2 главы

Глава 3 АЛГОРИТМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОСКИХ

КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

3.1 Общие положения

3.2 Доказательная база

Краткие выводы 3 главы

Глава 4 ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ СРЕДСТВО И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОСКОЙ КОНСТРУКЦИИ

ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

4.1 Инструментальное средство

4.2 Результаты синтеза плоской структуры электронных

модулей

Краткие выводы 4 главы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Экспериментальные исследования САПР

плоских конструкций электронных модулей

Приложение 2 Результаты проектирования электронных

модулей

Приложение 3 Акты внедрения результатов работы

Приложение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы автоматизации проектирования электронных модулей наземной контрольно-проверочной аппаратуры изделий ракетно-космической техники»

Актуальность исследований

Основным требованием, предъявляемым к системам автоматизированного проектирования электронных модулей контрольно-проверочной аппаратуры изделий ракетно-космической техники (РКТ), является обеспечение 100% - й эффективности трассировки соединений, под которой понимается отношение количества реализованных соединений на одном слое к общему количеству соединений. Данное условие необходимо выполнять, например, при разработке электронных средств контрольно-проверочной аппаратуры опытных образцов изделий ракетно-космической техники, включая проектирование коммутационного пространства для тонкопленочных гибридных схем, проектирование односторонних, двухсторонних, многослойных печатных плат с ПЛИС и BGA-компонентами, выполненных по технологии поверхностного монтажа, где, по причине металлического теплоотвода или керамического основания, структура соединений возможна только в одном слое.

Решению задачи, повышения эффективности трассировки соединений плоских конструкций современными САПР до 100 % против существующего значения 80-90 % и посвящена настоящая работа.

Современное состояние исследований в данной области Для решения задачи синтеза плоских конструкций электронных модулей разработано большое число различных подходов, которые предложили ученые: Глушков В.М., Деньдобренко Б.Н., Корячко В.П., Курейчик В.М., Юрков Н.М., Галецкий Ф.П., Мелихов А.Н., Норенков И.П., Понтрягин Л.С., Селютин В.А., Яншин А.А., Брейер М, Мылов Г.В. и др. [9,12-14, 15, 21, 27, 31, 45-47, 51, 85, 104-106].

Основным недостатком всех используемых методов и алгоритмов является заложенный в них принцип последовательного и фрагментарного просмотра коммутационного пространства, что приводит к увеличению трудоемкости

решения и получению приближенного значения критерия качества и, как следствие, отсутствию 100% - й эффективности трассировки соединений в одном слое. Сложность и высокая трудоемкость алгоритмов синтеза подобных структур обусловлены также необходимостью учета большого числа различных требований, связанных со спецификой их изготовления и особенностями разрабатываемого конструктивно-технологического решения.

Современные плоские конструкции ЭМ в своих схемных решениях кроме обычных дискретных элементов применяют интегральные схемы с программируемой логикой, так называемые ПЛИС-компоненты. Отличие ПЛИС от обычных компонентов заключается в заранее неизвестной изменяемой логике, что не позволяет описать интегральную схему в базе данных. Эта особенность выражается в невозможности заранее закрепить за выводом компонента постоянную информацию, так как она программируется в зависимости от конкретной задачи, от конкретного алгоритма функционирования.

С применением ПЛИС-компонентов, у которых отсутствует функциональное закрепление выводов, классический процесс синтеза структур подобных систем меняется. Принципиальная схема формируется после конструирования, например, после размещения кристаллов и последующей трассировки соединений, т.е. электрических связей схемы. Здесь, для построения плоской структуры, наибольший интерес вызывает задача переназначения выводов ПЛИС, которые имеют в своем составе до 200-300 выводов. Наличие такого количества выводов для решения задачи переназначения выводов несет в себе комбинаторный взрыв трудоемкости алгоритма поиска оптимального значения.

Цель диссертационной работы: разработка моделей, алгоритмов повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей, основанных на ПЛИС-технологии, обеспечивающих нахождение оптимального решения за минимальное время.

Задачи исследования:

1. Анализ существующих моделей, методов и алгоритмов систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

2. Разработка моделей и алгоритмов повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей, основанных на дискретных и ПЛИС-компонентах.

3. Разработка научных основ создания эффективных систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

4. Проведение экспериментальных исследований разработанных моделей и алгоритмов, выработка рекомендаций по их практическому применению.

Направление исследований было сформулировано на базе опыта выполнения научно-производственных и исследовательских работ, проводимых с личным участием автора, связанных с разработкой, созданием моделей и алгоритмов повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

Объектом исследования является интегрированный процесс схемотехнического и конструкторского проектирования с применением ПЛИС-компонентов в создании электронных модулей опытных образцов наземной контрольно-проверочной аппаратуры изделий ракетно-космической техники.

Предметом исследований являются модернизированные модели, методы, алгоритмы и инструментальные средства повышения эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

В ходе работы получены следующие новые научные результаты: 1. Разработаны модели описания электрорадиоэлементов с жесткой (дискретные) и гибкой (ПЛИС) структурой.

2. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие повышение эффективности

трассировки соединений систем автоматизированного проектирования.

3. Разработаны алгоритмы переназначения выводов ПЛИС-компонентов,

обеспечивающие 100% эффективность трассировки соединений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Создание модели описания электрорадиоэлементов, в том числе и ПЛИС-компонентов, используемых для синтеза плоских конструкций электронных модулей.

2. Создание алгоритмов синтеза плоской коммутационной структуры электронного модуля, основанных на планаризации графов из теории характеризационного управления и обеспечивающих высокую эффективность трассировки.

3. Создание алгоритмов переназначения выводов ПЛИС-компонентов, обеспечивающих эффективность трассировки соединений за минимальное время.

4. Построение инструментального средства (программного комплекса), повышающего эффективность функционирования автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

Научная значимость выполняемой работы заключается в следующем:

1. Создание математических моделей, описывающих дискретные электрорадиокомпоненты с жесткой структурой.

2. Создание математических моделей компонентов с гибкой структурой в виде ПЛИС.

3. Разработка алгоритмов переназначения выводов ПЛИС-компонентов, обеспечивающих 100% -ю эффективность трассировки соединений за минимальное время.

4. Построение программного комплекса планаризации плоских конструкций электронных модулей.

Методы исследования и решения задач. Исследования и решение поставленных задач проводились с использованием теории характеризационного управления, теории множеств, теории графов, теории математического программирования, а также методов, развитых в теории исследования операций, аналитические расчеты проводились с использованием современных средств моделирования и проектирования.

Практическая значимость результатов работы.

1. Разработаны модели и алгоритмы, которые позволяют повысить эффективность трассировки соединений автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных схем, основанных на дискретных и ПЛИС-компонентах.

2.Разработано программное приложение к современным САПР при проектировании коммутационных структур. Проведен поиск и анализ плоской коммутационной структуры.

Достоверность подтверждается результатами испытаний в процессе опытно -экспериментального производства электронных модулей наземной контрольно-проверочной аппаратуры изделий ракетно-космической техники, разработанных в ОКБ «Спектр», с привлечением результатов исследований и научных положений, разработанных автором, а также разработкой действующих инструментальных средств САПР, подтвержденных актами применения результатов работы на производстве.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.13.12 «Системы автоматизации проектирования» по пунктам:

• повышение эффективности функционирования систем автоматизированного проектирования;

• разработка научных основ создания САПР;

• разработка и исследование моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа проектных решений, включая конструкторские решения в САПР.

Реализация результатов работы. Материалы, изложенные в диссертационной работе, являются обобщением исследований, проведенных автором в период 2016 - 2020 годов при выполнении составной части опытно-конструкторской работы - ОКР «Создание опытного образца комплекса автоматизированного контроля монтажа, параметров электрических цепей и диагностики неисправностей сложных технических изделий», заказчик АО РКЦ «Прогресс»; научно-исследовательская работа-НИР «Исследование и разработка информационно-аналитической среды программных средств для автоматизации наземных испытаний ракетно-космической техники, создаваемой РКЦ «Прогресс»; составной части опытно-конструкторской работы «Разработка и создание опытного образца системы информационного обеспечения состояния и мониторинга наземного технологического оборудования стартового комплекса по данным телеметрической и диагностической информации при подготовке к пуску, РКН».

Внедрение. Теоретическое и практическое использование результатов диссертации подтверждено актами внедрения в различных организациях технических отраслей (акты приведены в приложении к диссертации):

- филиал АО Ракетно-космический центр «Прогресс» - особое конструкторское бюро «Спектр»;

- 1- й Государственный испытательный космодром Министерства обороны

РФ;

- 4 - й Государственный центральный межвидовый полигон Министерства обороны РФ.

Основным практическим итогом диссертационной работы является использование полученных результатов для разработки моделей, алгоритмов и инструментального средства, повышающих эффективность функционирования известных систем автоматизированного проектирования плоских конструкций электронных модулей.

Апробация работы. Основные положения исследования изложены в опубликованных статьях и тезисах докладов. Результаты докладывались и

обсуждались на 10-ти научных конференциях международного и всероссийского уровней.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19 работах автора: 2 статьи в журнале, входящем в базу Scopus, 4 статьи в журналах, входящих в Перечень ВАК, 1 монография, 11 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях, 1 свидетельство о государственной регистрации программного комплекса (комплекс программ «Справочная система АСУ ПП» 02070163.07566-01).

Общий объем опубликованных работ - более 18 печ. л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка цитированной литературы, приложения. Общий объем работы составляет 158 страниц, список литературы содержит 123 наименование. В диссертацию включено 52 рисунка, 6 таблиц, 4 приложения.

ГЛАВА 1

АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛОСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ

МОДУЛЕЙ

1.1. Топографические методы трассировки

Задачу синтеза плоской конструкции электронных модулей можно рассматривать как оптимизационную задачу проектирования однослойного печатного рисунка печатной платы, которая состоит в построении соединений (трассировки) между выводами элементов, размещенных в заданном монтажном пространстве, в соответствии с электрической принципиальной схемой устройства при учете конструктивных ограничений.

Известные алгоритмы трассировки печатных плат можно условно представить в виде следующей классификации:

Рисунок 1.1 Классификация алгоритмов трассировки

Топографические методы трассировки печатных плат представлены тремя группами:

1. Волновые алгоритмы, основанные на идеях Ли и разработанные Ю. Л. Зиманом и Г. Г. Рябовым. Получили широкое распространение в существующих САПР, поскольку позволяют легко учитывать технологическую специфику печатного монтажа со своей совокупностью конструктивных ограничений. Гарантируют построение трассы, если путь для неё существует;

2. Ортогональные алгоритмы, обладающие большим быстродействием, чем алгоритмы первой группы. Для реализации на ЭВМ требуют в 75-100 раз меньше вычислений по сравнению с волновыми алгоритмами. Применяются при проектировании печатных плат со сквозными металлизированными отверстиями. Недостатки этой группы алгоритмов связаны с получением большого числа переходов со слоя на слой, отсутствием 100%-ой гарантии проведения трасс, большим числом параллельно идущих проводников;

3. Алгоритмы эвристического типа. Частично основаны на эвристическом приёме поиска пути в лабиринте, при котором каждое соединение проводится по кратчайшему пути, обходя встречающиеся на пути препятствия.

Большинство САПР для построения каждой из трасс используют волновой алгоритм Ли [4,5,20,21,34]. Волновой алгоритм Ли представляет собой процедуру нахождения кратчайшего пути в графе, а также является классическим примером использования методов динамического программирования для решения задач трассировки печатных соединений.

Недостатки волнового алгоритма: малое быстродействие и большой объём оперативной памяти ЭВМ, необходимый для хранения информации о текущем состоянии всех ячеек коммутационного поля. Попытки устранить указанные

недостатки привели к созданию ряда модификаций волнового алгоритма, таких, например, как метод встречной волны и лучевой алгоритм.

В методе встречной волны источником волн являются обе ячейки, подлежащие электрическому объединению. При этом на каждом К-ом шаге поочерёдно стоят соответствующие фронты первой и второй волн, распространяющихся из этих ячеек. Процесс продолжается до тех пор, пока какая-либо ячейка из фронта первой волны не попадёт на фронт второй волны или наоборот. Проведение пути осуществляют из заданной ячейки в направлении обоих источников по правилам, описанным в волновом алгоритме Ли. Недостатком метода является необходимость выделения дополнительного разряда памяти на каждую рабочую ячейку поля для хранения информации о принадлежности её к первой и второй волне. При этом значительно повышается быстродействие алгоритма. Поэтому данный метод используют всегда, когда это позволяет объём оперативной памяти ЭВМ.

В лучевом алгоритме Абрайтиса [5, 34] для ячеек А и В задаётся количество распространяемых лучей и разрешённые направления их движения. Распространение лучей производят одновременно из обоих источников до встречи двух разноимённых лучей А^) и В(]) в некоторой ячейке С. Путь проводится из ячейки С и проходит через ячейки, по которым распространялись лучи А^) и В(]). При распространении луча может возникнуть ситуация, когда все соседние ячейки заняты. В этом случае луч считается заблокированным и его распространение прекращается.

Быстродействие этого алгоритма велико, объём занимаемой памяти невелик. Но вероятность нахождения пути этим алгоритмом меньше, чем волновым. Обычно с помощью лучевого алгоритма удаётся построить до 7080% трасс (при невысокой плотности монтажа). Остальные проводят, используя волновой алгоритм или вручную.

1.2. Топологические методы трассировки

Компания Altium (бывший Protei) анонсировала выход нового продукта топологического трассировщика Situs, где обсуждаются [23,38] преимущества "нового", топологического подхода. Термин "топологическая трассировка" сформировался в СССР более 40 лет назад, и до сих пор считалось, что "топологический" - это классификация, а не название, поэтому приверженцам "старого" топологического подхода представляется спорным такое расширенное толкование термина. Для того, чтобы разобраться в создавшейся ситуации, необходимо сначала вспомнить, что же традиционно понимается под термином "топологическая трассировка", и определить, какие именно свойства отличают топологический трассировщик от не топологического.

Чисто топологические методы. Строго говоря, для того чтобы метод можно было назвать чисто топологическим, он должен совсем не оперировать метрическими понятиями, такими как длина, ширина или расстояние, а может иметь дело только с понятиями лежать между, обход по или против часовой стрелки. Такие методы были разработаны и представлены в [5,34]. В основном, они базируются на алгоритмах плоских укладок графов и относятся к классу графо-теоретическому. Модель электрорадиоэлемента обычно представляется множеством контактов, между которыми, за счет диаметра монтажного отверстия или конструктива планарной площадки, запрещено или разрешено проведение соединений (рисунок 1.2). Синтез топологии сводится к выбору такой укладки проводников относительно элементов, которая минимизирует количество пересечений проводников или требуемое число слоев коммутации (рисунок 1.3).

Чисто топологические методы требуют для представления данных очень небольшого количества машинной памяти, а пространство допустимых решений настолько невелико, что появляется возможность говорить даже о поиске точного решения за приемлемое время.

▲

У

Рисунок 1.3 - Три топологических варианта плоской укладки трасс соединений двух

элементов с одним пересечением

Под точным решением задачи трассировки понимается достижение не просто 100% трассировки, а трассировки минимизирующей выбранный критерий качества.

Тем не менее, имеющиеся на производстве фотоплоттеры не умеют работать с топологическим описанием схемы. Для получения платы "в железе"

на фотоплоттер необходимо передать чисто геометрическое описание всех проводников и контактных площадок. Переход от чисто топологического к чисто геометрическому представлению топологии называется задачей метризации и представляет очень большую трудность. Обычно печатная плата имеет заранее заданную, непростую форму, на ней могут присутствовать элементы с фиксированным расположением: разъемы, технологические отверстия, зоны запрета трассировки. Поэтому может оказаться, что найденное топологическое решение не имеет допустимого отображения на заданный конструктив, то есть не может быть реализовано без нарушения технологических норм. С другой стороны, современные технологии обычно позволяют проводить дорожки между контактами элементов ЭС или под планарными контактами в другом слое. Отсутствие учета такой возможности топологическим трассировщиком будет приводить к неоптимальным решениям из-за того, что чисто топологическая модель коммутационного пространства неадекватно отражает свойства реального конструктива.

Вышеуказанные недостатки привели к тому, что на практике чисто топологические методы применения не получили. Ученые пришли к выводу, что "кроме возможности описания топологической ситуации, модель рабочего поля должна содержать информацию о его метрических параметрах, характеризующих допустимую загруженность трассами промежутков между контактными точками, а также позволяющих определять длины трасс и выделять оптимальные из них" [34]. Такие модели и методы сначала стали называть топогеометрическими или топографическими, но названия не прижились, и эти методы включили в класс графо-теоретических, видимо, желая подчеркнуть, что они не являются чисто геометрическими.

1.3 Графо-теоретические методы трассировки.

Shape-based трассировщики. Шло время, метод гибкой трассировки так и не покинул пределы лаборатории, а на смену трассировщикам на ДРП пришли Shape-based методы. Вдруг скромная фирма Cooper&Chyan Technology

разработала трассировщик SPECCTRA, который сразу покорил проектировщиков. Топологическими эти методы назвать никто не решился, но, по сравнению с трассировкой на ДРП, эти методы имеют явные преимущества.

Бессеточность. SPECCTRA работает с геометрическими объектами (контактными площадками, переходными отверстиями и линейными фрагментами проводников), не раскладывая их в набор дискрет, что позволяет существенно сократить размерность описаний и за счет этого повысить скорость решения задачи.

Оптимизационный характер. При прокладке трасс SPECCTRA сначала разрешает проводникам пересекаться и прокладывает их с малыми зазорами, а затем производит несколько циклов оптимизации, перекладывая проводники и увеличивая зазоры, где возможно. Так как при оптимизации учитываются нужды всех проводников, а не только уже проложенных, качество разводки существенно возрастает.

Смещение акцента с последовательной бесконфликтной прокладки проводников на, сначала, 100% разводку с конфликтами, затем оптимизирующуюся для уменьшения количества конфликтов, перевело алгоритмы из класса последовательных в класс оптимизационных, что, как выяснилось, оказывает колоссальное влияние на качество разводки (справедливости ради, необходимо отметить, что в последние годы сеточные трассировщики (например, MAXROUTE) тоже стали разрешать разводку с конфликтами, затем итерационно оптимизирующуюся).

Тем не менее, такие недостатки, как ортогональность и негибкость, остались. Проводники прокладываются ортогонально (по сетке, как бы странно это ни звучало для (бессеточного трассировщика) и сразу же фиксируются, пополняя список объектов. Поскольку поиск маршрута проводника производится в лабиринте, образованном расположенными на плате объектами, а в число объектов входят и фрагменты проводников, то неподвижность этих

объектов существенно затрудняет поиск оптимального маршрута, не позволяя

16

гибко использовать коммутационные ресурсы платы. Таким образом, можно сделать вывод, что Shape-based методы не относятся к методам гибкой трассировки.

Хорошо известно, традиционные методы трассировки не могут претендовать на точную оптимизацию разводки по какому-либо критерию качества (например, суммарной длины трасс или числа межслойных переходов), они даже не всегда находят и просто 100-% разводку всех соединений.

Бионические алгоритмы. Ученые не отступают от решения проблемы в виде достижения 100%-й трассировки соединений на одной стороне печатной платы. Для этого были разработаны алгоритмы планаризации графов на основе:

- бионических технологий;

- квантовых алгоритмов;

- генетических алгоритмов;

- алгоритм Курапова;

- алгоритм «У».

Известные методы планаризации графов, опирающиеся на то, что оптимизируемая функция обладает набором определенных качеств, например одноэкстремальностью, зачастую не справляются с решением подобных прикладных задач. Поэтому в настоящее время для этих целей используются принципиально отличающиеся от них стохастические многоагентные алгоритмы бионического класса в виде:

- муравьиный алгоритм [Ant Colony Optimization (ACO)],

- алгоритм умных капель [Intelligent Water Drops (IWDs)],

- генетический алгоритм [Genetic Algorithm (GA или ГА)],

- адаптивный ГА (adaptive GA),

- эвристика Лин - Кернигана для решения задач комбинаторной оптимизации.

Задача планаризации графа относится к классу NP-полных задач. Одним из методов решения задач оптимизации является локальный спуск, в частности алгоритм 3-замены (3-opt) [9] (с мультистартом - эвристика Лина-Кернигана [9]).

Суть алгоритма состоит в том, что относительно текущего решения, представленного циклическим графом f со значением целевой функции c(f), рассматривается его окрестность, то есть множество циклических графов, которые можно получить из f удалением не более 3х ребер и заменой другими 3мя ребрами. Если в этом множестве существует граф g, целевая функция которого c(g) ф c(f), то g назначается текущим решением. Процедура повторяется до тех пор, пока текущее решение не перестанет изменяться.

Муравьиный алгоритм (АСО) основывается на имитировании поведения и организации колонии муравьев в природе [9,19,85-86]. Не смотря на то, что муравьи являются практически слепыми животными, они находят кратчайший путь от гнезда до источника пищи. Для обмена информацией муравьи пользуются определенным ферментом (или феромоном), который они оставляют на пути, по которому двигаются. При выборе своего маршрута, каждый муравей с большей вероятностью пойдет по тому пути, на котором находится большее количество феромона. Алгоритм ACO имеет несколько важных параметров: коэффициент р такой, что (1-р) - это испарение следа, а - относительна важность следа, Р -относительная важность расстояния между вершинами.

Алгоритм умных капель [19,85,86] заимствует основную идею из законов, по которым естественные реки прокладывают свой маршрут, в том числе выбор самого легкого пути и стремление к низшей точке поверхности. Река представляет собой результат противоборства множеств капель воды друг с другом.

Сравнительные результаты нахождения экстремального значения целевой функции приведены в [19,86]. Для рассматриваемых алгоритмов: 3-я замена, ACO, IWDs, GA, Adaptive GA, отклонение достигнутого значения от лучшего, составило, соответственно в %: 9.27; 0.22; 6.37; 14.35; 15.10.

Как видно из приведенных результатов, алгоритмы ACO и IDWs превосходят алгоритм 3-я замена, который чувствителен к выбору начальной точки, однако GA и adaptive GA уступают им. Это объясняется тем, что генетический алгоритм универсален. GA применим к гораздо более широкому классу задач, в то время

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Потапов Вадим Игоревич, 2021 год

- 58 с.

54.Омельченко А.В. Теория графов. - М.:МЦНМО, 2018. - 416с. 55.Онищенко Т.Ю, Марасанов В. В. Характеризационный анализ как оптимизационный метод контроля и прогнозирование работоспособности электронных схем//Вестник ХНТУ, Херсон, 2013, №3. С.12-19.

56.Парфенов Е.М., Усачев В.П. Проектирование конструкций РЭА: Учеб.пособие для вузов. - М.: Радио и связь. 1989. - 271 с.

57.Петкевич А.В., Хамец Н.И. Feature - технологии. Состояние и перспективы // Автоматизация проектирования. № 1-2, 2000. С.17-26.

58.Петренко А.И., Тетельбаум А.Я. Модели электронных устройств при решении конструкторских задач // Кибернетика. №2, 1978. С.41-54.

59.Петров А.В. Проблемы и принципы создание САПР. - М.: Высшая школа, 2008. - 250 с.

60.Петров Ю.В. Методы математического моделирования радиотехнических систем. - СПб. :Балт.гос.техн. ун-т.,2005. - 111с.

61.Петросянц К.О., Шилин В.А., Яншин А.А. Электрические модели элементов ИС для АП. -М.: Машиностроение, 1979. - 90 с.

62.Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат. М.: Форум, 2005.

- 559 с.

63.Покровский О.Н. Обзор алгоритмов компоновки, размещения модулей и трассировка печатного монтажа при конструировании РЭА // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. №4, 1967. С 22-34.

64.Понтрягин Л.С. Принцип максимума в оптимальном управлении. - М.: URSS, 2004. - 64 с.

65.Попов Е.А., Семенкна О.Е. Бионические алгоритмы комбинаторной оптимизации. M.:LAP LAMBERT, 2013. - 76 с.

66.Потапов В.И. Запрещенные фигуры в задаче раскраски графа// Наука и бизнес: пути развития. №12 (выпуск 113), 2020. С.

67.Потапов В.И. Применение запрещенных фигур в задаче раскраски графа при проектировании печатных плат// Известия ЮФУ. Технические науки. №12, 2020. С.

68.Потапов В. И. Задача синтеза плоских структур электронных средств на гибкой элементной базе с применением теории характеризационного управления // Материалы V Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (V Козловские чтения). Самара, 2017. СамНЦ РАН. Т 2. С.181-194.

69.Потапов В.И. Задача синтеза плоских структур радиоэлектронных средств с применением семантического подхода теории характеризационного управления //7-я Международная научно-техническая конференция «К.Э.Циолковский - 160 лет со дня рождения. Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика»: тез. докл./ Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2017. С. 258-263.

70.Потапов В.И. Запрещенные фигуры в проектировании конструкций электронных модулей // XXV Юбилейная Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях (НИТ-2020): тез. докл./ Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2020.

71.Потапов В.И. Задача синтеза структуры электронных модулей, построенных с использованием принципов характеризационного управления// Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции «Стратегия научно-технологического развития России: проблемы и перспективы реализации. МЦНП «Новая наука». Петрозаводск, 2020. С. 18-30.

72. Потапов В.И. Алгоритм проектирования электронных модулей контрольно -проверочной аппаратуры с жесткой логикой функционирования, построенных с применением теории характеризационного управления// 10-я Международная научно-практическая конференция «Перспективное развитие науки, техники и технологий». Юго-Западный государственный университет. Курск, 2020. С. 3344.

73.Потапов В.И. Запрещенные фигуры в проектировании контрольно-проверочной аппаратуры// Сборник научных трудов IV Международной научно-практической конференции "САПР и моделирование в современной электронике-2020"., Брянск: БГТУ 2020. С. 41-44.

74.Потапов В.И. Разработка АСУ ТП в радиоэлектронике с элементами искусственного интеллекта//Сб. тез. докл. международной конференции CAD/CAM/PDM-2002., М.: ИПУ РАН, 2002.

75.Потапов В.И., Сускин В.В. Синтез плоских структур электронных средств, построенных с применением теории характеризационного управления //Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов XXXV Международной научно-практической конференции. Новосибирск, 2017. № 35. С. 34-45

76. Потапов В. И., Сускин В. В. Об одном подходе к синтезу плоских структур электронных средств с жесткой логикой функционирования// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. №2 (выпуск 56), 2016. С .83- 89.

77.Потапов В. И., Сускин В. В. Модели и алгоритмы проектирования плоских структур электронных средств на основе гибкой элементной базы// Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. №4 (выпуск 62), 2017. С. 79-88.

78.Потапов В. И., Сускин В. В., Шевченко В. Ф. Теория характеризационного управления в конструировании плоских структур радиоэлектронных средств. -Рязань: ООО «Экотекст», 2017. - 92 с

79. Потапов В.И., Сускин В.В., Капранов А.П. О применении графо-теоретического метода к анализу качества функционирования радиоэлектронных средств // XXXI Международная научная конференция «Техноконгресс». Кемерово, 2018. В системе НЭБ elibrary.ru.

80.Потапов В.И., Сускин В.В., Филаткин С.В. Принцип построения плоских конструкций электронных схем с учетом запрещенных фигур// Современные направления и перспективы развития технологий и оборудования в машиностроении 2020 (ICMTME 2020).

81.Потапов В.И., Сускин В.В., Филаткин С.В. Принцип построения плоских конструкций электронных схем с учетом запрещенных фигур//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (MSE),2020.

82.Рассел Джесси. Компас .САПР. - М.: VSD, 2013. - 609 c.

83. Руссо Вольф Машинно-ориентированный метод разбиения и отображения графов логических схем ЭВМ. ТИИЭР, 1972, №1.

84.Сабунин А.Е. Altium Designer. Новые решения в проектировании электронных устройств. - М.: СОЛОН-Пресс, 2009. - 432 с.

85. САПР. Системы автоматизированного проектирования. Уч. пособие для втузов. - М.: Высшая школа, 1986. - 159 c.

86. Сабоннадьер, Ж.К. Метод конечных элементов и САПР. - М.:Мир, 2012. - 192 c.

87.Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. - М.: Мир, 1984. - 455 с.

88. Селютин В.А. Машинное конструирование электронных устройств. -М.: Сов. радио, 1977. 378 с.

89.Семенкина О.Е. Исследование эффективности бионических алгоритмов комбинаторной оптимизации//Программные продукты и системы. №3, 2014 -126-130с

90.Системы автоматизированного проектирования электронных устройств и систем (E-CAD / EDA - системы): учебное пособие. - СПб.: Балт. гос. техн. унт, 2015. - 120 с.

91.Стешенко В.Б. EDA. Практика применения САПР в проектировании радиоэлектронных устройств. М.: Нолидж, 2001. - 766с.

92.Судзиловский, В. Ю. Моделирование и алгоритмизация в САПР. - М.: Книжный клуб 36.6, 2009. - 270 c.

93.Сускин В.В. Синтез и оптимизация конструктивно-технологических решений радиоэлектронной аппаратуры // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №7, 2001. С.13-16.

94.Сускин В.В. Обзор и исследование современных САПР конструкций РЭА // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №7, 2002. С.9-14.

95.Сускин В.В. Формализация задачи компоновки конструкции радиоэлектронной аппаратуры на этапе структурного проектирования // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №9, 2002. С.15-19.

96.Сускин В.В. Оптимизация ПЛИС технологии // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №4, 2003. С.6-14.

97.Сускин В.В. Один из подходов к анализу конструкций радиоэлектронных средств // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. №2, 2007. С.28-34.

98.25. Сучков Д.И. Проектирование печатных плат в САПР P-CAD 4.5, Р-CAD 8.5 и ACCEL EDA. M.: Малип, 1997. - 575 с.

99.Тетельбаум А.Я. Об одном методе разбиения сложной системы на малосвязанные подсистемы.- Киев: Техника, 1975. - 189 с.

100. Теория и методы автоматизации проектирования вычислительных систем. / Под ред. М.Брейера. -М.: Мир, 1977. 346 с.

101. Трухин М.П.Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств. - У.: УГУ, 2018. - 180с.

102. Уваров А.С. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. - 760 с.

103. Уваров А.С. PCAD 2002 и SPECCTRA. Разработка печатных плат. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 544 с.

104. Чёрный Б., Чёрный А. Проблемы разработки и производства многокристальных модулей // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, технология, бизнес. 2008. -№3. - с. 40-43.

105. Ушаков, Д. М. Введение в математические основы САПР. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 208 c.

106. Штейн М.Е., Штейн Б.Е. Методы машинного проектирования цифровой аппаратуры. -М.: Сов.радио, 1973. 376 с.

107. Юрков Н.К. Технология радиоэлектронных средств: учеб. / Н.К. Юрков. -Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. - 640 с.

108. Юрков Н.К. Машинный интеллект и обучение человека: монография. - Пенза: ИИЦ ПензГУ, 2008. - 226 с

109. Яншин А.А. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА: Учеб. пособие для вузов. -М.: Радио и связь,1983. 312 с.

110. Aho A.V., Ullman J.D. The Theoty of Parsing, Translation and Compilling, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J.,1973.

111. Barbetta М., Dickson J. Registration Techniques for Advanced Technology PCBs. Printed Circuit Design&Manufacture. № 12, 2004. P. 38-42.

112. Basic Principles of Signal Integrity. Altera Corporation. July 2004, ver. 1.2. Р.4

113. Bellman R., Zadeh L.A. Decision-making in fuzzy environment. - Management Science, 1970, v. 17, Р. 141-161.

114. Dorigo М., Gambardella L.M., Ant Colony System: A Cooperative Learning Approach to the Traveling Salesman Problem, IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Vol. 1, Is. 1, 1997, РР. 53-66.

115. Hamacher H., Leberlin H., Zimmermann H.J. Sensitivity Analysis in Fuzzy Linesr Programming. - Fuzzy Sets and Systems , 1978, v. 1. P. 269-281.

116. High-Speed PCB Design considerations. Technical Note 1033. Lattice Semiconductor corporation. December 2006, P.13.

117. Gaines B.R. Second Ceneration Knowledge Acquistions Systems // Procecdings of the Second European Knowledge Acquistions Workshop. Vol. 17, 1989, Bonn.

118. Liebovitz J., Bland K. Using Multimedia to Help Students Learn Knowledge Acquistion // Multimedia Computing - Preparting for the 21-th Century ed. Reisman S/ -USA; Idea Group Publishing. 1994.

119. McMorrow S. Handling Signal Return Current. Printed Circuit Design. №9, 2002.-P. 12-14.

120. Shah-Hosseini H. Optimization with the Nature-Inspired Intelligent Water Drops Algorithm, Evolutionary Computation, Vienna, InTech, 2009, pp. 299-319.

121. Spitsyn S.V., Potapov V.I., Koryachko V.P. The algorithm of processing and presenting the digital trajectory data obtained when launching rocket vehicles// IOP Conference SeriesAMaterials Science and Engineering (MSE), 2020.

122. Spitsyn S.V., Potapov V.I., Koryachko V.P. The algorithm of processing and presenting the digital trajectory data obtained when launching rocket vehicles// III Международная конференция "MIST: Aerospace III - 2020": Передовые технологии в аэрокосмической отрасли, машиностроении и автоматизации. Красноярский дом науки и техники. Красноярск, 2020.

123. Федин Н.В., Эрзин А.В, Потапов В.И. Комплекс программ «Справочная система АСУПП» 02070163.07566-01.