Программа параметрической оптимизации PSpice Optimizer
Внешняя спецификация задается параметрами:
- File – имя файла данных, содержащего значения функции;
- X Column Name – заголовок столбца данных, содержащего значения отсчетов переменной х;
- Y Column Name – заголовок столбца данных, содержащего значения отсчетов переменной у;
- Tolerance – класс допуска при округлении результатов вычислений до стандартных значений.
- Остальные параметры имеют следующий смысл:
- Analysis – выбор вида анализа (AC, DC или Transient);
- Circuit File – имя файла схемы, к которому обращаются при моделировании (если оно не указано, то математические выражения вычисляются непосредственно);
- Probe File Containing Goal Functions – имя файла целевых функций для программы Probe (расширение имени по умолчанию *.PRB);
- Evaluate – спецификация математического выражения для функции. В нее могут входить имена переменных, имена Goal Function и имена любых параметров.
Замечание
Обратим внимание, что для разных целевых функций можно задавать разные вида анализа и даже разные имена схем. Например, при оптимизации фильтра можно в режиме АС контролировать его резонансную частоту, а в режиме Transient – величину выброса в переходном процессе.
Запуск процесса оптимизации выполняется в меню Tune. По команде Update Performance рассчитываются характеристики схемы для начальных и текущих значений каждого параметра. Это может использоваться для проверки корректности постановки задачи оптимизации. Значения целевых функций для начальных значений параметров отображаются в главном окне программы, что позволяет оценить близость этих значений к оптимальным.
По команде Update Derivatives вычисляются чувствительности каждой целевой функции к изменению каждого параметра, равные частным производным. Информация о чувствительностях позволяет выбрать параметры, к изменению которых целевые функции наиболее чувствительны. Матрица чувствительностей отображается на экране по команде Show Derivatives.
Оптимизация в автоматическом режиме запускается по команде Autostart. Сначала вычисляется матрица чувствительностей и определяется направление изменения параметров. Движение в этом направлении происходит до тех пор, пока не перестанет уменьшаться разность между текущим и требуемым значениями целевой функции. После этого снова вычисляется матрица чувствительностей и новое направление изменения параметров. По достижении оптимума процесс оптимизации завершается или его нужно остановить по команде Auto › Terminate. Результаты оптимизации отображаются в главном окне программы.
Оптимизация в интерактивном режиме начинается с вычисления чувствительностей по команде Update Derivatives. После этого в основном окне программы изменяются значения параметров и выполняется команда Update Performance для расчета новых значений целевых функций. Однако при этом моделирование не производится, а расчет основывается на матрице чувствительностей. Поэтому в таком режиме изменения параметров должны быть небольшими. Далее снова производится расчет матрицы чувствительностей и вносятся новые изменения в значения параметров.
Заметим, что любой параметр или функцию можно исключить из процесса оптимизации, переведя выключатель около имени параметра или функции в главном меню в положение Disable (галочка должна исчезнуть).
После успешного завершения оптимизации найденные значения параметров отображаются в главном меню. В связи с тем что ряд параметров компонентов, например сопротивления резисторов, не могут принимать любые значения, можно выполнить округление их значений до ближайшей стандартной величины по команде Edit › Round Nearest Edit › Round Calculated. Точность округления определяется параметром Tolerance, который может принимать значения 1, 5 и 10%. Новые значения целевых функций после округления параметров рассчитываются автоматически.
Значения найденных в процессе оптимизации параметров переносятся на схему по команде Edit › Update Schematic. Новые значения параметров отображаются в атрибутах символов OPTPARAM.
Замечание
В связи с тем что никакой регулярный метод оптимизации не может в общем случае обеспечить нахождение глобального экстремума, рекомендуется выполнять параметрическую оптимизацию в два этапа. Сначала проводят статистические испытания по методу Монте-Карло, варьируя параметры в широких пределах. По результатам, этих испытаний определяется несколько локальных экстремумов, в окрестности каждого из которых выполняется оптимизация с помощью программы PSpice Optimizer. Другой способ – проводят несколько циклов оптимизации, интуитивно выбирая разные начальные значения параметров.