控制论
名词解释 控制论
名词解释控制论控制论是一种涵盖多个领域的理论,用于解释控制系统的行为和设计。
它是在20世纪50年代初从工业自动化和航空领域中诞生的。
其主要思想是将系统视为由若干个互相联结的部分组成,并通过监控和控制这些部分之间的交互关系,从而实现系统的稳定和优化。
这里将围绕“名词解释控制论”展开阐述,来更好地理解这一领域的概念和应用。
1. 控制论的基本概念是什么?控制论首先强调系统性,即系统不是单独的个体,而是由一系列不同的元素相互作用而成的整体。
而控制论的基本思想是通过调节系统中各元素之间的关系,使得整个系统能够相对稳定地运行,并能够适应外部环境变化,在实际应用中,控制论可用于分析和优化各种工程系统,如机器人、车辆控制和智能家居等。
2. 控制论的应用有哪些?控制论在许多实际应用中都有广泛的运用。
例如:在金融行业中,控制论可用于分析市场波动,以及制定股票投资策略,让经济系统的运行更加稳定;在智能家居领域,控制论可用于构建一个智能房间,让该房间中的设备自动协调交互,提高居住的舒适度;在制造行业,控制论可用于智能控制生产线的运行,通过实时数据分析和控制,确保生产线的稳定和寿命。
3. 控制论的优势和局限性是什么?控制论的优势在于它能够生成定量预测和策略,同时在环节失控时自适应修正。
另外,它能够融合多种数据源信息,通过系统化的方式将此信息转换成具有操作性的决策方案。
但是,控制论在现实应用中,由于调节控制策略过于复杂,在解决非线性问题时,必须使用复杂的数学工具,例如非线性事件处理或结构域分析,这会导致模型的构建较为困难。
综上所述,控制论作为一门跨学科的理论知识,涉及到数学、工程、物理等多个领域,并广泛应用于各个实体领域。
在实践中,我们可以通过对控制论的学习和应用,来建立一种更为复杂的,系统化的思考方式,从而更好地理解和应对各种复杂的环境变化,并实现系统的优化和控制。
控制论方法的应用举例
控制论方法的应用举例
控制论方法是一种研究系统稳定性和控制策略的数学方法,起源于20世纪40年代,由美国数学家诺伯特·维纳提出。
控制论方法在许多领域都有应用,以下是一些典型的应用举例:
1. 自动控制:自动控制是控制论方法最主要的应用领域之一。
在自动控制系统中,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、高效的控制器,以实现对系统的精确控制。
例如,在工业生产过程中,控制论方法可以用于优化生产线上的自动化控制系统,提高生产效率和产品质量。
2. 航空航天:在航空航天领域,控制论方法被广泛应用于飞行器、卫星等系统的导航、制导和控制。
例如,在火箭发射过程中,控制论方法可以帮助工程师设计火箭发动机的控制系统,确保火箭能够按照预定轨迹飞行。
3. 机器人控制:在机器人控制领域,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、灵活的机器人控制系统。
例如,在工业机器人、自动驾驶汽车等领域,控制论方法可以用于实现机器人的精确控制和自主决策。
4. 生物医学:在生物医学领域,控制论方法被应用于心脏起搏器、人工关节等医疗设备的设计。
例如,在心脏起搏器中,控制论方法可以帮助工程师设计稳定的脉冲发生器,确保心脏起搏器能够按照预定参数工作。
5. 通信系统:在通信系统领域,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、高效的信号处理和调制解调器。
例如,在无线通信、光纤通信等领域,控制论方法可以用于优化信号传输和处理过程,提高通信系统的性能。
总之,控制论方法在许多领域都有应用,其核心思想是通过对系统的建模和分析,设计出稳定、高效的控制器,以实现对系统的精确控制。
何为控制论
何为控制论?
控制论事实上在研究一件事情,就是如何在不接触对象的情况下,对对方的行为进行干预.
控制论不是管理的行为,接触到对方进行管理或干预.
像法约尔的管理就是协调组织,领导,控制,计划,他这里的控制事实上不是正规意义上的控制,控制论里面的控制,事实上说的是对机械,有机系统,或无线电传输系统所实施的一种外部干预,它特别强调是外部干预,根本不接触对方,那你只能是通过预设的一个机制,去影响它,使它呈现你想要的那个样子,但你又不是事中干预,一定要有一种不在现场,这么一个前提.
你没法直接接触到对象,但是令到对象朝你想要的那个方向去运作,令到对方呈现你想要的那个状态,是这样一种,对这一类使然性的一个追求,我觉得这是管控最大最大的一个出发点。
所以一般人不太容易理解管控,很容易把它和管理混为一谈,管理是要接触实物的,你要和人谈话,你要和人沟通,你要给人布置工作,你要去检查这个人的工作。
《控制论》
《控制论》控制论之父诺伯特●维纳是美国著名数学家,被尊称“控制论之父”。
他*岁上大学,8岁获哲学博士学位,通晓十国语言,是现代科学史上有名的少年早慧者。
维纳在科学上的最大贡献是创立控制论。
他认为,在科学发展上可以得到最大收获的领城,是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区。
1.控制论的由来自从1948年诺伯特. 维纳发表了著名的《控制论一关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书以来,控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。
维纳把控制论看作是一门研究机器.生命社会中控制和通讯的- -般规律的科学,是研究动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。
他特意创造“Cybemetis"这个英语新词来命名这门科学。
“控制论”- 词最韧来源希腊文“mberuhhtz”"原意为“提舵术”,就是掌舵的方法和技术的意思。
在柏拉图(古希腊哲学家)的著作中,经常用它来表示管理的艺术。
2.控制论的定义是研究动物(包括人类)和机器内部的控制与通信的一般规律的学科,着重于研究过程中的数学关系。
综合研究各类系统的控制,信息交换、反馈调节的科学,是跨及人类工程学、控制工程学、通讯工程学、计算机工程学、一般生理学、神经生理学、心理学、数学、逻辑学,社会学等众多学科的交叉学科。
3.控制论的基本部分(1)信息论主要是关于各种通路(包括机器、生物机体)中信息的加工传递和贮存的统计理论。
(2)自动控制系统的理论主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的-般规律的研究。
(3)自动快速计算机理论即与人类思维过程相似的自动组织逻辑过程的理论。
3.主要特征第一个特征要有一个预定的稳定状态成平衡状态。
例如在上述的速度控制系统中,速度的给定值就是预定的稳定状态。
第二个特征从外部环填到系统内部有-种信息的传递。
例如,在速度控制系统中,转速的变化引起的离心力的变化,就是一种从外邮传递到系统内部的信息。
什么是控制论,它如何解释人类行为和思考方式?
什么是控制论,它如何解释人类行为和思考方式?控制论是一种在系统科学中被广泛应用的理论,它旨在研究不同系统之间的交互作用,以及如何通过控制系统的行为来实现预期的目标。
而控制论的理论应用范围极其广泛,包括工程、生物学、心理学等多个领域。
人类应用控制论不仅可以帮助我们更好地应对环境变化,同时也能够解释人类的行为和思考方式。
本文将探讨其中有关人类行为和思考方式的应用。
一、控制论如何解释人类的行为和思考方式?控制论解释人类行为和思考方式的最重要一点就是:人是一个完全的控制系统。
控制论认为人类大脑是一个运转于生物体中的完整控制系统,并且这个系统在尝试着通过各种方式来适应和控制外部环境的影响。
也就是说,人类对外界的反应和行为是完全可以掌控的。
这与控制论的核心理念,即系统环境是可以控制的是密切相关的。
二、控制论如何解释人类的行为模式?控制论通常应用于制定规划和控制系统来实现特定目标,这也可以适用于人类行为模式的解释。
控制论认为,对于人类行为来说,我们是一个遵循着特定模式的控制系统。
所以,人们的行为模式往往基于过去的行为来进行调整,不是完全不可控的。
换句话说,人的行为模式是由环境和历史所塑造的,进而指导其行为。
三、控制论如何解释人类思考方式?除此之外,控制论也能够解释人类的思考方式。
控制论指出,思考方式是与外部环境和个人意识的交互相关的。
换而言之,人的思考方式可以改变,可以受到不同的情绪、环境和他人的思考方式的影响。
所以,只有通过合理的规划和调整能够有效地控制人的思考模式。
总结综上所述,控制论是一种非常重要的理论,它不仅可以被广泛应用于制定规划和控制系统,同时也可以解释人类行为和思考方式等方面。
机器人和人工智能等技术的迅速发展也凸显了控制论在现代科学中的重要性。
正是因为控制论的存在,人们才能更好的控制其生活。
第三章控制论
例子
图中控制装置的输入为给定温度600℃与测量 元件测出的实际炉温之差,当这个温度差大于 规定的精度范围时, 控制装置发出控制, 缩小炉 温与设定温度600℃之间的差值。一旦炉温达 到所要求的精度范围, 控制装置停止控制,这 样炉温就被控制在600℃左右的精度范围内。
3、传递函数
简单的说就是输入输出的关系,即输入信号从系统的输入 端到输出端的变化方式。它通常用输出与输入之比来表示,有 时也用图形和表格。
控制论主要研究系统中普遍存在的共同行为方 式和被考察系统中展开的信息调节过程。
它与信息论不同,信息论在于研究信息的运动 规律和过程,而控制论则主要讨论系统如何取得信 息、处理信息并利用信息来调节自己得行为方式实 现系统所追求得的目标。
经典控制论——现代控制论——大系统 控制理论
研究大系统的结构方案、动方向上看,输入是从环境 到系统,输出是从系统到环境。
从原因和结果方面看,输入是原因,输出是结果。
联系:
输入输出是相对的 反馈机制说明输入输出是相互作用、相互转化的
例子
某加热炉,工业生产要求炉温必须恒定保持在600℃左右,精度范围为 ±1℃。可以将加热炉作为被控对象采用控制装置来构成一个自动 控制系统,控制加热炉的温度在600℃左右的精度范围内变化。系 统框图:
为控制论的产生和发展提供强有力的工具
统计数学:概率论、随机过程理论 统计力学:经典力学
2、生命科学为控制论的产生提供了可类比对象
从系统追求目的的行为方式看,任何系统在获取信息、处理信 息和利用信息来达到自己的控制目的上都是相似的。
3、数理逻辑学和计算机科学的形成是控制论产生的前奏
系统接收外界的刺激后,只要这个刺激量达到了系统作出应答 所必须的阈值它就会作出应答,否则它就完全不应答。
德勒兹 控制论
德勒兹控制论德勒兹控制论:揭示现实世界的秩序与混沌第一章:引言控制论是法国哲学家德勒兹与数学家古安巴德于20世纪50年代提出的理论,它试图解释和描述复杂系统中的秩序和混乱。
这一理论深刻地影响了许多学科领域,包括生物学、社会科学和工程学等。
本文旨在以人类视角,通过描述控制论的基本概念和应用,揭示现实世界中的秩序与混沌之间的关系。
第二章:控制论的基本概念2.1 自组织性控制论认为,复杂系统具有自组织性,即系统中的各个组成部分相互作用并自发地形成秩序。
这种自组织性可以在生物体中观察到,例如细胞的分化和组织的形成。
同样,在社会系统中,人们的行为和交互也会产生一种自组织的秩序。
2.2 反馈机制控制论中的另一个关键概念是反馈机制。
反馈机制是指系统对其输出进行监测和调整的过程。
正反馈会增强系统的变化,而负反馈则有助于维持系统的稳定。
这种反馈机制在生物体中起着重要的作用,例如体温的调节和免疫系统的功能。
在社会系统中,经济市场和政治系统也存在各种反馈机制。
第三章:控制论的应用3.1 生物系统中的控制论在生物学中,控制论提供了解释生物体内组织和器官如何自组织和自调节的框架。
例如,心脏如何控制血液的流动,大脑如何控制思维和行为等。
控制论的应用还可以帮助我们理解生物系统中的疾病和失调,例如癌症的发生和神经系统疾病。
3.2 社会系统中的控制论在社会科学中,控制论被用来分析社会系统的运行和变化。
例如,经济市场中的供求关系和价格调节可以用控制论的方法来解释。
政治系统中的权力和决策也可以通过控制论的视角来理解。
此外,控制论还可以应用于城市规划、交通系统和环境管理等领域。
第四章:结论控制论是一种揭示现实世界中秩序与混乱之间关系的重要理论。
通过自组织性和反馈机制的概念,控制论帮助我们理解复杂系统中的秩序和变化。
在生物学和社会科学等领域的应用中,控制论为我们提供了解释和预测现象的工具。
通过以人类视角描述控制论的基本概念和应用,我们可以更好地理解和应对现实世界中的复杂性。
控制论原理
控制论原理控制论原理是一种系统性的思维方式,它的出现为人类解决了许多复杂的问题,为各行各业提供了一种全新的思维模式。
控制论原理的核心是通过对系统的动态特性进行分析和控制,从而实现系统的稳定和优化。
控制论原理的应用范围非常广泛,涉及到工程、经济、管理、生物学等多个领域,对于提高系统的效率和性能具有重要意义。
在控制论原理中,系统是指由一组相互作用的部件组成的整体。
这些部件之间存在着相互作用和反馈,系统的行为是由这些部件之间的相互作用所决定的。
控制论原理通过对系统的结构和行为进行分析,找出系统的关键参数和影响因素,从而设计出合适的控制策略,实现对系统的控制和优化。
控制论原理的核心思想是贯穿整个系统,即系统的每个部分都可以通过控制来实现稳定和优化。
在工程领域,控制论原理被广泛应用于自动控制系统的设计和优化。
通过对系统的动态特性进行分析,设计出合适的控制器,实现对系统的稳定和性能的优化。
在经济和管理领域,控制论原理被应用于企业的运营管理和决策制定。
通过对企业内部和外部环境的分析,设计出合适的控制策略,实现对企业运营的稳定和优化。
控制论原理的应用还涉及到生物学领域。
生物系统是一种复杂的动态系统,通过对生物系统的分析和控制,可以实现对生物体的健康和生长的控制和优化。
控制论原理的应用还涉及到环境保护和资源管理等领域。
通过对环境和资源的分析和控制,可以实现对环境和资源的保护和合理利用。
总的来说,控制论原理是一种全新的思维方式,它为人类解决了许多复杂的问题,为各行各业提供了一种全新的思维模式。
控制论原理的应用范围非常广泛,涉及到工程、经济、管理、生物学等多个领域,对于提高系统的效率和性能具有重要意义。
掌握控制论原理,将有助于我们更好地理解和掌握复杂系统的运行规律,实现对系统的控制和优化。
控制论的理解
控制论的理解控制论是一种研究系统控制和调节的理论框架,它在各个领域都有广泛的应用。
本文将从控制论的角度出发,探讨其在不同领域的应用和意义。
一、控制论的基本概念控制论是一种研究系统控制和调节的理论框架,它的核心思想是通过对系统的输入和输出进行监测和调节,使系统能够达到预期的状态或目标。
控制论的基本概念包括反馈、控制器、传感器和执行器等。
二、控制论在工程领域的应用在工程领域,控制论被广泛应用于自动化控制系统中。
例如,在工业生产中,通过对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行监测和调节,可以实现生产过程的自动化控制,提高生产效率和产品质量。
三、控制论在交通领域的应用在交通领域,控制论被应用于交通信号灯的控制。
通过对交通流量进行实时监测,并根据监测结果调整信号灯的时序,可以实现交通流畅和拥堵缓解。
四、控制论在经济领域的应用在经济领域,控制论被应用于经济系统的调节和优化。
例如,在货币政策中,通过对货币供应量和利率等因素进行调控,可以实现经济的稳定和增长。
五、控制论在生物学领域的应用在生物学领域,控制论被应用于生物系统的调节和控制。
例如,在神经生物学中,通过对神经元的兴奋和抑制进行调节,可以实现神经系统的平衡和功能的正常运行。
六、控制论在社会科学领域的应用在社会科学领域,控制论被应用于社会系统的调节和管理。
例如,在城市规划中,通过对人口流动、资源分配等因素进行调控,可以实现城市的可持续发展和社会的和谐稳定。
七、控制论的意义和挑战控制论的应用使得各个领域的系统能够更加高效地运行和管理,提高了生产效率和资源利用率。
然而,控制论的应用也面临着一些挑战,例如系统的复杂性和不确定性,需要不断改进和创新控制方法和技术。
控制论作为一种研究系统控制和调节的理论框架,在各个领域都有广泛的应用和意义。
通过对系统的输入和输出进行监测和调节,可以实现系统的稳定和优化,提高生产效率和资源利用率。
控制论的应用不仅在工程领域有重要意义,也在交通、经济、生物学和社会科学等领域发挥着重要作用。
控制论理论
控制论理论2.1.1 控制、行为与目的控制论“既是机器中又是动物中的控制和通讯理论的整个领域”。
就是说,控制论作为一种方法,为人们处理活的组织、多变量的各种复杂问题,提供了强有力的工具。
控制论中最重要的内容是控制。
控制是“为了‘改善’某个或某些对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为荃础而造出的,加于该对象上的作用。
”这个定义表明,控制作为一种科学概念,从经济管理上看,可以理解为管理作用,其中包含着竹理者与被管理者的控制机制。
进而维纳和别格罗等人又得出了一个重要的结论:人的“随意活动中的一个极端重要的因素就是控制工程师们所谓的反馈作用。
”就是说,从结构上看,技术系统与生物系统都具有反馈回路,表现在功能上则是它们都有自动调节与控制的功能控制具有合目的性,为了实现其目的,控制一般是通过调节器对一些数据进行选择取舍,不断校正动作而实现其目标值。
因此,控制的实质是通过使用反馈原则来达到目的的控制的内容,则是把被控制的客体引入符合这一目的状态的过程。
“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。
”这集中说明了目的与反馈、行为的关系,从结构上看技术系统与生物系统都具有反馈回路,表现在功能土则是它们都有自动调节与控制的功能。
就是说,机器与生物一般都是通过负反馈来达到控制的目的。
由此可以直观地说,控制就是指施控主体对受控客体的一种能动作用,这种作用能够使得受控客体根据施控主体的预定目标而动作,并最终达到这一目标。
从经济管理的角度上看,控制、反馈、目的、行为,都是经济管理过程中必不可少的重要环节。
2.1.2 控制系统与控制论系统控制作为一种作用,至少要有作用者(即施控主体)与被作用者(即施控客体),以及将作用由作用者传递到受作用者的传递者这三个必要的元素由于系统是由一些相互制约、相互作用的元素构成,并具有整体的功能和综合行为的统一体,所以,上述三种元素就组成了相对于某种环境而具有控制功能与行为的控制系统,如图2-1所示:图2-1 控制系统由图2-1可知,不仅施控者作用于受控者,而且受控者也可以反作用于施控者,前种作用是控制作用,后种作用是反馈作用。
维纳《控制论》
信息保真律是指在信 息传递过程中,信息 的内容保持不变,但 信息的表达方式可能 会发生变化。
信息通道定律是指信 息传递的速度和效率 受到信息通道的限制 。
信息守恒定律是指信 息的总量在传递过程 中保持不变。
信息传递的方式与途径
1
信息传递的方式包括直接传递和间接传递。
2
直接传递是指信息发送者和接收者之间直接进 行信息交流,如面对面交流、电话通信等。
3
间接传递是指信息发送者和接收者之间通过中 介进行信息交流,如通过邮件、社交媒体等渠 道进行信息传递。
信息传递在控制中的作用
信息传递是控制论的核心概念之一,它在控制系 统中扮演着至关重要的角色。
信息传递还可以帮助实现前馈控制,即通过预测 未来的变化来提前调整系统的输入,以避免系统 受到未来的干扰和影响。
稳定性分析方法
采用Lyapunov方法、Razumikhin方法等,分析系统的稳定性。
稳定性与控制器设计
根据系统性能要求,设计合适的控制器,以实现系统的稳定控制。
控制系统的优化与设计
系统性能指标
设定系统性能指标,如超调量、调节时间等 。
优化算法
采用遗传算法、粒子群算法等,实现控制系统优化 设计。
控制器优化
维纳的控制论思想在机器人控 制方面也有广泛应用。通过反 馈和调节机制,机器人能够实 现对目标物体的精确跟踪和控 制。
在航天工程中,维纳的控制论 思想被广泛应用于航天器的姿 态控制、轨道控制等方面。通 过反馈和调节机制,实现对航 天器的高精度控制。
维纳控制论思想在其他领域的应用
经济领域
维纳的控制论思想在经济领域也有广泛应 用,如经济系统的预测和控制、政策制定 等。通过建立经济系统的数学模型,运用 反馈和调节机制,实现对经济系统的有效 控制。
控制论与博弈论的关系
控制论与博弈论的关系
控制论与博弈论是两个独立但又相互关联的理论体系,它们在多个领域中都发挥着重要作用。
控制论主要研究如何通过调整系统内部的控制机制来达到预期的目标,而博弈论则探讨在竞争或合作中参与者如何做出最优决策。
首先,控制论的核心思想是通过调节系统的输入和输出来维持系统的稳定或实现特定的目标。
在控制论中,系统通常被看作是一个由多个相互关联的部分组成的整体,这些部分通过一定的规则和机制相互作用。
控制论的目标是设计一个合适的控制策略,使得系统能够对外界干扰或内部变化做出响应,从而保持系统的稳定性和性能。
而博弈论则主要关注在竞争或合作中参与者如何做出最优决策。
博弈论认为,参与者的决策会相互影响,因此每个参与者都需要考虑其他参与者的可能行为来做出最优选择。
博弈论提供了一系列分析工具和方法,帮助参与者预测和评估不同策略的效果,并选择最优策略。
尽管控制论和博弈论看似不同,但它们在实际应用中经常相互交织。
例如,在经济学中,控制论可以用于分析货币政策的制定和实施,而博弈论则可以用于研究市场竞争和合作中的策略选择。
在工程领域,控制论可以用于设计自动化系统,而博弈论则可以用于分析多智能体系统的协同和竞争行为。
总之,控制论和博弈论是两个相互关联的理论体系,它们在不同领域中都有广泛的应用。
通过深入研究和理解这两个理论体系,我们可以更好地理解和应对复杂系统中的挑战和问题。
第4章 控制论
(5)先导(向前移位)算子,记为E,
设输入x的可能取值集合为{x1,x2…..xn……},输出yi等于输入xi+1,即:
yi=xi+1=E xi,,i=1,2,3….
则称变换算子T=E为先导算子或者向前移位算子;
(6)回倒(向后移位)算子,记为E-1,设输入x的可能取值集合为{x1,x2…..xn……},输出yi等于输入xi-1,即:
计划商品
第二种闭环控制,指能够根据输出的反馈信息不断地修正输入的控制体系,使被控对象趋近既定目标,从而达到控制目的
第三种:组合控制模式是由开环控制与闭环控制结合而成的
第四种:组合衰减控制在组合控制模型基础上改进而成,即去掉各小反馈回路中的直接反馈,改为经过衰减控制器的反馈,目的是压制一部份小回路的自调节信号,加大反馈回路的信号强度,提高决策机构对整个系统的控制能力。
4.幂算子
设n为正整数,算子T的n次幂Tn按递推公式定义如下:
T2x=T(Tx)
Tnx=T(Tn-1x)n=2,3,4……..
5.逆算子
若存在算子T与S,它们满足条件
Y=TX且X=SY
则称算子S为算子T的逆算子,
记为S=T-1
如设X和Y为N维向量,A为n×n矩阵,且A的逆矩阵A-1存在,则当Y=AX时,必有X= A-1Y。
补偿调节的特点:在依据控制目标制定控制指令的同时,实时地监测外部干扰,计算为抵消可能造成的影响所需要的控制作用,并反映在控制指令中,通过控制对干扰的作用进行补偿。
定义7反馈与反馈调节的定义:
反馈:把系统受上一步控制而产生的效果(输出)作为决定对系统下一步如何控制(输入)的依据,这种行为或策略称为反馈。
控制论(Cybernetics)
控制论(Cybernetics)控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。
它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。
它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程,探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制,从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。
控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明,控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。
控制论一词Cybernetics,来自希腊语,愿意为掌舵术,包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义,维纳以它作为自己创立的一门新学科的名称,正是取它能够避免过分偏于哪一方面,“不能符合这个领域的未来发展”和“纪念关于反馈机构的第一篇重要论文”的意思。
控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。
但是,控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特.维纳的名字联系在一起的。
维纳少年时是一位天才的神童,他11岁上大学,学数学,但喜爱物理、无线电、生物和哲学,14岁考进哈佛大学研究生院学动物学,后又去学哲学,18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。
1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。
正是多钟学科在他头脑里的汇合,才结出了控制论这颗综合之果。
维纳在1919年研究勒贝格积分时,就从统计物理方面萌发了控制论思想。
第二次世界大战期间,他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作,提出了负反馈概念,应用了功能模拟法,对控制论的诞生起了决定性的作用。
1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了《行为、目的和目的论》的论文,从反馈角度研究了目的性行为,找出了神经系统和自动机之间的一致性。
这是第一篇关于控制论的论文。
这时,神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。
控制论
控制论的最基本的或核心的概念是控创。
而所谓控制就是施控主体对受控客体的一种能动作用,这种作用能够使受控客体根据施控主体的预定目标而动作,并最终达到这一目标。
显然,若把施控(系统的输入)看作原因。
把受控(系统受输入影响的行为.变化)看作结果,那么,施控与受控或输入与输出就是—种因果关系,是一种原因对结果的决定作用。
我们在§1讲过,现实世界的因果联系是复杂多变的,即在因与果之间存在着多种可能性。
单一的因决定单一的果,只是一种最简单的因果关系。
控制的作用在于从多种可能的因中给出某种因(输入或施控),以便从多种可能的果(输出,响应)中得到所预期的果(目标.目的等)。
可见,第一。
控制是以复杂的因果关系。
以‚可能性空间‛(因与果多种可能性的联系的集合)的存在为前提的;第二,控制必须有预期的风果,即控制必须有目的.有目标;第三,为了实现预期的果,必须从多种可能的因中选择出能实现目的的因,并主动地输入这种因以促使目的的实现。
这就是控制思想的因果分析。
要实现有目的的控制,需要反馈特别是信息反馈这种施控手段。
它是将系统输出信息的一部分再反送到系统输入端,这显然是一种互为因果的循环过程,相当于泛系自激因果系统。
其中正反馈闭环即自生或自励系统。
负反馈即自克系统。
在经典控制论中,研究输入与输出的关系往往采用传递函数方读(简称传函方法)。
对于单输入与单输出的静态系统(不随时间变化),传递函数是一种比例关系y=00b x a ⎛⎫ ⎪⎝⎭即单输入X 经过比例系数的值00b a 的变换而得到输出值y ;对于有反馈控制的静态系统,若由输入X 到输出Y 的传函是1f ,由输出Y 反馈到输入端的传函是2f 。
则整个反馈控制系统的传函即1121f f f +如图7一7所示),而对于一般动态系统,传函是在零初始条件下,系统的输入与输出的拉氏变换之比:w (S )=()()y s x s 。
从泛系因果观上看。
传递函数相当子一种泛导。
控制论及应用范围
控制论及应用范围控制论(Cybernetics)是一门研究控制、通信和自我调节系统的理论。
它源于20世纪中期的多个学科交叉,并由数学家诺伯特·维纳在1948年首次提出。
控制论的核心思想是通过建立和维持一个系统的稳定状态,控制其输入、输出和行为,以实现所期望的目标。
控制论广泛应用于各个领域,包括工程、生物学、经济学、组织管理等。
本文将探讨控制论的基本概念和应用范围。
控制论的基本概念包括系统、反馈、稳定性和调节。
系统是指由一组相互关联及相互作用的元素组成的整体,这些元素通过输入和输出之间的反馈机制进行相互调节。
反馈是指采集系统输出信息,并将其作为输入信息的一部分再次输入系统,以实现反馈修正的过程。
稳定性是系统状态保持不变的能力,即使受到外界扰动。
调节是指通过反馈机制对系统进行调整,以使其达到期望的状态或目标。
控制论的应用范围涵盖了多个领域。
在工程领域,控制论广泛应用于自动化控制系统的设计和优化。
自动化控制系统使用传感器来采集信息,并通过执行器对工业过程进行控制和调节,以使其达到稳定工作状态。
例如,工业生产线上的机器人系统可以通过控制论的方法实现自动调整和优化,提高生产效率和质量。
在生物学领域,控制论可应用于生物系统的研究和分析。
生物系统是复杂的,包括神经系统、进化系统和生态系统等。
控制论可以揭示这些生物系统内部关系和作用机制,并通过建立数学模型和仿真实验来研究和分析生物系统的稳定性和调节能力。
例如,在神经科学中,控制论可以帮助理解大脑的信息处理和行为控制机制。
在经济学领域,控制论被应用于分析和优化经济系统的运行。
经济系统是复杂的,包括市场、企业和个体等因素。
控制论可以用于研究市场供需关系、经济波动和经济政策的效果等。
通过建立经济模型和应用控制论的方法,可以帮助预测经济发展趋势、制定有效的市场调控政策,并优化资源配置和经济增长。
在组织管理领域,控制论广泛用于组织的建模和优化。
组织是一个包含各种部门和协同工作的复杂系统。
控制论原理
控制论原理
控制论原理是一种描述和分析动态系统行为的理论框架。
它主要关注如何设计和实现系统的控制策略,以使系统能够达到预期的目标。
控制论原理的核心思想是通过观察系统的状态变量,并采取相应的控制策略来调节系统的行为,使其达到期望的状态或性能。
它通常涉及以下几个关键概念:
1.系统模型:控制论原理首先需要建立系统的数学模型,以描述系统的动态行为。
这可以是一组方程或差分方程,描述系统的输入、输出和状态之间的关系。
2.反馈控制:控制论原理强调使用反馈控制来调节系统的行为。
反馈控制是通过测量系统的输出,并与期望的输出进行比较,然后根据比较结果来调整系统的输入或控制策略。
3.控制器设计:基于系统模型和反馈控制原理,控制论原理提供了一些方法和技术来设计控制器。
这些方法可以是经典控制方法,如比例积分微分(PID)控制器,也可以是现代控制方法,如状态反馈控制或最优控制。
4. 系统性能评估:控制论原理还提供了一些指标和方法来评估系统的性能。
这些指标可以是稳定性、收敛性、鲁棒性、鲁棒性等,以确保系统在各种不确定性和干扰下仍能正常运行。
控制论原理广泛应用于工程、经济、生物学和社会科学等领域,用于设计和优化各种系统,如自动控制系统、工业过程控制、交通流控制、经济调控等。
控制论 基础李训经
控制论基础李训经1. 引言控制论是一种研究系统控制和模型建立的理论框架。
它的核心思想是通过对系统的测量和反馈,实现对系统行为的调节和控制。
控制论的理论基础由许多学者贡献,其中李训经是其中一位重要的学者。
本文将介绍控制论的基本概念和李训经对控制论的贡献。
2. 控制论的基本概念控制论是一种研究系统控制的理论框架,它的基本概念包括系统、控制器、传感器和执行器等。
系统是指需要被控制和调节的对象,控制器是对系统进行控制和调节的设备,传感器用于测量系统的状态,执行器用于执行控制命令。
控制论的关键概念是反馈,即通过测量系统的输出并与预期输出进行比较,从而调节控制器的输出。
通过不断的反馈和调节,控制论可以使系统达到期望的状态和行为。
3. 李训经对控制论的贡献李训经是控制论的重要学者之一,他对控制论做出了重要的贡献。
李训经提出了一种被称为“李氏控制”的控制论模型,该模型通过建立数学模型描述系统的行为,并通过优化控制来达到最优性能。
李训经的控制论模型将系统的状态和行为表示为数学方程,通过求解这些方程,可以得到系统的最优控制策略。
李训经提出的最优控制方法可以用于解决各种实际问题,如工业过程控制、机器人控制、交通流量控制等。
4. 李氏控制模型的基本原理李训经的控制论模型基于最优控制理论,其基本原理包括动态规划和变分法。
动态规划是一种通过将问题分解为子问题,再逐步求解的方法。
变分法是一种通过对函数进行变分,求解最小值或最大值的方法。
李训经的控制论模型将系统的行为表示为由状态变量和控制变量组成的数学方程。
通过使用动态规划和变分法,可以求解这些方程并得到最优控制策略。
李氏控制模型在解决实际问题时,可以考虑到系统的约束条件和性能指标,从而得到最优的控制策略。
5. 应用案例控制论的应用广泛,可以用于解决各种实际问题。
以下是一些应用案例:5.1 工业过程控制工业过程控制是控制论的一个重要应用领域,可以用于控制生产过程中的生产线和设备。
控制论与现代控制技术
控制论与现代控制技术控制论是指通过对系统运作的观察和分析,提出对这个系统进行控制的方法和技术。
这一理论的发展源自于20世纪初期的自动化技术的迅猛发展,当时人们开始利用机器来自动控制生产,这就需要引入一套系统性的方法来帮助人们控制和管理机器的运作。
随着时间的推移,控制论进一步发展到了一个更为广泛的领域,即现代控制技术。
在现代工业、交通、医疗、政府管理等各个领域,都需要运用现代控制技术来提高效率、降低成本、提高品质、加强安全等。
现代控制技术主要包括什么?首先,它涉及到对控制方法和技术的研究和发展。
这个领域有很多学科和领域,包括控制工程、自动化理论、机器人技术、人机交互等等。
其次,它涉及到对控制系统进行设计和制造。
这方面的技术已经非常成熟,包括各种传感器、执行器、控制器等等。
最后,现代控制技术还包括对控制系统运作的评估和优化。
这一领域包括各种算法、模型、仿真工具等等。
控制论的核心思想是:控制系统应该是一个反馈系统,即从系统输出的反馈信号中得到信息,来调节系统输入,使系统输出达到一个预定的目标。
简而言之,就是“调节略微偏离目标的系统,让它逐渐走向正确的方向”。
控制系统的基本组成部分包括输入、输出、控制器和环境。
输入是指对系统的控制,而输出是指对系统的监测和反馈。
控制器则是控制输入输出之间的相互作用。
环境是指系统所处的外部环境,包括变化的条件和参数等等。
现代控制技术在许多领域都有应用。
例如,在工业领域中,现代控制技术可以帮助工厂调节原材料和生产流程,以便使成品质量、生产率和效率得到最大限度的提高。
反过来,现代控制技术也可以帮助消费者控制他们的产品和工具。
在国防领域,现代控制技术被广泛应用于各种导弹系统、无人机、虚拟仿真等等。
在交通运输领域,现代控制技术可以帮助地铁、飞机、火车和汽车运行更加安全和高效。
总之,现代控制技术是一个非常广泛、多样和逐渐成熟的领域。
在未来,这个领域还将得到进一步发展和创新,带动各个领域的发展和进步。
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关键词:
信息、通信、控制、反馈。
控制论的三个基本部分
1、信息论
2、自动控制系统的理论
3、自动快速电子计算机的理论
控制论的一般思维方法
预期 目标
+
-
控制 机构
控制 对象
输出
反馈通道
控制论系统的的主要特征
一、要有预定的稳定状态 二、从外部环境到系统内部有一种信息的传递 三、有专门用来校正的装置 四、内部具有自动调节功能
内容:控制论系统 讲解:史鹏博
控制论:Cybernetics
原意为“操舵术”,掌舵者。
[saibə:netiks]源自希腊文
控制理论:control theory
控制论
控制论是美国犹太人诺伯特·维纳在二战期间创立的一种理论,他摒弃了 狭隘的专业分工,将各门学科相互渗透、找到了机器和生命机体之间的共同 点——信息变换过程,形成了一门既包括机器、又包括生命机体的统一的普 遍理论——控制论,其目的是解决“既是机器中又是活的机体中的控制和通 讯的问题。
控制论的酝酿与发展
诺伯特·维纳 诺伯特 维纳(Norbert Wiener) 维纳 )
美国数学家,控制论的创始人。维纳1894年 11月26日生于密苏里州的哥伦比亚,1964年3月18 11 26 1964 3 18 日卒于斯德哥尔摩。
一、战争的实践需要
计算机设计,防空火炮自动控制装置的理论,通信 与信息理论,神经心理学
输入和输出
传播的一般过程
信源
信号
传者 信号 (发送器)
信号
受者 (接收者)
信宿
噪音
有反馈存在的闭环控制系统
信号 信号 信号 信息
信源
编码
信道
接收
解码)
信宿
干扰
反馈
二、中国之行 1935.8~1936.5
李郁 电网络和滤波器研究
三、发展 《人与人的用处——控制论与社会》(1950)出版
控制论的基本概念之于传播学的意义
信息之于传播学的意义
申农《通讯的数学理论》 (1948) 维纳《人有人的用处——控制论与社会》(1950)
反馈之余传播学的意义
正反馈、负反馈——真反馈、假反馈
标志: 诺伯特·维纳 《控制论或关于在动物和机 器中控制和通讯的科学》(1948)
核心内容
无论自动机器,还是神经系统、生命系统、以至 经济系统、社会系统,撇开各自的质态特点,都可以看 做是一个自动控制系统。在这类系统中有专门的调解装 置来控制系统的运转,维持自身的稳定和系统的目的功 能。控制机构发出指令,作为控制信息传递到系统的各 个部分(即控制对象)中去,由它们按指令执行之后再 把执行的情况作为反馈信息输送回来,并作为决定下一 步调整控的依据。