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一、電路系統(tǒng)的完整性:
電路中的每個(gè)器件的獨(dú)立功能和各個(gè)器件之間的關(guān)系是根據(jù)電磁學(xué)的定律協(xié)調(diào)存在于整個(gè)系統(tǒng)中的。任意一個(gè)器件都不能離開(kāi)整體去研究。脫離了整體性,器件本身就失去了在系統(tǒng)中存在的意義。而且,研究單一的器件本身不能夠?qū)﹄娐氛w的性能得出正確結(jié)論。綜上所述,用系統(tǒng)工程思想對(duì)電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行定量、定性的分析,并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使產(chǎn)品的可靠性和適用性接近或達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的方法就是系統(tǒng)工程在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用
二、在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
一般而言,系統(tǒng)工程技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用的具體步驟如下:
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期:在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期,首先要處理的是電路本身要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能以及怎樣實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。這個(gè)階段也可以稱之為闡明問(wèn)題階段。在這個(gè)階段中應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法可以分兩步進(jìn)行,一是分析問(wèn)題的內(nèi)容,主要是設(shè)計(jì)者們要把現(xiàn)實(shí)世界待解決的問(wèn)題用專業(yè)知識(shí)歸納分析,總結(jié)出各種實(shí)現(xiàn)方案;二是解決問(wèn)題,設(shè)計(jì)者們要在不同的實(shí)現(xiàn)方案中分析每種方案對(duì)資源的需求,通過(guò)線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等運(yùn)籌學(xué)(OperationResearch)方法找出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.電路模塊設(shè)計(jì)階段:電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案確定后,就可以使用Protel等EDA軟件進(jìn)行具體電路的設(shè)計(jì)。由于每個(gè)電子系統(tǒng)都是由各個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的模塊化結(jié)構(gòu),在這一時(shí)期可以應(yīng)用系統(tǒng)工程中的結(jié)構(gòu)化模型技術(shù)對(duì)組成整個(gè)電子系統(tǒng)的每個(gè)電路模塊進(jìn)行分析。一般的步驟是選擇每個(gè)電路模塊中的構(gòu)成要素、根據(jù)構(gòu)成要素建立電路模塊的鄰接矩陣和可達(dá)矩陣、用代數(shù)的方法建立整個(gè)電子系統(tǒng)的解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM),然后用圖解法定量的分析該模型的平衡點(diǎn)和穩(wěn)定性。利用模型分析的結(jié)果對(duì)構(gòu)成電子系統(tǒng)的的各個(gè)模塊進(jìn)行性能微調(diào),使其能更好的接近理想狀態(tài)。
3.整體電路仿真分析:組成電路的每個(gè)模塊EDA設(shè)計(jì)完畢后,就可以對(duì)整體的電路進(jìn)行軟件仿真分析。由于電子電路系統(tǒng)在宏觀上是一個(gè)連續(xù)系統(tǒng),而連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般是由微分方程組成。一旦系統(tǒng)中存在非線性要素,微分方程是不能求得其具體數(shù)值的。在這種情況下只能使用系統(tǒng)工程中的離散相似技術(shù)對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理。使用電子仿真軟件Multisim把整體電路圖輸入計(jì)算機(jī),通過(guò)記錄系統(tǒng)輸入和響應(yīng)數(shù)值,建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。再通過(guò)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的數(shù)值計(jì)算分析該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,為最終的電子系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
4.電子系統(tǒng)總體價(jià)值分析:經(jīng)過(guò)上述步驟,一個(gè)較完備的電子電路系統(tǒng)基本建立。為了能使電子電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化,在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)達(dá)到后還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行價(jià)值分析。使用系統(tǒng)工程中的決策分析技術(shù),能夠通過(guò)效用分析、沖突分析等手段分析該系統(tǒng)的成本、風(fēng)險(xiǎn)以及可能存在的隱患和漏洞。在電子系統(tǒng)形成產(chǎn)品前盡可能的完善其功能,提高其性能價(jià)格比,從而得到一個(gè)在技術(shù)上穩(wěn)定、可靠、適用;在市場(chǎng)上具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的電子電路系統(tǒng)。
三、結(jié)語(yǔ)
總之,系統(tǒng)工程技術(shù)作為一門(mén)交叉學(xué)科,其在自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)之間起到的溝通作用已經(jīng)良好的解決了大量的工程實(shí)踐問(wèn)題。近年來(lái),計(jì)算機(jī)智能決策系統(tǒng)分析、模糊決策理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等在系統(tǒng)工程的出現(xiàn)使得系統(tǒng)工程技術(shù)展示了廣闊的應(yīng)用前景。相信隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)方法的不斷進(jìn)步,系統(tǒng)工程必將在各個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中開(kāi)辟更為廣闊的道路。
作者:郭譚娜焦艷冰單位:許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院