控制论的基本思想是什么,维纳的控制论模型是什么

小编:bj03

控制论的基本思想是什么

在控制论中,“控制”的定义是:为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用,就叫作控制。

由此可见,控制的基础是信息,一切信息传递都是为了控制,进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗地说,信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到制约的作用,以达到预定的目的。

维纳的控制论模型是什么

维纳对科学发展所作出的最大贡献,是创立控制论。这是一门以数学为纽带,把研究自动调节、通信工程、计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学和病理学等学科共同关心的共性问题联系起来而形成的边缘学科。

1947年10月,维纳写出划时代的著作《控制论》,1948年出版后,立即风行世界。维纳的深刻思想引起了人们的极大重视。它揭示了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律;为现代科学技术研究提供了崭新的科学方法;它从多方面突破了传统思想的束缚,有力地促进了现代科学思维方式和当代哲学观念的一系列变革。

现在,控制论已有了许多重大发展,但维纳用吉布斯统计力学处理某些数学模型的思想仍处于中心地位。他定义控制论为:“设有两个状态变量,其中一个是能由我们进行调节的,而另一个则不能控制。这时我们面临的问题是如何根据那个不可控制变量从过去到现在的信息来适当地确定可以调节的变量的最优值,以实现对于我们最为合适、最有利的状态。”

控制论的核心问题是什么

  1、控制论的核心思想是 反馈 ,即通过测量过程的当前输出,把它与设计者要求的过程设定值相比较,当两者存在偏差时,控制器按预先设计好的控制策略,计算并求出控制信号,驱动过程输出向期望值运动。

  2、当遇到复杂的实际系统时,往往不能直接推导出准确的数学模型,而必须利用系统的输入和输出数据做“反演”,由此形成了系统辨识理论。

  3、一旦建立了一个过程的模型,控制设计本质上就是信息的变换和处理。

控制论的理解

01

控制论

诺伯特· 维纳 提出的 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一般规律的科学,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,综合研究各类系统( 动物、人类和机器 )的控制、信息交换、反馈调节的科学,着重于研究过程中的数学关系。

控制论是跨及人类工程学、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。 

02

动态系统

动态系统的状态变量随时间有明显的变化,是时间的函数;系统状况可以由其状态变量随时间变化的信息(数据)来描述。

动态系统和系统的运动是两个不同的概念。运动是系统的基本属性,一切系统,包括静态系统,都是在不断地运动之中。唯有系统在运动中状态随时间而发生明显变化的,才是动态系统。 

03

什么是控制

在控制论中,“控制”的定义是:为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用,就叫作控制。

控制的基础是信息,一切 信息传递 都是为了控制,进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。

04

控制系统要有什么

第一、要有一个预定的稳定状态或 平衡状态 。例如, 速度控制系统 中,速度的给定值就是预定的稳定状态。

第二、要有从外部环境到系统内部的信息 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,就是一种从外部传递到系统内部的信息。

第三、这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制 蒸汽机 的进汽阀门升降装置。

第四、这种系统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定,内部都具有自动调节的机制,换言之,控制系统都是一种 动态系统 。

05

控制论特点

与研究物质结构和能量转换的 传统科学 不同,控制论研究系统的信息变换和控制过程。

一般系统 具有质料、能量和信息三个要素,但控制论只把质料和能量看作系统工作的必要前提,并不追究系统是用什么质料构造的,能量是如何转换的,而是着眼于信息方面,研究系统的行为方式。

控制论也可认为是一种“机器理论”,但它所关注的不是物件而是动作方式。可以进一步说,控制论是以现实的(电子的、机械的、神经的或经济的)机器为原型,研究“一切可能的机器”──一切物质动态系统的功能,揭示它们在行为方式方面的一般规律。因此,与那些只研究特定的物态系统,揭示某一领域具体规律的专门科学相比较,控制论是一门带有普遍性的 横断科学 。

06

应用思维与方法论

一般情况下,我们做事都是因果论,是线性的,我打你,你疼。我打你是原因,你疼是结果。而控制论的思维是,我知道你疼,所以我才打你,而我打你就是为了让你疼的。控制的思维是环形的(闭环)。

所以这给我分析别人的行为模式,甚至打破别人的行为模式提供了一种思路。

比如一个人总是迟到,你可以说因为这个人没有时间意识,总是拖延,那么现在换一个思维,用控制论,去思考,他迟到,他是因为他对迟到这件事的预期:他知道这件事迟到他不会有什么大不了的代价,所以还告诉他,你下次再迟到罚款一千元,估计他就得掂量掂量了。某个人的做某件事是为了达到某种目的,所以要改变某个人的行为模式,就要改变他对某种行为后果的预期。这就是控制论的方法论。

参考文件

《 控制论 》

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