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Der Entwurf analoger integrierter Schaltkreise ist bis heute durch einen weitgehend manuellen Entwurfsstil mit anschließender Verifikation gekennzeichnet. Das Backend dieses Prozesses bildet der Layoutentwurf, der mit der SDL-Methode (schematic driven layout) durchgeführt und mit den Verifikationsschritten DRC und LVS abgeschlossen wird. Als Ziel wird i.a. in Analogie zu den im Digitalbereich existierenden Lösungen eine vollautomatische Layoutsynthese auch für Analogschaltungen angestrebt. Die hier vorgeschlagene neue Designmethodik hat nicht diese vielfach geforderte Layoutsynthese im Analogbereich zum Inhalt. Sie stellt vielmehr einen realistischeren - und aus Sicht des Autors vor allem notwendigen - Zwischenschritt dar. Die Kernaussage besteht darin, dass zunächst eine Methode bereitzustellen ist, bei der alle die Schaltungsfunktion beeinflussenden Randbedingungen (constraints) rechnergestützt prüfbar sein müssen. Erst auf dieser Basis wird es gelingen, in einem weiteren Schritt analoges Layout zu synthetisieren. Diese These wird aus einer Betrachtung der historischen Entwicklung der EDA-Werkzeuge hergeleitet. Die Extrapolation dieser Historie lässt eine Wegskizze für einen neuen "constraint-driven" Designflow erkennen, dessen Hauptvorteil in einer rechnergestützten Absicherung der Schaltungsfunktion besteht. Weitere mögliche neue Merkmale eines solchen Designflows werden diskutiert: Abkehr von den klassischen sequentiellen Designschritten wie Platzierung und Routing hin zu einer "kontinuierlichen" Layoutentstehung und neuartige Chancen für eine wesentlich verbesserte Wiederverwendbarkeit (reuse) von Layoutergebnissen durch die Nutzung höherer Abstraktionsebenen.
Bei der Zerspanung mit geometrisch definierter Schneide (z.B. Drehen, Fräsen, Bohren, Reiben, Sägen, Hobeln, Stoßen, Räumen) werden Zerspanwerkzeuge mit einer definierten Schneidengeometrie verwendet. Die Werte der einzelnen geometrischen Maße basieren auf Richt- und Erfahrungswerten. Die Definition der einzelnen Geometriemerkmale (z.B. Winkel) sind in DIN 6581 enthalten. In den letzten Jahren wurden zur Ermittlung des Prozessverhaltens unterschiedlicher Geometrieparameter Forschungsprojekte durchgeführt, die die Einflüsse der Schneidengestaltung untersuchen (z.B. Zabel 2010). Die Schneidengeometrie wird in der Regel mit den Verfahren Schleifen, Erodieren oder Laserbearbeitung erzeugt. Die Werkzeuge werden auf Universal- oder Spezial(werkzeugschleif)maschinen hergestellt und aufbereitet. Die Ausstattung und der Automatisierungsgrad richtet sich nach den zu bearbeitenden Merkmalen der Werkzeuge und deren Häufigkeit.
To prevent high buildings in endangered zones suffering from seismic attack, TMD are applied successfully. In many applications the dampers are placed along the height of the edifice to reduce the damage during the earthquake. The dimensioning of TMD is a multidimensional optimisation problem with many local maxima. To find the absolute best or a very good design, advanced optimisation strategies have to be applied. Bionic optimization proposes different methods to deal with such tasks but requires many repeated studies of the buildings and dampers design. To improve the speed of the analysis, the authors propose a reduced model of the building including the dampers. A series of consecutive generations shows a growing capacity to reduce the impact of an earthquake on the building. The proposals found help to dimension the dampers. A detailed analysis of the building under earthquake loading may yield an efficient design.
Innovative Antriebstechnik muss die aktuellen Anforderungen und die spezifischen Anwenderwünsche mit den verfügbaren technologischen Möglichkeiten in hocheffiziente Lösungen umsetzen. Dazu müssen Elektronik, Software und Mechanik von der Berechnung bis zur Ausführung passgenau integriert und optimiert sein, um auch die heutigen ökonomischen und ökologischen Ansprüche an moderne Antriebe zu erfüllen.
Automated stabilization of loading capacity of coal shearer screw with controlled cutting drive
(2015)
A solution of topical scientific problem of coal shearer output increase providing minimum specific power supply for coal cutting, transportation, and loading in terms of thin seams has been proposed. The solution is based on the use of earlier proposed criterion of screw gumming for optimum cutting velocity-coal shearer feed rate ratio in the context of increased screw rotation owing to phase voltage frequency increase. Simulation results of automated control system for coal shearer operations with frequency-controlled cutting drive within thin seams have confirmed the efficiency of the system using proposed algorithm of smart analysis of coal shearer power signal.
Die Analyse der geometrischen Parameter der Werkzeuge und der kinematisch bedingten Eingriffsverhältnisse beim Fräsen führen zu einer erheblichen Beeinflussung der Schneidenbelastungen während des Einsatzes. Eine exzentrische Aufnahme von Schaftwerkzeugen bedeutet eine deutliche Belastung der exzentrischen Schneiden. Diese Belastung liegt deutlich über der durch die Ungleichteilung erzeugten Kraftmodulation. Weiterhin werden durch die Impulsbelastung der Schneideneintritte die Resonanzen der Struktur angeregt. Dies beeinflusst zum einen die Messungen mit der Kraftmessplattform. Zum anderen werden während der realen Bearbeitung durch diese Wechselwirkung die Oberflächen der bearbeiteten Bauteile beeinflusst.
Despite 30 years of Electronic Design Automation, analog IC layouts are still handcrafted in a laborious fashion today due to the complex challenge of considering all relevant design constraints. This paper presents Self-organized Wiring and Arrangement of Responsive Modules (SWARM), a novel approach addressing the problem with a multi-agent system: autonomous layout modules interact with each other to evoke the emergence of overall compact arrangements that fit within a given layout zone. SWARM´s unique advantage over conventional optimization-based and procedural approaches is its ability to consider crucial design constraints both explicitly and implicitly. Several given examples show that by inducing a synergistic flow of self-organization, remarkable layout results can emerge from SWARM’s decentralized decision-making model.
Virtual prototyping of integrated mixed-signal smart sensor systems requires high-performance co-simulation of analog frontend circuitry with complex digital controller hardware and embedded real-time software. We use SystemC/TLM 2.0 in conjunction with a cycle-count accurate temporal decoupling approach (TD) to simulate digital components and firmware code execution at high speed while preserving clock-cycle accuracy and, thus, real-time behavior at time quantum boundaries. Optimal time quanta ensuring real-time capability can be calculated and set automatically during simulation if the simulation engine has access to exact timing information about upcoming inter-process communication events. These methods fail in the case of non-deterministic, asynchronous events, resulting in potentially invalid simulation results. In this paper, we propose an extension to the case of asynchronous events generated by blackbox sources from which a priori event timing information is not available, such as coupled analog simulators or hardware in the loop. Additional event processing latency or rollback effort caused by temporal decoupling is minimized by calculating optimal time quanta dynamically in a SystemC model using a linear prediction scheme. We analyze the theoretical performance of the presented predictive temporal decoupling approach (PTD) by deriving a cost model that expresses the expected simulation effort in terms of key parameters such as time quantum size and CPU time per simulation cycle. For an exemplary smart-sensor system model, we show that quasi-periodic events that trigger activities in TD processes are handled accurately after the predictor has settled.
Motivation
(2016)
Since human beings started to work consciously with their environment, they have tried to improve the world they were living in. Early use of tools, increasing quality of these tools, use of new materials, fabrication of clay pots, and heat treatment of metals: all these were early steps of optimization. But even on lower levels of life than human beings or human society, we find optimization processes. The organization of a herd of buffalos to face their enemies, the coordinated strategies of these enemies to isolate some of the herd’s members, and the organization of bird swarms on their long flights to their winter quarters: all these social interactions are optimized strategies of long learning processes, most of them the result of a kind of collective intelligence acquired during long selection periods.
In this chapter we introduce methods to improve mechanical designs by bionic methods. In most cases we assume that a general idea of the part or system is given by a set of data or parameters. Our task is to modify these free parameters so that a given goal or objective is optimized without violation of any of the existing restrictions.