系统设计方法包括哪些

1. 机电一体化系统的设计都有哪些内容方法

机电一体化系统的设计：
一、机电一体化系统开发的设计思想
机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果，因此在机电一体化系统开发的过程中，要特别强调技术融合，学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后，各单元的功能不仅相互叠加，而且相互辅助、相互促进、相互提高，使整体的功能大于各单元功能的简单的和，即“整体大于部分的和”。当然，如果设计不当，由于各单元的差异性，在组成系统后会导致单元间的矛盾和摩擦，出现内耗，内耗过大，则可能出现整体小于部分之和的情况，从而失去了一体化的优势。因此，在开发的过程中，一方面要求设计机械系统时，应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数；同时也要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数。综合应用机械技术和微电子技术，使二者密切结合、相互协调、相互补充，充分体现机电一体化的优越性。
二、机电一体化系统设计方法
拟定机电一体化系统设计方案的方法有取代法、整体设计法和组合法。
1、取代法
这种方法是用电气控制取代原传统中机械控制机构。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。如用电气调速控制系统取代机械式变速机构，用可编程序控制器或微型计算机来取代机械凸轮控制机构、插销板、步进开关、继电器等，以弥补机械技术的不足，这种方法不但能大大简化机械结构，而且还可以提高系统的性能和质量。这种方法的缺点是跳不出原系统的框架，不利于开拓思路，尤其在开发全新的产品时更具有局限性。
2、整体设计法
这种方法主要用于全新产品和系统的开发。在设计时完全从系统的整体目标考虑各子系统的设计，所以接口简单，甚至可能互融一体。例如，某些激光打印机的激光扫描镜，其转轴就是电动机的转子轴，这是执行元件与运动机构结合的一个例子。在大规模集成电路和微机不断普及的今天，随着精密机械技术的发展，完全能够设计出将执行元件、运动机构、检测传感器、控制与机体等要素有机地融为一体的机电一体化新产品。
3、组合法
这种方法就是选用各种标准模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。例如，设计数控机床时可以从系统整体的角度选择工业系列产品，诸如数控单元、伺服驱动单元、位置传感检测单元、主轴调速单元以及各种机械标准件或单元等，然后进行接口设计，将各单元有机的结合起来融为一体。在开发机电一体化系统时，利用此方法可以缩短设计与研制周期、节约工装设备费用，有利于生产管理、使用和维修。
三、机电一体化系统设计的内容
在机电一体化系统(产品)中控制系统设计的主要内容可归结为：确定系统整体控制方案、确定控制算法、选择微型计算机、进行系统的硬件和软件设计，以及系统统调。
1、确定系统整体控制方案
(1)确定控制任务
在设计系统以前，必须对控制对象的工作过程进行深入的调查、分析和熟悉，并明确实际应用中的具体要求，按机械与电子功能划分方案确定系统所要完成的任务，然后用控制流程图或其他适当形式描述控制过程和任务，写成设计任务说明书，作为整个控制系统设计的依据。
(2)构思控制系统的整体方案
1)确定系统的控制结构形式是开环还是闭环控制。
2)采用闭环控制时应考虑检测传感器的选择和所要求精度级别，并考虑机构安装、使用环境等问题。
3)选择执行元件是电动、气动还是液压或其他，根据控制对象具体要求，比较方案的优缺点，择优而用。
4)明确微机在系统中的作用：是设定值计算、直接控制还是数据处理和应具备的功能，需要哪些输入／输出通道和配置哪些外围设备等。最后，画出系统组成的原理框图和附加说明，作为进一步设计的基础，并初步估算成本。
2、建立数学模型确定控制方法
建立系统的数学模型是个复杂过程，也是一个试探的过程，需要反复权衡。
1)根据已初步确定的控制系统的物理结构，采用合适的控制理论方法建立和组成各环节以及整个系统的数学模型表达形式。通过静、动特性计算，为计算机进行运算处理提供依据。
2)根据不同的控制对象和不同的控制性能指标要求，选择不同的控制算法。对过程控制设备的直接数字控制系统常用PID调节的控制算法；在位置数字随动系统中常用实现最少拍控制的控制算法；机床数字控制中常使用逐点比较法、数字积分法和数据采样法的控制算法。另外，还有多种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法等供选择。
3)当控制系统较复杂时，控制算法也比较复杂，为设计、调试方便，可忽略小的非线性、小延时等因素的影响，将控制算法作某些合理的简化。利用计算机系统仿真技术，逐步将控制算法完善，直到获得最好的控制效果。
总之，控制算法的确定是一个反复修正与试验的渐进过程。
3、选择微型计算机
对于微机所承担的任务给定以后，完成同一任务的微机方案有多种。一般以既能完成给定任务(应包括处理确定的控制算法)、又能充分发挥选用微机的功能、再留有一定功能余量为原则来选择。
从控制生产机械或生产过程要求出发，微型机应满足以下要求：
(1)有较完善的中断系统
对于控制用计算机，实时控制功能是一大特点。它包含系统正常运行时的实时控制能力和发生故障时紧急处理的能力。这种处理和控制一般都采用中断控制方式，即CPU及时接收终端请求、暂停原来执行程序，转而执行相应的中断服务程序，待中断处理完毕，再返回继续执行原程序。
在选用与CPU相应的接口芯片时也应有中断工作方式，以保证控制系统能满足生产中提出的各种要求。对于比较复杂的控制，要考虑采用实时操作系统。
(2)足够的存储容量
由于微型机内存容量有限，当内存容量不足以存放程序和数据时，应扩充内存，或配备适当的外存储器(如硬磁盘等)。
(3)完备的输入／输出通道
输入输出通道是系统外部过程和微机交换信息的通道。根据实际需要有开关量输入／输出通道、模拟量输入／输出通道、数字量输入／输出通道和实现快速、批量交换信息的直接数据通道。通道的操作方式有串行、并行以及随机选择与按某种预订顺序进行工作等。
(4)微处理器芯片的选择
这一选择的实质就是确定能满足控制功能要求的微处理器的字长、速度和指令系统。这三者是相互依存的。一般选择：
1)对通常的顺序控制、程序控制可选用1位微处理器；
2)对计算量小、计算精度和速度要求不高的系统可选用4位微处理器，如计算器、家用电器控制及简易控制等；
3)对计算精度要求较高、处理速度较快的系统可选用8位微处理器，如经济型的线切割机床、普通机床的控制和温度控制等；
4)对要求计算精度高、处理速度快的系统统可选用16位或32位微处理器，甚至采用精简指令集运算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法复杂的生产过程控制，要求高速运行的机床控制，特别是大量的数据处理等。
(5)系统总线的选择
微型计算机主要由若干块印制电路板(按功能模块设计、制造)构成。各块板之间的连接，当然是通过印制板的插座之间的连线来实现的。通常，为了给使用和维护带来方便，希望插座之间的连线具有通用性——一个系统中的各块印制板可插在任一插座上。同时，也是为了各厂家生产的电路板具有通用性、互换性，就要对插座及连线订个标准。这就是系统总线选择的由来。
目前支持微型计算机系统机构的总线有：STD Bus支持8位和16位字长；Multi Bus工型可支持16位字长，Ⅱ型可支持32位字长；S-100 Bus可支持16位字长；VERSA Bus可支持32位字长，以及VME bus可支持32位字长等。生产厂家为这类总线提供各种型号规格的OEM(初始设备制造)产品，包括主模块和从模块，由用户任意选配。
4、系统总体设计
系统设计主要是依据上述控制方案、设计所要求和选用的微机类型，对系统进行具体的设计。其设计可分为硬件的接口设计和软件设计两大类型。
在对系统总体设计时，一个最重要的问题是如何解决微机、被控对象和操作者这三者之间可靠地适时进行信息交换的通道和分时控制的时序安排。也就是综合考虑用硬件配置和软件措施解决系统运行的次序安排，以保证系统有条不紊地运行。
(1)接口设计
对于一种产品(或系统)，其各部件之间，各子系统之间往往需要传递动力、运动、命令或信息，这都是通过各种接口来实现的。机械本体各部件之间、执行元件与执行机构之间、检测传感元件与执行机构之间通常是机械接口；电子电路模块相互之间的信号传送接口、控制器与检测传感元件之问的转换接口、控制器与执行元件之间的转换接口通常是电气接口。
机电一体化产品的内外接口实际上就是一种进行物质、能量和信息交换的界面，它具有存储、转换和服务功能。按功能可以将接口划分为以下3种：
1)零接口。不需进行任何转换，把具有结合关系的两部分直接连接起来称为零接口，如连接管、电缆、接线柱和刚性联轴节等。
2)普通转换接口。在具有结合关系的两部分之间存在能量或信息的转换，但不含微处理器的接口为普通转换接口。如减速器、变压器、电磁离合器、放大器、光电耦合器、A／D转换器、D／A转换器等。
3)智能转换接口。它是一种含有微处理器的转换接口，具有可编程的特点，因而能够自动改变接口条件，如由微处理器编程的8255A，8279，PIO等。
目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化。对于硬件接口，在设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
(2)操作控制台设计
微机控制系统必须便于人机联系，通常都要设计一个现场操作人员使用的控制台。这个控制台一般不能用微机所带的键盘代替。原因是现场操作人员需要的是简单、明了、安全的操作面板，以实现对机器的操作。所以，要求操作控制台应有以下功能：
1)有一组或几组数据输入键(数字键或拨码开关等)，用于输入或更新给定值、修改控制器参数或其他必要的数据。
2)有一组或几组功能键或转换开关，用于转换工作方式，启动、停止系统或完成某种指定功能。
3)有一个显示装置或显示屏，用于显示各种运行状态、参数及故障指示等。控制台上应该有一个“紧急停止”按钮，用于有紧急事故时停止系统运行，转入故障处理。
应当明确指出，控制台上每一种信号都与系统的运行状态密切相关。设计时，必须明确这些转换开关、按钮、键盘、显示器和故障指示灯的作用和意义，仔细设计控制台的硬件及其相应的管理程序，使设计的操作控制台既能方便操作又保证安全可靠，即使操作失误也不会引起严重后果。
(3)微型计算机控制系统的电源设计
微机控制系统中的电源，根据需要可以有不同的类型(直流和交流)和规格(电压和功率)。按照使用情况，对性能的要求也不尽相同，在设计过程中应按实际要求合理选用调试，并控制电压变动。电源本身要具有过压、短路、过载保护和热保护，否则将会造成不可弥补的损失。
(4)整机的安装、联接设计
这是一种整体结构设计。微机控制系统安装既包括了与被控对象的联接安排，也考虑了主机本身的安装联接问题。其设计原则应该是安装、联接的可靠性和使用、装配、维护的方便性。
1)安装、联接结构具有防震性，即印制电路板、接插件和元器件包括电缆等应牢固地安装在同一个机壳上，不因振动而松动。
2)采用标准或专用、制造质量好的防松接插件，以保证接触可靠而又使用、维护方便。
3)布线结构要合理，能防止相互间的电磁耦合干扰。一定要使信号线和功率线进行隔离，分别走线。对模拟信号更要注意走线的长短和屏蔽，如走线太长，需要考虑进行信号增强等措施。
4)正确安装安全地线、信号地线、屏蔽地线以及功率地线和强电地线，最终要进行地线连接。地线要采用一点接地型，即把信号地线、功率地线、被控对象地线(安全地)等连接到公共接地点。而总的公共接地点必须与大地接触良好，一般接地电阻要小于(4～7)Ω。
(5)软件设计
对于选定的微机控制系统，其微机本身已有一定的软件支持，一般这些软件要求用户了解其使用方法和基本原理。如果把微型计算机专门为某一控制领域而设计成专用的控制计算机，用户就需要利用计算机的指令系统和相应的开发系统来设计系统软件，即控制软件、管理软件、诊断软件等。这些系统软件的设计要求更有专用性和针对性。
在微机控制中，其软件任务大体可以分为数据处理和过程控制两大基本类型。数据处理主要包括数据的采集、数字滤波、标度变换，以及数值计算等等。过程控制主要是使微机按照一定控制算法进行计算，然后进行输出去控制生产。
5、系统联调
微机控制系统设计完成后，硬件电路要进行制作、安装及试验，并进行连续烤机运行。软件各模块要在微机上分别进行调试，使其正确无误，然后存盘。上述工作完成后，就可将硬件与软件组合起来进行系统联调的模拟试验，正确无误后，进行现场实验，直到正式运行。在这个阶段，最重要的是仔细设计模拟调试的方法与步骤，以及所用的测试手段。
此外，在现场试验前，要仔细检查接线，无误后才能进行现场调试。现场调试的步骤根据不同对象要仔细考虑。首先要把涉及的自动保护项目进行实验，确认有效后才可进入功能、参数等项目的试验。

2. 系统分析与设计的方法

系统分析与设计的方法主要包括结构化生命周期法（又称瀑布法）、原型化方法（迭代法）、面向对象方法。
按时间过程来分，开发方法分为生命周期法和原型法，实际上还有许多处于中间状态的方法。原型法又按照对原型结果的处理方式分为试验原型法和演进原型法。试验原型法只把原型当成试验工具，试了以后就抛掉，根据试验的结论做出新的系统。演进原型法则把试好的结果保留，成为最终系统的一部分。
按照系统的分析要素，可以把开发方法分为三类：
①面向处理方法（Processing Oriented ，简称PO）。
②面向数据方法（Data Oriented ，简称DO）。
③面向对象的方法（Object Oriented ，简称OO）。

3. 阐述信息系统分析与设计有哪些常用方法

阐述信息系统分析与设计有哪些常用方法：《信息系统分析与设计》课程向那些有志于从事管理信息系统的同学系统讲述设计与开发信息系统的全过程，通过学习本课程，不仅可以完整的学习信息系统设计的主要理论。

在对系统进行详细调查的基础上，运用各种系统开发的理论、方法和技术，确定并表述出系统应具有的逻辑功能，形成系统逻辑方案咆括系统的结构、问题处理过程和分析计算模型)。

新系统的逻辑方案在逻辑上描述新系统的目标和具有的功能、性能，它以系统分析报告的形式表达出来，作为下一阶段系统设计的依据。

阐述信息系统分析主要内容：

系统规模越大，系统分析复杂性也越高。通常系统分析工作包括以下两方面的内容。

通过详细了解企业的组织结构、组织目标、组织的业务流程及数据流程，分析和理解用户与管理业务对系统开发的实际需求，包括对系统功能、性能等方面的需求，对开发周期、开发方式及软硬件配置等方面的意向及打算。

通常情况下，先由用户提出初步的要求，然后经由系统分析人员对系统进行详细调查，进一步完善用户对系统的要求，最终以系统需求说明书的形式将系统需求定义下来。

4. 现代数字系统常用设计方法有哪些

现代数字系统设计常用设计方法有：自顶向下(Top--down)设计,自低向下(Bottom--up)设计,IP复用技术与SoC（片上系统.
IP核是指完成某种功能的设计模块.分为软核,固核,硬核

5. 计算机系统设计方法的主要方法有哪些

记得貌似是系统结构这门课程里的内容，应该在前几章基本概念里有。
至于具体内容，忘了~~~

6. 系统设计的主要内容有哪些

系统设计的主要内容 系统设计分为总体结构设计与详细结构设计。
1.总体结构设计主要解决子系统的划分与确认、模块结构设计、网络设计和配置方案等问题。 ①子系统划分:是将一个复杂的系统设计转为若干子系统和一系列基本模块的设计,并通过模块结构图把分解的子系统和一个个模块按层次结构...
2.详细结构设计主要解决代码设计、输出设计、输入设计、处理过程设计、数据库设计、人机界面设计、安全控制设计等问题。 ①代码设计:是要设计出一套能为系统各部分公

7. 地理信息系统设计主要有哪几种方法各自有何特点

地理信息系统的设计方法主要有：
原型法：简单实用，适用于小型的GIS工程设计。
结构化生命周期法：分阶段实施，文档驱动，上一阶段的结束是下一阶段的开始，方法成熟，但灵活性不够，适用于需求明确，大中型GIS工程设计。
面向对象方法：阶段划分不明显，阶段之间无缝迭代，需要多次反复进行，是当前GIS设计发展的方向。
以上是几种常用的设计方法，在具体的GIS工程设计中可能会几种设计方法交互使用，以期达到最好的设计效果。
详细内容可参阅吴信才或李满春编着的《GIS设计和实现》等相关书籍。

8. 信息系统建设主要有哪些方法

信息系统主要的开发方法包括结构化方法、原型法、系统规划方法、战略数据规划方法、信息工程方法和面向对象方法等。

1. 结构化方法

2. 结构化方法是由结构化系统分析和设计组成的一种信息系统开发方法。结构化方法是目前最成熟、应用最广泛的信息系统开发方法之一。

4. 结构化方法主要特点介绍如下：

5. 开发目标清晰化

6. 工作阶段程式化

7. 开发文档规范化

8. 设计方法结构化

10. 2.原型法

11. 原型法是一种根据用户需求，利用系统开发工具，快速地建立一个系统模型并展示给用户，再此基础上与用户交流，最终实现用户需求的信息系统快速开发的方法。

13. 应用原型法开发过程包括系统需求分析、系统初步设计、系统调试、系统检测等阶段。

15. 原型法具有开发周期短、见效快、与业务人员交流方便的优点，特别适用于那些用户需求模糊，结构性比较差的信息系统的开发。

17. 3.系统规划方法

18. 系统规划方法（BSP，Business System Planning）是战略数据规划方法和信息工程方法的基础和。

20. 4.战略数据规划方法

21. 战略数据规划方法的要点主要有：

22. 数据环境对于信息系统至关重要

23. 4种数据环境

24. 建立主题数据库是信息系统开发的中心任务

25. 围绕主题数据库搞好应用开发

27. 5.信息工程方法

28. 信息工程方法与规划方法和战略数据规划方法是一种交叉关系，即信息工程方法是其他2种方法的总结和提升，而其他两种方法则是信息工程方法的基础和核心。

30. 6.面向对象方法

31. 面向对象方法是对客观世界的一种看法，它把客观世界从概念上看成是一个由相互配合而协作的对象组成的系统。信息系统开发的面向对象方法兴起是信息系统发展的必然趋势。

33. 面向对象的分析方法是利用面向对象的信息建模概念，如实体、关系、属性等，同时运用封装、继承、多态等机制来构造模拟现实系统的方法。
    

9. 数据库的系统设计包括哪些内容

数据库设计包括六个主要步骤： 1、需求分析：了解用户的数据需求、处理需求、安全性及完整性要求； 2、概念设计：通过数据抽象，设计系统概念模型，一般为E-R模型； 3、逻辑结构设计：设计系统的模式和外模式，对于关系模型主要是基本表和视图； 4、物理结构设计：设计数据的存储结构和存取方法，如索引的设计； 5、系统实施：组织数据入库、编制应用程序、试运行； 6、运行维护：系统投入运行，长期的维护工作。

10. 系统详细设计包括哪些内容

1、系统详细设计主要包括以下内容：

确定设计方针和方法，将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，再决定对子系统的管理体制和控制方式，还有对各子系统进行技术设计和评价，以及对全系统进行技术设计和评价等。

2、系统详细设计就是根据系统分析的结果，运用系统科学的思想和方法，设计出能最大限度满足所要求目标 (或目的) 的新系统的过程。不论多大的复杂系统，都离不开以下三个方面：

①首先要分解为若干子系统或要素，分解可从结构要素、功能要求、时间序列、空间配置等方面进行；

②然后将其特征和性能标准化，综合成最优子系统；

③最后将最优子系统进行总体设计，从而得到最优系统。

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系统详细设计的注意事项

1、阶段开发原则

系统框架和数据结构全面设计，具体功能实现分阶段进行。

2、易用性原则

方便上网客户浏览和操作，最大限度地减轻后台管理人员的负担，做到部分业务的自动化处理。

3、业务完整性原则

对于业务进行中的特殊情况能够做出及时、正确的响应，保证业务数据的完整性。

4、业务规范化原则

在系统设计的同时，也为将来的业务流程制定了较为完善的规范，具有较强的实际操作性。

5、可扩展性原则

系统设计要考虑到业务未来发展的需要，要尽可能设计得简明，各个功能模块间的耦合度小，便于系统的扩展，当然如果存在旧有的数据库系统，则需要充分考虑兼容性。