Глава 1.Основные виды анализа и методика их применения

Тема 9. Оптимизация

Содержание

  1. Минимальные требования к проведению оптимизации
  2. Установка параметров элементов схемы для оптимизации
  3. Установка цепей оптимизации
  4. Установка рабочих параметров
  5. Установка атрибутов диалогового окна Parameters
  6. Управление данными анализа, выводимыми на экран

Выбором различных компонент из палитры Optim/Stat/Yield, можно в автоматическом режиме модифицировать параметры элементов схемы чтобы получить оптимальные характеристики устройства. Предварительно пользователь должен установить цели оптимизации. Основные шаги процесса оптимизации включают в себя проведение моделирования, сравнение результатов с целью оптимизации, изменение параметров схемы, чтобы при последующем анализе приблизиться к оптимальным характеристикам.

Диалоговые окна для нескольких схемных компонент открываются через пункт меню Optimization/Setup. Когда необходимый параметр будет выбран в поле Select Parameter, появляется диалоговое окно Optimization, которое дает возможность как установить режим оптимизации для выбранных параметров, так и убрать из памяти некоторые данные и вернуться к старым данным.

Оптимизация может быть проведена с использованием любого из контроллеров анализа в частотной и временной областях. Например:

В качестве примеров целей оптимизации могут использоваться такие характеристики выходного сигнала, как время нарастания, частотные характеристики или спектр.

Содержание


1. Минимальные требования к проведению оптимизации

  1. По крайней мере один параметр одного из элементов схемы устанавливается как переменный.
  2. Устанавливается хотя бы одна цепь оптимизации (Goal) и размещается на проекте.
  3. Выбирается метод оптимизации (Optim).
  4. Устанавливается один из контроллеров моделирования (AC,DC и т.п.).
Параметры Goal и Optim заполняются из следующих источников:
  1. Для схемного моделирования - из палитры Optim/Stat/Yield или библиотеки.
  2. Для Ptolemy-симулятора - из палитры Controllers или библиотеки.

Содержание


2. Установка параметров элементов схемы для оптимизации

  1. Выбрать и разместить необходимый элемент из палитры компонент или библиотеки (например, параллельный контур (PRLC)).
  2. Дважды кликнуть мышью на этот элемент в окне проектирования и редактировать параметры.
  3. В диалоговом окне выделить параметр, подлежащий оптимизации (например, резистор R) в окне Select Parameters , после этого выбрать опцию Optimization/Statisties Setup. Диалоговое окно Setup появляется только при установке опции оптимизации в активное состояние.
  4. Из перечня Optimization Status выбрать Enabled. Поле Enables подключает параметр при запуске процесса оптимизации. Поле Disabled временно отключает этот параметр и поле Clear удаляет параметры, которые вы ранее использовали.
  5. Из списка опции Type выбрать подходящий тип изменения параметра оптимизации (непрерывный (Continuous) или дискретный (Discrete)).
  6. Из списка опции Format выбрать формат границы изменения параметра оптимизации (min/max, +/- Delta %, +/- Delta или Unconstrained (без ограничений)). Выбор последнего параметра может привести к большим вычислительным затратам.
  7. Если выбирается параметр min/max, то затем необходимо ввести номинальную, максимальную и минимальную величины. При параметре Unconstrained только номинальную величину.

Размещение контроллера моделирования для проведения оптимизации сопровождается выбором его из следующего списка: (см. ранее рассмотренные разделы).

Содержание


3. Установка цепей оптимизации

Цели устанавливаются в диалоговом окне Goals for Nominal Type Optimization следующим образом:

Можно, если необходимо, установить более одной цели, как будет показано ниже.

Рис.1 Диалоговое окно для установки спецификаций цели оптимизации

Рис.1 Диалоговое окно для установки спецификаций цели оптимизации

Для установки выполнить действия:

  1. Ввести имя цели в окно Instance Name (например, OptimGoal1).
  2. В перечне имен окна Select Parameter выбрать параметры оптимизации и установить их значение:
    • Expr-AEL-выражение, появляющееся на результатах моделирования, например "mag(S11)".
    • SimInstance_Name-имя контроллера симулятора, который будет генерировать результаты под именем "Expr" (SP1).
    • Min - минимальное значение параметра (S11).
    • Max - максимальное значение параметра (S11<=0).
    • Weight - весовой коэффициент, используемый для вычисления функции ошибки (по умолчанию - 1).
    • RangeVAR - имя независимой переменной ("freq" - частота).
    • RangeMin и RangeMax - соответственно нижняя и верхняя границы изменения переменной RangeVar (200 и 400 MHz).

Содержание


4. Установка рабочих параметров

Для этого необходимо:

  1. Разместить контроллер оптимизации (обозначенный именем Optim в палитре Optim/Start/Yield для схемотехнического моделирования или Controllers для Ptolemy - симулятора).
  2. Открыть диалоговое окно редактирования и установить параметры для каждого пункта этого окна, как указано ниже.

    Выбор метода и целей оптимизации осуществляется в следующем диалоговом окне (рис. 2):

    Рис.2 Диалоговое окно выбора метода и целей оптимизации

    Рис.2 Диалоговое окно выбора метода и целей оптимизации

    1. В поле Optimization type выбрать метод оптимизации, например, градиентный - Gradient (по умолчанию - Random (метод перебора параметров )).
    2. По умолчанию, все цели, размещенные в проекте, просто связываются с любым контроллером оптимизации, имеющим пустое окно OptGoal. Если это окно не будет свободным, то отмеченные там цели будут использованы только в процессе оптимизации. Чтобы объединить все цели в данном контроллере оптимизации, необходимо выбрать цель из перечня опции Edit и включить её в проект опцией Add.
    3. В поле Stopping criterion установить максимальное количесво иттераций при проведении оптимизации,. Рекомендуется для некоторых расчетов выбирать значение в пределах 25 - 100 для алгоритмов случайного поиска, минимаксного и генетического (Random, Random Minimax, Random Max и Genetic). Для оптимизатров более высокого порядка ( Gradient, Gradient Minimax, Quasi - Newton, Least pth, Minimax) - в районе 10. По умолчанию 25.
    4. Выбрать опцию "Apply".

Содержание


5. Установка атрибутов диалогового окна Parameters

Для установки аттрибутов окна (рис.3) выполнить следующее:

Рис.3

Рис.3

  1. В поле Data to save определить, какие данные вы хотите сохранть для последующей оптимизации:
    • Solution to dadaset - отправка всех характеристик в блок сохраненных данных.
    • Optimization variables to dataset - сохранение значений всех переменных оптимизации в процессе её проведения
    • Goals to data set - отправка результатов каждой цели, отмеченной в поле "Expr" (см. выше) в блок выводимой информации.
  2. В поле Levels ввести количество уровней информации, отображаемой в окне статуса (2 - по умолчанию).
  3. В поле Other устанавливается параметр Random - оптимизатора (можно опустить). 4. Возможные значения параметра Order of optimization norm: 2,4,8 или 16 (2- по умолчанию). Служит для оценки ошибки расчета. 5. Выбрать "Apply" для сохранения установленных спецификаций.

Содержание


6. Управление данными анализа, выводимыми на экран

Для выбора данных необходимо воспользоваться опцией Display в диалоговом окне контроллера оптимизации и выполнить следующее (рис.4):

Рис.4

Рис.4

  1. Выбрать интересующие параметры для контроля на экране
  2. Выбрать Set All, чтобы проверить и контролировать все параметры.
  3. Выбрать Clear - для устранения проверки.
  4. Кликнуть "Apply" для продолжения работы и "OK" для закрытия диалогового окна.

Инициализация процесса оптимизации сопровождается выбором опции Simulate> Simulate.

Чтобы заменить оптимизируемые параметры проекта, надо выбрать опцию Simulate> Update Optimization Values. Это рекомендуется делать после удачного, на взгляд разработчика проекта, завершение процесса оптимизации. Для сохранения результатов - выбрать опции File> Save или File> Save as.

Содержание

Пройти практическое занятие


Назад     Оглавление     Вперед