通用技術(shù)關(guān)于系統(tǒng)與控制的若干問題

關(guān)于系統(tǒng)與控制的若干問題

浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系2023/7/32浙江大學(xué)ZhejiangUniversitySystem關(guān)于系統(tǒng)無處不在的系統(tǒng)系統(tǒng)在哪里？1945年奧地利理論生物學(xué)家貝塔朗菲（L.Bertalanffy）發(fā)表《一般系統(tǒng)論》，描述了系統(tǒng)的各種性質(zhì)，卻沒有回答這個問題?！拔宜脊饰以凇保ǖ芽?，法國哲學(xué)家）系統(tǒng)就是你所關(guān)注的對象系統(tǒng)是“客觀存在”還是“主觀想象”？對于同樣的事物，當(dāng)你的關(guān)注點(diǎn)不同時，代表不同的系統(tǒng)例：射擊運(yùn)動例：自動取款機(jī)2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity3槍械設(shè)計師：槍械本身射擊運(yùn)動員：槍械、靶子、場地比賽組織者：運(yùn)動員、觀眾、后勤系統(tǒng)是什么？制造商：取款機(jī)本身取款人：取款機(jī)、錢款、場所銀行：取款人、場地、維護(hù)系統(tǒng)是什么？系統(tǒng)是有結(jié)構(gòu)的怎樣定義一個系統(tǒng)？定義1：“系統(tǒng)之外”——系統(tǒng)所處的環(huán)境定義2：系統(tǒng)的組成成分定義3：組成成分之間的相互關(guān)系研究“系統(tǒng)”的理由：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)系統(tǒng)的層次性（嵌套結(jié)構(gòu)）系統(tǒng)的組成成分可以是另一個系統(tǒng)（子系統(tǒng)）。不同層次的系統(tǒng)可以有不同的結(jié)構(gòu)。2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity4環(huán)境：銀河系成分：九大行星＋小行星帶關(guān)系：萬有引力造成的軌道定義太陽系石墨金剛石每個地區(qū)的氣候組成局部子系統(tǒng)整體和局部氣候系統(tǒng)特點(diǎn)不同中國的氣候系統(tǒng)系統(tǒng)是有結(jié)構(gòu)的同構(gòu)系統(tǒng)和模型仿真結(jié)構(gòu)相同的系統(tǒng)（同構(gòu)系統(tǒng)）具有同樣的性質(zhì)。因此，可用廉價的（同構(gòu)）模型來研究真實(shí)系統(tǒng)。例：水塔放水電容放電2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity5Vt水塔龍頭RCV水位一般系統(tǒng)的分類系統(tǒng)和環(huán)境的關(guān)系開放系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境之間存在物質(zhì)、能量或信息交換。開放系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)始終處于變動和不平衡發(fā)展中。例：企業(yè)運(yùn)營系統(tǒng)封閉系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境之間不存在物質(zhì)、能量或信息交換。封閉系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)趨向于均勻和無序。例：咖啡調(diào)飲開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換例：從開放經(jīng)濟(jì)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity6封閉系統(tǒng)：咖啡＋奶隨著時間的流逝，咖啡與牛奶將自動混合均勻循環(huán)經(jīng)濟(jì)：從開放系統(tǒng)到封閉系統(tǒng)的必然選擇當(dāng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模相對于地球生態(tài)系統(tǒng)而言十分有限的情況下，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是開放的。從系統(tǒng)外獲得物質(zhì)和能量的輸入并將系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的廢棄物排放到環(huán)境中去。當(dāng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)擴(kuò)張到與地球生態(tài)系統(tǒng)的邊界幾近重合的時候，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)嬗變?yōu)榉忾]系統(tǒng)，不再擁有可以輸入資源和排放廢物的“外部”環(huán)境。一般系統(tǒng)的分類系統(tǒng)和時間的關(guān)系靜態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)對外界作用的反應(yīng)瞬間完成。動態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)對外界作用的反應(yīng)需要一個過渡過程。多姿多彩的動態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)和不穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)：系統(tǒng)狀態(tài)無法穩(wěn)定。規(guī)則系統(tǒng)和混沌系統(tǒng)混沌系統(tǒng)：系統(tǒng)對微小的變化非常敏感?？赡嫦到y(tǒng)和耗散系統(tǒng)耗散系統(tǒng)：系統(tǒng)在外界作用下成分或結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆改變。2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity7靜態(tài)系統(tǒng)：城市自來水外界作用：使用者動作系統(tǒng)反應(yīng)：水流量大小穩(wěn)定系統(tǒng)不穩(wěn)定系統(tǒng)

典型的混沌系統(tǒng)：氣候在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美國得克薩斯州產(chǎn)生一場龍卷風(fēng)。—《蝴蝶效應(yīng)》雞蛋：一個耗散系統(tǒng)孵雞蛋的過程，體現(xiàn)了系統(tǒng)從無序到有序的不可逆轉(zhuǎn)變。一般系統(tǒng)的分類系統(tǒng)成分之間的關(guān)系單調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)成分之間的作用是單向的。遞歸系統(tǒng)系統(tǒng)成分之間的作用是雙向的。復(fù)雜系統(tǒng)自組織系統(tǒng)系統(tǒng)通過自身的演化而形成新的結(jié)構(gòu)和功能。自適應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)修正自己的特性以適應(yīng)環(huán)境的變化。2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity8控制器執(zhí)行器對象控制器執(zhí)行器對象傳感器單調(diào)系統(tǒng)：開環(huán)控制遞歸系統(tǒng)：閉環(huán)控制自組織系統(tǒng)從糖漿到冰糖自適應(yīng)系統(tǒng)生物系統(tǒng)的進(jìn)化1＋1＞2還是2＞1＋1？多個事物的集合何時被稱為“系統(tǒng)”？這些事物之間存在相互作用（相關(guān)性）；由于這種關(guān)聯(lián)相互作用，從整體來看出現(xiàn)這些事物原先不具備的新性質(zhì)（整體性）。例：“人群”和“組織”事物之間的相關(guān)性是系統(tǒng)存在的必要條件單向關(guān)聯(lián)和雙向關(guān)聯(lián)因果關(guān)系：相關(guān)性是整體性的來源相關(guān)作用的改變將導(dǎo)致整體功能的變化“1＋1”與“2”誰更大？“整體性”并不意味著“功能增強(qiáng)”例：“害群之馬”2023/7/3浙江大學(xué)ZhejiangUniversity9“系統(tǒng)聚分析”要分見析什嗽么?系統(tǒng)丸分析俱的凈“4W”Wh嶼er禾e：“巷劃清陣界限遲”——系統(tǒng)娛和環(huán)磨境的纏邊界悲在哪客里？Wh碧at：系煮統(tǒng)成藍(lán)分之矛間有波什么姿相互瓶作用樸？Wh攝y：這馳些相革互作純用為荷什么敵會影亮響到促系統(tǒng)陰的整止體功似能？Wh要en：系世統(tǒng)什革么時胡候發(fā)陳生變宅化？例：市控制互系統(tǒng)析的分蠢析20索23逼/6救/2六7浙江逐大學(xué)Zh晴ej打ia五ng掛U紹ni史ve師rs歉it妻y1020怨23島/6州/2須711浙江典大學(xué)Zh村ej澡ia虜ng陰U思ni宿ve闊rs拋it在yControl關(guān)于跨控制控制弦即干說預(yù)控制約論（Cy接be艱rn笨et醋ic廊s）：饑關(guān)于輝駕馭匙的理絹論《控制議論，敲即關(guān)路于動潑物和星機(jī)器恢的控應(yīng)制與賊通訊》維納也（N.Wi液en闊er既,美國櫻數(shù)學(xué)龜家）織，19碼48兩個督基本訴概念僅：信擁息傳奮輸和響反饋控制就科學(xué)鍵：普鑰適性退的系奴統(tǒng)科插學(xué)人類紅獨(dú)特掛的能痛力：癢改造饅世界關(guān)于潤控制援的規(guī)資律是棟普遍符性的棍規(guī)律20座23勁/6熊/2隙7浙江加大學(xué)Zh刻ej汪ia左ng嚴(yán)U衫ni膛ve數(shù)rs蹤蝶it方y(tǒng)12NorbertWiener形形灘色色最的控漆制系彈統(tǒng)生產(chǎn)敲控制交通娘控制氣候畢控制人口而控制金融椅控制疾病謎控制20泰23轟/6軟/2搏7浙江暖大學(xué)Zh濁ej襲ia場ng念U帳ni細(xì)ve強(qiáng)rs吐it煌y13控制牢的基堵本對纏象、宏目標(biāo)羨和手扯段控制預(yù)的基黨本對淚象靜態(tài)份對象動態(tài)享對象控制由的基瘋本目煌標(biāo)抑制情干擾追蹤朱目標(biāo)控制憐的基煉本手積段前饋謊控制反饋豎控制20沿23帳/6步/2米7浙江綱大學(xué)Zh巧ej鄰ia估ng滾U奮ni是ve酬rs輸it喇y14靜態(tài)對象自動樓道照明系統(tǒng)動態(tài)對象教室空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)抑制干擾教室空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于抑制外界溫度變化對室內(nèi)溫度的影響，保持舒適的室溫。追蹤目標(biāo)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)用于追蹤高速機(jī)動飛行的目標(biāo)，將其擊落。前饋控制前饋控制采用事先記錄的反向聲波抑制高速汽輪機(jī)組的運(yùn)行噪音。反饋控制反饋控制比較被控對象實(shí)際狀態(tài)與設(shè)定軌跡之間的差別，消除控制誤差。用系宮統(tǒng)的留觀點(diǎn)脖看控捧制：榴控制踐系統(tǒng)網(wǎng)分析控制牲系統(tǒng)壘結(jié)構(gòu)甜分析系統(tǒng)蓮的組士成成佛分系統(tǒng)臨分析購的粒竿度：乒什么否是被圾控對級象例：初自動把感應(yīng)州門和要射擊毫問題系統(tǒng)循成分劑之間互的相屋互作浴用例：削“開灰環(huán)控寬制”睜還是特“閉惹環(huán)控孫制”布？系統(tǒng)曉的性撇能評子價抑制欄干擾傲的能潮力：昏穩(wěn)定陳性例：凡汽車感消振產(chǎn)系統(tǒng)追蹤厲目標(biāo)宿的能昏力：濱跟蹤妹性例：澤地—空導(dǎo)劇彈20扮23咽/6賺/2弱7浙江難大學(xué)Zh股ej莫ia糟ng卡U術(shù)ni菊ve領(lǐng)rs倡it毒y15穩(wěn)定性跟蹤性再談蔑控制飄系統(tǒng)念分析系統(tǒng)龜分析蹤蝶流程什么睜是控祥制對位象控制滲對象劑取決向于控汪制目渣標(biāo)什么紅是“刊控制側(cè)器”控制察器是誘具有估決策秩能力魯?shù)难b場置什么依是“宅執(zhí)行范器”執(zhí)行嫌器是豪實(shí)施畝控制修決策租的裝道置什么鍬是“期傳感傲器”傳感年器是除提供病決策見依據(jù)探的裝按置“知要易行趟難”例：決瓦特帶蒸汽跟機(jī)20萌23跳/6銳/2碧7浙江臘大學(xué)Zh息ej希ia風(fēng)ng舉U次ni豈ve左rs幻玉it制y16控制系統(tǒng)分析控制器執(zhí)行器對象傳感器明確控制目標(biāo)界定控制對象確定各環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系瓦特蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)調(diào)速原理人在鵝控制朱系統(tǒng)限中的褲地位鉆和作屯用“人扇工控辣制”黎還是詳“自鈴動控丙制”騾？20代23頸/6董/2賄7浙江珠大學(xué)Zh長ej稼ia喊ng猛U耳ni其ve予rs揮it宿y17人與錢控制剃系統(tǒng)控制器執(zhí)行器對象傳感器控制批器設(shè)補(bǔ)計：車控制久的藝消術(shù)是誰糧把控寬制變錢成了艱藝術(shù)構(gòu)？被控益對象竄的古貓怪脾押氣：綿不確定定性軟和不鐮完整室性形形雹色色蘆的控錯制藝康術(shù)自適饒應(yīng)控貞制（Ad拳ap濃ti偽ve輩co常nt擔(dān)ro間l）：騎“魂適者匙生存辜”的塘藝術(shù)魯棒厚控制木（Ro陵bu木st寄co獄nt猶ro飼l）：盯“摧以不榆變應(yīng)杰萬變跪”的袋藝術(shù)預(yù)測釘控制昆（Pr匪ed絕ic聞ti嘩ve召co戶nt路ro缺l）：腸“著走一系步，叢看一蹈步”壘的藝?yán)诵g(shù)容錯胡控制隸（Fa豈ul消t-靈to舒le困ra服nt共co修nt殼ro鼓l）：循“展狡兔水三窟遣”的脂藝術(shù)學(xué)習(xí)魯控制