Методология системотехнического проектирования электронных и радиоэлектронных средств (в двух частях)

б) какое влияние оказывает «черный ящик» на окружающую среду? в) какое влияние оказывает «черный ящик» на человека?

г) какое влияние оказывает человек на «черный ящик»?

д) как человек взаимодействует с «черным ящиком»? Опишите процесс/поведенческий алгоритм взаимодействия пользователя с «черным ящиком» в заданных условиях среды.

14.Определите, знания каких наук и дисциплин потребуются для разработки задачи исследования «черного ящика».

15.Разработайте математические модели процессов, которыми нельзя пренебрегать в проектных условиях.

Контрольные вопросы

1.Что такое «черный ящик»?

2.Как соотносятся понятия технической системы и физической операции?

3.Какие вы знаете варианты представления технической системы моделью «черного ящика» в зависимости от количества его связей со средой? Какие из них представляются наиболее важными?

4.Для каких уровней иерархии описаний технической системы действует модель «черного ящика»? Ответ обоснуйте.

5.Как соотносятся целевая и техническая функции «черного ящика» всей си-

стемы?

6.Как выглядит формализованное описание технической функции системы?

7.Как выглядит иерархическое представление связей между функциями технической системы?

8.По каким основаниям можно классифицировать связи технической системы со средой?

9.Какие существуют свойства сообщений и сигналов?

10.Что такое избыточность языка?

11.Как связаны параметры размера алфавита, энтропия источника, эффективность и избыточность языка?

12.Можно ли представить канал передачи информации моделью «черного ящика»? Ответ обоснуйте.

13.Какие существуют свойства сигнального канала?

14.Что такое интерфейс?

15.Сколько и каких интерфейсов может быть у технической системы?

16.В чем заключается проблема внешней и внутренней совместимости?

17.Что такое человеко-машинный интерфейс?

18.Почему человеко-машинный интерфейс относят в особый тип интер-

фейсов?

19.Что такое эргатическая система?

20.Какие эргодизайнерские показатели вам известны?

350

21.Какие компоненты входят в функциональную схему человека-оператора в управляющей системе?

22.Какие особенности сравнительной характеристики человека и машины вам особо запомнились и почему?

23.Какие требования выставляются к интерфейсам?

24.Какова типология задач «черного ящика»?

25.Какое место занимает системотехника среди наук?

26.Какие смежные дисциплины радиотехники вы знаете?

27.Почему для системотехника важно знать смежные дисциплины радиотех-

ники?

28.Какие типы и характеристики основных ЭРЭС вы знаете?

29.Какие вам известны математические методы описания и представления процессов в системах?

30.Какие вам известны математические методы описания и представления си-

стем?

31.Как провести классификацию процессов?

32.Что такое параметрический базис математической модели физико-техниче- ского процесса?

33.Почему важно уметь определять параметрический базис модели?

34.В какие группы признаков объединяются демаскирующие признаки ЭРЭС?

35.Что такое радиосигнал?

36.Сколько и каких типов представления процессов вы знаете?

37.Для чего предназначен спектральный анализ сигналов?

38.По каким причинам важен корреляционный анализ процессов?

39. По каким основаниям проводится классификация физических систем с точки зрения их математических моделей?

Упражнения

1.Для известных вам ЭРЭС опишите, в чем заключается их целевая функция

сточки зрения общефилософских категорий: материи, энергии и информации.

2.Для известных вам ЭРЭС сформулируйте их целевые и технические функ-

ции.

3.Для операций Коллера (см. приложение 6) подберите примеры ЭРЭС.

4.Пользуясь обобщенным алгоритмом представления объекта проектирования моделью «черного ящика», сформулируйте внешнюю проектную задачу для нескольких интересующих вас ЭРЭС.

5.Подберитепримеры для каждой задачи из типологии задач «черногоящика».

6.Для известных вам ЭРЭС определите, какими их входами и выходами можно пренебречь, а какими нельзя с точки зрения качества их функционирования.

7.Разработайте математические модели реально существующих физических и технических процессов разной физической природы.

351

8.Определите, сколькоцелевых функций увашегомобильноготелефона. В чем заключаются соответствующие им технические функции? Какие из них главные, вспомогательные, дополнительные?

9.Представьте ТС, рассмотренные в п. 3.2.6, моделью «черного ящика»; составьте перечень входов и выходов; исследуйте их, определите их свойства, характеристики и проведите классификацию. Составьте дескриптивную модель целевой и технической функций для каждой системы.

10.Выберите интересующую вас сферу или отрасль (искусство, наука, образование, оборона, медицина, спорт, промышленность, транспорт, энергетика и т.д.) и составьте перечень ЭРЭС, удовлетворяющих потребности людей данной области. Выберите интересующее вас ЭРЭС, относящееся к данной отрасли. Проведите его исследование согласно алгоритму анализа «черного ящика» (определите целевую функцию (назначение) и техническую функцию). Недостаток знания (границу знания и субъективного незнания) выражайте вопросом и фиксируйте его письменно для дальнейшего исследования. Сформулируйте требования к ЭРЭС на основе проведенного анализа входов и выходов «черного ящика», а также целевой и технической функций.

Список рекомендуемой литературы

1.Зангер Г. Электронные системы. Теория и применение / Г. Зангер ; пер. с англ. Е.А. Афанасьевой, В.Л. Савина, О.А. Соболевой ; под ред. М.Д. Карасева. – М.:

Мир, 1980. – 392 с.

2.Биккенин Р.Р. Теория электрической связи : учеб. пособие для студентов высш. учеб. зав. / Р.Р. Биккенин, М.Н. Чесноков. – М. : Академия, 2010. – 336 с.

Список литературы

1.Холл А.Д. Опыт методологии для системотехники / А.Д. Холл ; пер. с англ. под ред. Г.Н. Поварова. – М. : Советское радио, 1975. – 448 с.

2.Перегудов Ф.И. Введение в системный анализ : учеб. пособие для вузов / Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко. – М. : Высш. шк., 1989. – 367 с.

3.Системная инженерия. Принципы и практика / А. Косяков, У. Свит [и др.] ; пер. с англ. под ред. В.К. Батоврина. – М. : ДМК Пресс, 2014. – 624 с.

4.Уилсон А. Управлениеи творчествопри проектировании систем / А. Уилсон, М. Уилсон ; пер. с англ. под ред. О.А. Суханова. – М. : Сов. Радио, 1976. – 256 с.

5.Хубка В. Теория технических систем / В. Хубка; пер. с нем. В.В. Ачкасова, Н.И. Зуек, Е.Б. Матвеевой ; под ред. К.А. Люшинского. – М. : Мир, 1987. – 209 с.

6.Половинкин А.И. Основы инженерного творчества : учеб. пособие для студентов втузов / А.И. Половинкин. – М. : Машиностроение, 1988. – 368 с.

7.Техническое творчество: теория, методология, практика. Энциклопедический словарь-справочник/под ред. А.И. Половинкина, В.В. Попова. –М. :НПО «Ин-

форм-система», 1995. – 408 с.

352

8.Ревенков А.В. Теория и практика решения технических задач : учеб. пособие

/А.В. Ревенков, Е.В. Резчикова. – М. : ФОРУМ, 2008. – 384 с.

9.Честнат Г. Техника больших систем (средства системотехники) / Г. Честнат ; пер. с англ. И.Н. Васильева, Е.Н. Дубровского, А.С. Манделя, В.Ю. Невраева ; под ред. О.И. Авена. – М. : Энергия, 1969. – 686 с.

10.Федоров В.К. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств / В.К. Федоров, Н.П. Сергеев, А.А. Кондрашин. – М. : Тех-

носфера, 2005. – 504 с.

11.Дикарев В.И. Справочник изобретателя / В.И. Дикарев. – СПб. : Лань, 1999.

– 352 с.

12.Физические явления и эффекты в технических системах / В.Л. Бурковский, Ю.Н. Глотова, Д.А. Ефремов [и др.]. – 2007.

13.Денисов В.С. Указатель физических эффектов в изобретательстве/ В.С. Де-

нисов.

14.Физические явления и эффекты в технических системах : учеб. пособие / В.Л. Бурковский, Ю.Н. Глотова, Д.А. Ефремов [и др.]. – Воронеж : ВГТУ, 2007. – 247 с.

15.Фаер С.ТРИЗ-профи:эффективныерешения / С. Фаер. – 2005. –С. 128–137.

16.https://ru.wikipedia.org/wiki/Материя_(Философия).

17.Гуд Г.Х. Системотехника. Введение в проектирование больших систем / Г.Х. Гуд, Р.Э. Макол ; пер. с англ. К.Н. Трофимова, С.Е. Жорно, И.В. Соловьева ; под ред. Г.Н. Поварова. – М. : Сов. радио, 1962. – 390 с.

18.ТомасиУ. Электронныесистемы связи / У.Томаси.–М. :Техносфера, 2007.

– 1360 с.

19.Халл Э. Инженерия требований / Э. Халл, К. Джексон, Дж. Дик; пер. сангл. А. Снастина ; под ред. В.К. Батоврина. – М. : ДМК Пресс, 2017. – 218 с.

20.Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры : учеб. для вузов / К.И. Билибин, А.И. Власов, Л.В. Журавлева [и др.] ; под общ. ред. В.А. Шахнова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 568 с. – (Информатика в техническом университете).

21.Николенко В.Ю. Базовый курс системной инженерии : учеб. пособие / В.Ю. Николенко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М., 2018. – 330 с.

22.Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений / Дж. Диксон. – М. : Мир, 1969. – 442 с.

23.Теория технических систем : конспект лекций / сост. В.В. Дубинский, А.С. Игнатьев. – Сумы : СГУ, 2015. – 48 с.

24.Радиотехника: энциклопедия / под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусского, В.И. Правды. – М. : Издательский дом «Додэка-XXI», 2010. – 944 с.

25.Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи : учеб. пособие / В.И. Нефедов, А.С. Сигов ; под ред. В.И. Нефедова. – М. : Высш. шк., 2009. – 735 с.

26.Бакулев П.А. Радиолокационные системы : учеб. для вузов / П.А. Бакулев.

– Изд. 3-е, перераб. и доп. – М. : Радиотехника, 2015. – 440 с.

353

27.Электроакустика и звуковое вещание : учеб. пособие для вузов / И.А. Алдошина, Э.И. Вологдин, А.П. Ефимов [и др.] ; под ред. Ю.А. Ковалгина. – М. : Горячая линия–Телеком, Радио и связь, 2007. – 872 с.

28.Эрастов В.Е. Измерительная техника и датчики : учеб. пособие / В.Е. Эрастов, Ю.К. Сидоров, В.Ф. Отчалко. – Томск : ТМЦДО, 1999. – 178 с.

29.Khaled N. Digital Twin Development and Deployment on the Cloud Developing Cloud-Friendly Dynamic Models Using Simulink®SimscapeTM and Amazon AWS / N. Khaled, B. Pattel, A. Siddiqui. – Academic Press, 2020. – 584 p.

30.Болтон У. Карманный справочник инженера-метролога / У. Болтон. – М. : Издательский дом «Додэка-XXI», 2002. – 384 с.

31.Шибаев А.А. Схемо- и системотехника электронных средств : учеб. пособие / А.А. Шибаев. – Томск : Эль Контент, 2014. – 190 с.

32.Костиков В.Г., Парфёнов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование : учеб. для вузов / В.Г. Костиков, Е.М. Парфёнов, В.А. Шахнов. – 2-е изд. – М. : Горячая линия–Телеком, 2001.

– 344 с.

33.Электронные приборы и устройства на их основе : Спарвочная книга / Ю.А. Быстров, С.А. Гамкрелидзе, Е.Б. Иссерлин [и др.]. – М. : ИП РадиоСофт, 2002.

– 656 с.

34.https://ru.wikipedia.org/wiki/Электронно-вычислительная_машина.

35.https://ru.wikipedia.org/wiki/Аналоговый_компьютер.

36.Бабич Н.П. Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования : учеб. пособие / Н.П. Бабич, И.А. Жуков. – К. : МК-Пресс, 2004. – 576 с.

37.Коновалов Б.И. Теория автоматического управления : учеб. пособие / Б.И. Коновалов, Ю.М. Лебедев. – Томск : Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлек-

троники, 2003. – 205 с.

38.Радиоэлектронная борьба. От экспериментов прошлого до решающего фронта будущего / М.С. Барабанов, С.А. Денисенцев, В.Б. Кашин [и др.] ; под ред. Н.А. Колесова и И.Г. Насенкова. – М. : Центр анализа стратегий и технологий, 2015.

– 248 с.

39.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы / С.И. Баскаков. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2000. – 462 с.

354

Список сокращений

АВМ – аналоговая вычислительная машина АМ – амплитудная модуляция АС – акустическая система

АСУ – автоматическая система управления АЦП – аналого-цифровой преобразователь АЧХ – амплитудно-частотная характеристика БПЛА – беспилотный летательный аппарат ГОСТ – государственный стандарт ГПФ – главная полезная функция

ДПЛ – дискретное преобразование Лапласа ДПФ – дискретное преобразование Фурье

ЕСКД – единая система конструкторской документации ЕСПД – единая система программной документации ЖЦ – жизненный цикл ЗРТС – законы развития технических систем

ИВК – измерительно-вычислительный комплекс ИВЭП – источник вторичного электропитания ИИ – измерительная информация ИКМ – импульсно-кодовая модуляция ИКР – идеальный конечный результат

ИКС – измерительно-контролирующая система ИС – измерительная система, интегральная система ИИС – информационно-измерительная система ИУС – измерительно-управляющая система

ИШИМ – интегральная широтно-импульсная модуляция КД – конструкторская документация ЛЭ – логический элемент МО – Министерство обороны

МФУ – многофункциональное устройство МЭМС – микроэлектромеханическая система НИР – научно-исследовательская работа ОКР – опытно-конструкторская работа ОП – объект проектирования ПВ – проводное вещание ПВО – противовоздушная оборона ПО – программное обеспечение

355

ПРО – противоракетная оборона ПТ – технический проект

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина РЛС – радиолокационная система РО – рабочий орган РП – рабочий проект

РПрУ – радиоприемное устройство РТ – радиотехника

РТС – радиотехнические системы, сигналы РЭС – радиоэлектронные средства РЭУ – радиоэлектронные устройства

САК – система автоматического контроля САПР – система автоматизированного проектирования СВЧ – сверхвысокочастотный СИ – средства измерений

СМИ – средства массовой информации СТ – список требований СТД – система технической диагностики

ТАУ – теория автоматического управления ТЗ – техническое задание ТО – технический объект

ТП – техническое предложение ТР – техническое решение

ТРИЗ – теория решения изобретательских задач ТС – техническая система

ТТ– технические требования

ТТТ – тактико-технические требования ТФ – техническая функция УГО – условно-графическое обозначение УЗЧ – усилитель звуковых частот УНЧ – усилитель низких частот

УОИ – устройство отображения информации УПЧ – усилитель промежуточной частоты УФЭ – устройство функциональной электроники ФИМ – фазоимпульсная модуляция ФМ – фазовая модуляция ФПД – физический принцип действия

ФС – функциональная структура

356

357

358

Приложение 1

Уровни готовности технологии (TRL)

359