(2.3.1)--系统工程原理chapter1-老三论.pdf

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1、一一、控制论、控制论 1948 年，美国学者维纳年，美国学者维纳控制论控制论 关于动物与机器中控制关于动物与机器中控制与通信的科学与通信的科学一书出版，宣布了控制论的诞生。一书出版，宣布了控制论的诞生。两个基本观点两个基本观点：（1）一切系统都是控制系统一切系统都是控制系统。一个系统一定有它的特定的输出。一个系统一定有它的特定的输出功能，而要具有这种输出功能，必须有相应的一套控制机制。控制必功能，而要具有这种输出功能，必须有相应的一套控制机制。控制必须要有目标，没有目标则无所谓控制，通过一系列有目的的行为及反须要有目标，没有目标则无所谓控制，通过一系列有目的的行为及反馈使得系统受到控制。馈使得

2、系统受到控制。（2）一切系统都是信息系统一切系统都是信息系统。控制的过程也可以说是信息运动。控制的过程也可以说是信息运动的过程，无论是机器还是生物，在构成控制系统的前提下，都存在着的过程，无论是机器还是生物，在构成控制系统的前提下，都存在着对信息的接收、存取和加工的过程。对信息的接收、存取和加工的过程。人们根据维纳的定义形成的比较普人们根据维纳的定义形成的比较普遍的看法是：遍的看法是：“控制论是以研控制论是以研究各种系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。究各种系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。”因此，控制论因此，控制论为系统工程实践中对各种系统采取有效的控制策略提供了基础理论为系统工程

3、实践中对各种系统采取有效的控制策略提供了基础理论和方法。和方法。控制论的发展经过了三个时期。控制论的发展经过了三个时期。（1）1940s 至至 1950s，经典控制理论时期。主要研究对象是，经典控制理论时期。主要研究对象是单单因素控制系统因素控制系统，重点是反馈控制，借以实现的工具是各种各样的自动，重点是反馈控制，借以实现的工具是各种各样的自动调节器（如用自动调节器控制锅炉水位，用伺服机构调调节器（如用自动调节器控制锅炉水位，用伺服机构调节节火箭喷管火箭喷管）。）。火箭尾喷管火箭尾喷管（2）1960s，现代控制理论时期。随着导弹系统、人造卫星等，现代控制理论时期。随着导弹系统、人造卫星等的发展

4、，出现了多输入、多输出，高精度和参数时变系统的分析和的发展，出现了多输入、多输出，高精度和参数时变系统的分析和设设计问题。该时期的主要研究对象是计问题。该时期的主要研究对象是多因素控制系统多因素控制系统，重点是实现，重点是实现“最最优控制优控制”，借助工具是计算机。，借助工具是计算机。（3）1970s 及以后，大系统控制时期。此时，主要研究对象是及以后，大系统控制时期。此时，主要研究对象是因素众多的大系统，重点是因素众多的大系统，重点是大系统多级递阶控制大系统多级递阶控制，借助的工具是计算，借助的工具是计算机网络和智能机器，应用领域机网络和智能机器，应用领域扩展到了扩展到了社会系统、经济系统、

5、生态系社会系统、经济系统、生态系统、管理系统和环境系统等。统、管理系统和环境系统等。总而言之，总而言之，控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋势，控制系统的稳定或变化方向，揭示不同系统的共同控制规律，使势，控制系统的稳定或变化方向，揭示不同系统的共同控制规律，使得系统按预定目标运行的技术科学得系统按预定目标运行的技术科学。二二、信息论、信息论 客观世界是由物质、信息和能量三大要素组成的，任何系统的运客观世界是由物质、信息和能量三大要素组成的，任何系统的运行都离不开信息的传递和交换。信息论是研究信息的采集、度量、传行都离不开信息的传递和交换。

6、信息论是研究信息的采集、度量、传输、识别和处理的一般规律的新兴学科，是系统工程的理论基础之一。输、识别和处理的一般规律的新兴学科，是系统工程的理论基础之一。现在信息论已远远超过了通信的范围，在经济、管理和社会的各个领现在信息论已远远超过了通信的范围，在经济、管理和社会的各个领域的系统问题都包含信息。域的系统问题都包含信息。例如，在机械加工系统的例如，在机械加工系统的“三流三流”运动中，信息流极为重要。运动中，信息流极为重要。信息系统（加工任务、方法、工件质量）刀具、量具等原材料坯料输送装夹加工检验产品电能机械能信息能量物质 机械加工系统的机械加工系统的“三流三流”运动示意图运动示意图 信息论的

7、意义在于，指示了系统的信息过程和信息联系，有利于信息论的意义在于，指示了系统的信息过程和信息联系，有利于系统的管理、沟通和决策的科学化。信息论强调系统的管理、沟通和决策的科学化。信息论强调从信息方法的角度对从信息方法的角度对系统进行研究，包括三个要点：系统进行研究，包括三个要点：（1）系统过程实质上是一个使模糊的用户需求逐步清晰，使产）系统过程实质上是一个使模糊的用户需求逐步清晰，使产品的信息含量逐渐增高的过程，最终品的信息含量逐渐增高的过程，最终产品可看作是信息的物质表现产品可看作是信息的物质表现。（2）系统过程中的）系统过程中的信息是系统中与硬件设备等同样重要的资源信息是系统中与硬件设备等

8、同样重要的资源，如同能量一样是驱动系统运行的重要驱动源。如同能量一样是驱动系统运行的重要驱动源。（3）信息是连接系统各要素，从而使系统协调高效运行的纽带信息是连接系统各要素，从而使系统协调高效运行的纽带。因而，需要提高系统的信息获取、加工和处理能力，建立起与系统功因而，需要提高系统的信息获取、加工和处理能力，建立起与系统功能相适应的信息系统。能相适应的信息系统。一、系统论一、系统论 系统论指出，复杂事物功能远大于某个组成因果链中各个环节的系统论指出，复杂事物功能远大于某个组成因果链中各个环节的简单总和，认为一切生命都处于积极的简单总和，认为一切生命都处于积极的运动状态，有机体作为一个系运动状态，有机体作为一个系统能够保持动态稳定是系统向环境充分开放，获得物质、信息、能量统能够保持动态稳定是系统向环境充分开放，获得物质、信息、能量交换的结果。交换的结果。系统论让人们认识到了整体与局部、局部与局部、系统本身与外系统论让人们认识到了整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、相互影响和制约的关系，以及系统的目的性、部环境之间互为依存、相互影响和制约的关系，以及系统的目的性、动态性、有序性三大基本特征。动态性、有序性三大基本特征。