嵌入式控制系统设计/设计标准
本章阐述了系统级设计的方案。因此，有必要引入几个系统标准；这些标准不同于技术设计标准，因为它们不会反映在最终设计中。本章讨论的四个系统标准是优化、设计空间、鲁棒性和人力资源。本章末尾讨论了 ECS 的具体技术设计标准列表。
设计团队的输入是需求。这些需求不是预先确定的，而是在设计过程中会发生变化。大部分需求规定了最小值或最大值，而不是固定值（例如，重量必须低于 1 公斤，成本必须低于 5 欧元……）。因此，可以将需求视为设计空间的边界。
在这个设计空间内，存在所有可行的解决方案。在所有这些可行的解决方案中，设计人员感兴趣的是最优的解决方案。因此，需要进行优化。一些常用的方法是
设计优化很复杂，因为
- 技术设计标准的耦合特性：一个标准的变化会影响（几乎）所有其他标准。因此，必须通过同时求解每个标准来进行优化，而不是分别逐一优化每个标准。
- 设计标准并不总是容易表示为数值（例如，如何定义 ECS 的易用性？）。
- 需求的不确定性以及由此导致的设计空间的不确定性。
在理想情况下，所有需求都可以转换为设计人员可以进行优化的定量表达的形式化表示。但是，在大多数现实场景中，一些需求不能简单地转换为数值，因此这些需求的优化不像最小化或最大化某个值那样简单。因此，优化的计算成本并不是唯一需要考虑的因素。设计标准的量化可能更关键，并且这种量化的相对较大的不确定性有时是不可避免的。
鲁棒性是系统或设计的的重要方面。它与大多数设计标准不同，因为它难以量化或衡量。当一个系统或设计能够处理其操作环境的不确定性和变化，并最大程度地减少损坏和功能损失时，就被认为是鲁棒的。优化和鲁棒性可以被视为彼此的补充。优化确保系统在操作环境中工作最佳（例如，最低成本），鲁棒性必须确保如果由于未知原因环境发生变化，系统将最大程度地减少损坏和功能损失。
人力资源也是设计的系统级标准。投入项目的员工数量决定了设计的时限。由于这与设计成本密切相关，因此优秀的设计人员会将其纳入优化过程中。
总之，我们可以说：设计人员始终试图在称为设计空间的可行解决方案集中找到最优的解决方案。在可以使用优化技术之前，必须对设计标准进行量化。这种量化有时可能很困难，设计人员的良好洞察力是必要的。良好的设计意味着在优化、鲁棒性和人力资源之间取得了周到的平衡。
下面列出了 ECS 的一些具体技术设计标准以及整个维基教科书中示例的链接。
- 可靠性
- 示例包括
- 航空 - 飞行控制
- 医疗设备
- 典型措施包括
- 示例包括
- 通信：远程服务等。
- 示例包括
- 嵌入式控制系统的一个趋势是通信的增加。ECS 之间以及与用户之间的通信。AutoSAR 项目是汽车中 ECS 接口标准化的一个很好的例子，体现了这一趋势。
- 远程服务也越来越受到关注。对 ECS 状态的持续监控可以带来更多关于机器的知识。这些知识可以用于改进全局流程（例如，在炼油厂中），从而降低成本。