嵌入式控制系统设计/设计准则
本章解释了系统级设计的方法。因此，有必要介绍几个系统准则；这些准则不同于技术设计准则，因为它们不会反映在最终设计中。本章讨论的四个系统准则是优化、设计空间、鲁棒性和人力资源。本章末尾讨论了 ECS 的具体技术设计准则列表。
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。大多数需求规定最小值或最大值，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，需求可以被认为是设计空间的边界。
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，设计师对最优的解决方案感兴趣。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
- 技术设计准则的耦合性：一个准则的改变会影响（几乎）所有其他准则。因此，必须通过同时求解所有准则来进行优化，而不是分别对每个准则进行优化。
- 设计准则并不总是容易用数值表示（例如，如何定义 ECS 的易用性？）。
- 对需求的不确定性，以及对设计空间的不安全感。
在理想情况下，所有需求都可以转换为设计师可以优化的定量表达形式化表示。然而，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一个值那样简单。因此，优化计算成本不是唯一需要考虑的因素。设计准则的量化可能更为关键，而这种量化的相对较大不确定性有时是不可避免的。
鲁棒性 是系统或设计的关键方面。它与大多数设计准则不同，因为它难以量化或衡量。当一个系统或设计能够在最小程度的损坏和功能损失的情况下处理其运行环境的不确定性和变化时，就被认为是鲁棒的。优化和鲁棒性可以被视为彼此的补充。优化确保系统在运行环境中工作最佳（例如，成本最低），而鲁棒性必须确保，如果由于未知原因环境发生变化，系统将最大限度地减少损坏和功能损失。
人力资源 也是设计的一个系统级准则。投入到项目中的人员数量决定了设计的时间框架。由于这与设计成本密切相关，因此好的设计师会将其纳入优化过程。
总之，我们可以说：设计师总是试图在被称为设计空间的可行解决方案集中找到最优解。在使用优化技术之前，必须量化设计准则。这种量化有时可能很困难，设计师的良好洞察力是必要的。一个好的设计意味着它在优化、鲁棒性和人力资源之间取得了平衡。
以下是 ECS 的一些特定技术设计准则列表，以及指向整个维基教科书示例的链接。
- 可靠性
- 示例包括
- 航空 - 飞行控制
- 医疗设备
- 典型度量包括
- 示例包括
- 通信：远程服务，...
- 示例包括
- 嵌入式控制系统的一个趋势是通信的增加。在 ECS 之间，也与用户之间。这个趋势的一个很好的例子是 AutoSAR 项目，用于标准化汽车中 ECS 之间的接口。
- 远程服务也越来越受到关注。对 ECS 状态的持续监控会带来更多机器知识。这些知识可以用来改进全局过程（例如，在炼油厂中），从而降低成本。