Skip to main content
Тази страница се показва с помощта на автоматизиран превод. Вместо това вижте на английски?

Алгоритъм за изследване на SHERPA

HyperLynx Design Space Exploration

HyperLynx Design Space Exploration (HL-DSE) осигурява усъвършенствана оптимизация на дизайна, когато броят на симулационните случаи, които трябва да бъдат изследвани, значително надвишава практическото. HL-DSE може да намери оптимални решения с част от изчислителните ресурси, изисквани от традиционните методи.

Електронна платка с цветни следи и компоненти на син фон

Предизвикателството за оптимизация

Симулацията позволява на дизайнерите да анализират, отстраняват грешки и оптимизират електронен дизайн с помощта на digital twin, преди да пуснат прототип за производство. Това води до по-здрава, надеждна и рентабилна платка чрез намаляване на вероятността от проблеми, възникнали по време на лабораторни тестове, които могат да изискват възстановяване на платката.

Симулацията също така позволява на потребителите да изследват алтернативни версии на техния дизайн, за да подобрят надеждността, скоростта или маржа или да намалят общите производствени разходи. Когато симулацията се използва като инструмент за оптимизация, сложността на извършения анализ обикновено се увеличава на етапи:

Select...

Първоначално потребителите променят дизайна и повторно симулират промените една по една. Това работи добре за прости проучвания и е лесно за разбиране на новите потребители на симулация. Този метод работи най-добре, когато има само един или два проектни параметъра (променливи), които трябва да бъдат проучени и когато потребителят може лесно да определи стойностите на параметрите, които да използва за следващото проучване въз основа на резултатите от предишните.

Бърза и ефективна оптимизация

Ефективното изследване на големи дизайнерски пространства с възможно най-малко симулации е трудна задача, която изисква комбинация от усъвършенствани техники за анализ. Това изисква подход, който балансира две противоречиви изисквания:

  1. Нулирайте всички обещаващи резултати, за да намерите бързо оптималните им стойности. Когато първоначално се вземе проба от проектно пространство, избраните стойности рядко водят до оптимални стойности. Вместо това те произвеждат градиенти, които се обработват, за да намерят оптимални места (обикновено локални максимуми/минимуми) на повърхността на реакцията. Нулирането на локално (но не и глобално) оптимален резултат изисква допълнителни симулационни експерименти, които в крайна сметка не допринасят за намирането на глобалния оптимум.
  2. Гарантиране на адекватно вземане на проби от цялото проектно пространство. Помислете за кашон за яйца, където върховете и долините са малко по-различни. Има много различни локални минимуми и максимуми - но само една глобална стойност от всеки. Лесно е да се намери локален градиент и местния върх/долина след първоначално вземане на проби - но много трудно е да се гарантира, че глобалната стойност е намерена. цяла пространството трябва да бъде взето достатъчно проби, за да бъдат открити глобалните максимуми/минимуми до края на процеса.

Алгоритъм SHERPA

Балансирането на тези две различни изисквания е трудна задача, която изисква усъвършенствани техники за оценка на всеки отговор, тъй като става достъпно за оценка на числовия ред на повърхността на реакцията и определяне на следващия експеримент, който да се изпълни. При повечето оптимизатори това изисква значително разбиране както на решавания проблем, така и на самия алгоритъм за търсене, за да „настрои“ контролните параметри за алгоритъма.

С HL-DSE алгоритъмът SHERPA оценява отговорите, докато анализът се изпълнява и настройва алгоритъма автоматично. HL-DSE произвежда график на отговорите с протичането на анализа, показвайки стойността (ите), получени от всеки симулационен експеримент.

HyperLynx graph showing a design of experiments optimization history shown via SHERPA algorithm

В този сюжет HL-DSE има две фигури за заслуги и свързаните с тях цели:

  • оптимизиране на червените стойности
  • минимизиране на сините стойности

Синята линия показва историята на експериментите, които подобряват стойността на синята метрика. 100 симулации бяха дадени като бюджет за този анализ, от общо 82 500 възможни пермутации на входните стойности.

В рамките на 25 симулации SHERPA успя бързо да намери близо оптимални стойности за всеки показател.

Методология на повърхността на реакцията

Визуализация на резултатите

Поради сложния характер на изследваните проблеми, усъвършенстваните техники за оптимизация са в състояние да извадят само малък процент от общото проектно пространство. Способността да визуализирате резултатите от анализа бързо и ефективно е ключова част от извършването на процеси като чрез оптимизация.

HyperLynx Design Space Exploration предлага богат асортимент от възможности за изходно начертаване, за да предостави представа за това как се държи дизайнът. Те включват 3D графики, които могат да покажат неща като това как загубата на възвръщаемост се влияе от разделянето и диаметъра на антипада.

В този пример загубата на връщане трябва да бъде максимизирана, за да се подобри целостта на сигнала. Това включва последваща обработка на резултатите от всяка симулация, за да се отчете максималната стойност, срещана като метрика за отговор, след което да се намерят условията на входната променлива, които минимизират този отговор.

3D graph showing colored surface with contour lines, representing data visualization or response surface methodology

Методология на повърхността на реакцията от HyperLynx DSE

A design table showing various home styles with columns for square footage, bedrooms, bathrooms, and garage spaces.

Определяне на дизайнерското пространство

HL-DSE е интегриран както с HyperLynx Advanced Solvers 3D Explorer, така и с потоците за съответствие със серийни връзки преди оформлението на HyperLynx Signal Integrity, всеки от които вече е способен да извършва оптимизация на дизайна чрез анализ на параметрите на разпръскване.

Когато броят на случаите на симулация стане неустойчив, HL-DSE се използва за извършване на автоматизирана оптимизация. Дизайнерските променливи и диапазони, които вече са дефинирани от потребителя, се съобщават на HL-DSE, които потребителят може да прегледа и коригира при необходимост.

Цели за анализ

Определяне на целите за оптимизация

HL-DSE е плътно интегриран с 3D Explorer и анализ на съответствието преди оформлението от гледна точка на симулационния изход (отговор). Изходните показатели, които вече са дефинирани от потребителя, се предават на HL-DSE, където потребителят добавя изисквания за преминаване/неуспех и цели за оптимизация.

Diagram showing study responses and parameters with data visualization elements and charts

Сурогатно моделиране

Colorful abstract 3D shapes and patterns representing surrogate modeling or data visualization

В някои приложения просто извършването на симулационни експерименти и намирането на оптимални конфигурации не е достатъчно, защото целта е да се знае как се държи дизайнът в милиони случаи. Например, след като дизайнът е оптимизиран, потребителят може да иска да предскаже производствената доходност над милиони единици. В този случай променливите са параметрите на дизайна, но техният диапазон се превръща в разпределение на стойностите, които човек би очаквал да види като резултат от производствените допустими отклонения.

Провеждането на милиони симулационни експерименти очевидно не е практично, така че се създава монтиран математически или сурогатен модел, който тясно съответства на поведението на вход/изхода на дизайна в рамките на диапазона на параметрите. След това този сурогатен модел може да се използва вместо действителни симулационни експерименти, за да се предскаже поведението на дизайна при голям брой условия и следователно да се предскаже производственият добив.

Resources