控制论简介
什么是控制论？
什么是控制论？控制论是研究庞大而复杂系统的理论。
其中最为精华的思想，就是黑箱子 概念。
一个庞大且复杂的系统，犹如一只黑色的箱子。
我们无法看到其中内部的结构，也不能强行打开该黑箱子。
那么，我们通过什么方式来了解该黑箱子的内部结构呢？控制论的方法是，给予并获得黑箱子的输入信号和输出信号。
根据这些信号，我们可以人为地构建一个系统。
于是，虽然我们构建的系统并不是黑箱子本身，但是相对于已获得的输入信号和输出信号，这两个系统是不可分辨的。
于是，我们构建的系统就可以暂时当作是黑箱子。
从这个意义上来说，我们所构建的系统，就是相对于已获得的信号，关于黑箱子的同构系统。
比如，自然界就是一个永远无法打开的黑箱子。
因为，我们人类只是自然界的一部分。
由于自然界是不连续的，存在着质的变化，所以局部是不可能认识整体的。
这就是为什么，人类的认识只具有相对性，不可能一劳永逸地认识自然界。
于是，人类根据已经掌握的自然现象和实验 ，构建一个理论，使该理论与自然界相对于上述现象和实验 是不可分辨的。
于是，该理论就是相对于已有的现象和实验关于自然界的同构系统。
我们就把该理论当作是自然界本身。
比如，经典力学的世界是机械的，广义相对论的世界是几何的，量子力学的世界是概率的。
虽然上述三个理论所构建的世界都不是自然界本身，但是相对于它们所面对的现象和实验，又是与自然界不可分辨的，是自然界的同构系统。
如果发现了新的现象或新的实验，则原有的理论就因为与自然界并不相同而产生了差异，即该理论面对新的输入信号和输出信号，不再是自然界的同构系统了。
于是，人类再针对新的现象和实验，构建一个新的理论，以作为自然界的同构系统。
相对于一定的现象和实验，关于自然界的同构系统可以有无数个；然而，面对不同的现象和实验，关于自然界的同构系统却又是完全不同的。
比如，不同结构的温度计 、体重器、计时器和血压计等，都是同构系统。
相对于具体的读数，它们都是不可分辨的。
总之，控制论是借助于输入信号和输出信号，通过构建同构系统，来获得关于复杂系统相对认识的理论。
简述控制论发展各阶段及特点
简述控制论发展各阶段及特点控制论是研究控制系统的一门学科，它起源于20世纪40年代末的美国，经过几十年的发展，已经成为现代科学技术中的一个重要分支。
控制论的发展经历了几个阶段，每个阶段都有其特点和代表性的成果。
第一阶段是控制论的萌芽阶段（1940年代末-1950年代初）。
在这个阶段，控制论主要集中于对线性控制系统的研究。
美国数学家诺伯特·维纳（Norbert Wiener）提出了“香农-维纳信息论”，奠定了控制论的理论基础。
此外，数学家理查德·贝尔曼（Richard Bellman）提出了动态规划的概念，为控制论的发展奠定了数学基础。
第二阶段是控制论的发展阶段（1950年代-1970年代）。
在这个阶段，控制论的研究范围逐渐扩大，不再局限于线性系统，开始研究非线性系统和复杂系统。
此时，控制论的重点从单个控制系统转向了多个系统之间的协调与优化。
数学家约翰·卡尔曼（John Kalman）提出了卡尔曼滤波器，为非线性系统的控制提供了一种有效的方法。
此外，数学家雅克·梅耶尔森（Jacques-Louis Lions）提出了分布参数系统的控制理论，为控制论的应用拓宽了领域。
第三阶段是控制论的成熟阶段（1970年代-1990年代）。
在这个阶段，控制论的理论基础更加完善，应用领域更加广泛。
控制论开始与其他学科相结合，如计算机科学、人工智能等。
此时，控制论的研究重点逐渐从线性系统和非线性系统转向了复杂系统和混杂系统。
数学家斯特凡·德费尔（Stefan Deffner）提出了混杂系统的控制理论，为控制论的应用提供了新的思路。
此外，控制论开始应用于实际问题，如交通控制、自动化生产等。
第四阶段是控制论的前沿阶段（1990年代至今）。
在这个阶段，控制论的研究重点逐渐从传统的控制系统转向了复杂网络和自适应控制。
控制论开始与网络科学、复杂系统等学科相结合，探索复杂网络的控制原理和方法。
《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。
【维纳】控制论-关于在动物和机器中控制和通讯的科学
【维纳】控制论-关于在动物和机器中控制和通讯的科学引言维纳控制论（Cybernetics）是一门关于控制和通讯系统的科学，其研究的对象包括生物系统和机械系统。
本文将介绍控制论的基本概念、历史背景以及在动物和机器中的应用。
1. 控制论概述1.1 定义控制论是一门研究动态系统控制和信息传递的跨学科科学。
它涉及到数学、工程学和生物学等多个领域，旨在研究系统如何通过反馈机制来实现稳定性和自动调节。
1.2 发展历史控制论起源于20世纪40年代，由美国数学家诺伯特·维纳（Norbert Wiener）首次提出。
维纳在其著作《控制与通信的数学原理》中系统阐述了控制论的基本概念和原则。
1.3 基本原理控制论的基本原理包括反馈机制、信息传递和自动调节。
反馈机制指系统通过监测输出，将其与期望值进行比较，并对系统进行调整以实现预期效果。
信息传递是指系统内部或系统之间通过信号传递实现信息交流。
自动调节则是指系统自身通过学习和适应，不断改进其性能和效果。
2. 动物中的控制论应用2.1 生物反馈系统控制论在动物学中的应用主要体现在生物反馈系统中。
生物反馈是指通过监测生物体内部的生理信号，并将其反馈给个体，帮助其调节和改变生理状态。
例如，心率监测设备可以实时监测心跳频率，并通过反馈信号告知个体，从而帮助其自我调节心率。
2.2 动物行为研究控制论还在动物行为研究中得到了广泛应用。
研究者可以使用传感器和反馈系统来监测和分析动物的行为模式和习惯，并通过精确的控制实验条件来研究行为的规律和机制。
3. 机器中的控制论应用3.1 自动控制系统在机器中，控制论应用最为广泛的领域之一就是自动控制系统。
自动控制系统通过传感器收集环境信息，并通过控制器进行分析和调节，实现对机器的自动控制和运行。
3.2 人工智能人工智能是控制论在机器中的另一个重要应用领域。
通过模拟和实现人类的认知和决策过程，人工智能系统可以实现自主学习和自主决策，从而实现智能化的控制和交互。
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。
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。
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。
控制论系统论
控制论系统论
控制论是一种研究和设计系统的理论框架，它强调通过相互
作用和反馈来实现稳定和可预测的系统行为。
系统论是研究复
杂系统结构、性质和行为的一种综合性理论。
控制论的基本概念是系统、输入、输出和反馈。
一个系统可
以是物理、生物或社会等各种类型的实体，它接收输入并产生
输出。
输入可以是外部信号、能量或信息等，而输出是系统对
输入的响应。
反馈指的是将输出作为系统输入的一部分，使系
统能够自我调节和纠正。
控制系统的目标是通过调节输入和反馈以实现系统的稳定性、鲁棒性和性能。
控制论通过研究系统的动力学、稳定性、控制
方法和系统优化等方面来实现这些目标。
在系统控制中，有两种基本类型的控制：开环控制和闭环控制。
开环控制是指系统仅根据输入信号来产生输出，不考虑输
出的实际效果。
闭环控制则是将输出作为反馈信号，通过比较
反馈信号与期望输出来调节输入信号，以实现系统的稳定和性
能要求。
闭环控制通常比开环控制更具有鲁棒性和自适应性。
控制论的应用非常广泛。
在工程领域，控制论被应用于设计
和优化各种控制系统，如航空航天、机械和电力系统等。
在生
物学、医学和生态学等领域，控制论用于解释和模拟生物系统
的行为和调节过程。
在社会科学和管理科学中，控制论用于分
析组织的行为和决策过程。
控制论——概念、方法与应用
控制论——概念、方法与应用
控制论是一种多学科交叉的学科，包括数学、工程、物理、心理学等多个领域，旨在分析并控制各种系统的行为和发展。
控制论中的概念
控制论中的概念主要包括以下几个方面：
1. 系统：指研究的对象，可以是机械系统、电子系统、声学系统、社会系统等。
2. 控制器：指用来控制系统行为的元件或设备，可以是电路、网络、算法或软件等。
3. 反馈：指系统输出量对系统输入量的测量以及利用这种测量结果对系统进行控制的过程。
4. 稳定性：指系统对外部干扰和内部变化的适应能力，即系统能否保持稳定状态。
控制论主要采用数学模型和计算机模拟等手段来描述和分析系统的行为和发展，并通过调节控制器参数来实现控制目标。
常用的控制论方法包括：
1. 状态空间分析法：通过将系统的状态表示为一组变量集合，推导出系统状态的运动方程，从而分析系统的控制性能。
2. 传递函数法：通过描述系统输入输出之间的传递关系，推导出系统的传递函数，并使用传递函数进行系统分析和设计。
3. 优化控制方法：通过确定系统的目标函数和约束条件，设计满足要求的控制策略。
控制论在实际应用中被广泛应用，包括自动控制、制造业、交通运输、机器人、航天等领域。
例如，自动驾驶汽车中就运用了控制论方法来实现车辆的自主导航和避撞等功能。
在工业领域，机器人控制与设计中常常需要运用控制论方法，以实现精确的运动和定位控制。
总之，控制论是一种重要的理论工具，为控制与调节各种系统的行为提供了有效的方法和理论支持。
控制论
先驱人物
丹尼尔·丹尼尔波鲁（Daniel Danielopolu）和保罗·波斯特尔尼库（Paul Postelnicu）等都是控制论 思想的先驱人物，但斯特凡·奥多布莱扎无疑是更重要的一位先驱。
感谢观看
1934～1947年，维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特进行了长达10多年的合作研究。研究团队包括数 学家、逻辑学家、物理学家、电信工程师、控制工程师、计算机设计师、神经解剖学家、神经生理学家、心理学 家、医学家、人类学家、社会学家等。他们通过生理学、病理学和心理学方面的多项实验，并吸纳来自火力控制 系统、远程通信网络和电子数字计算机的设计经验，以及在预测和滤波理论等方面的结果，开始触及控制论的核 心问题。1942年5月，梅西基金会召开的大脑抑制问题科学讨论会提出，通信工程和控制工程中已经研究成熟的 信息和反馈的概念与方法可能有助于神经生理学的研究。1943年末到1944年初，在普林斯顿召开的一次控制论思 想科学讨论会进一步认为，不同领域的研究工作者之间存在共同的思想基础，一个科学领域可以运用另一个科学 领域中已经发展成熟的概念和方法。1946年后梅西基金会又对反馈问题发起一系列科学讨论会。控制论的思想和 属性开始形成。
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作者：刘文江来源：中国大百科全书发表时间：2006-03-12 浏览次数：623 字号：大中小【汉语拼音】kongzhilun【中文词条】控制论【外文词条】cybernetics【作者】刘文江研究生命体﹑机器和组织的内部或彼此之间的控制和通信的科学。
控制论的建立是20世纪最伟大的科学成就之一﹐现代社会的许多新概念和新技术往往与控制论有着密切的联系。
控制论的奠基人美国数学家维纳﹐N.1948年为控制论所下定义是:“研究动物和机器中控制和通信的科学”。
70年代以来﹐电子数字计算机得到广泛的应用﹐控制论的应用范围逐渐扩大到社会经济系统﹐控制论的定义也因之扩展。
苏联和东欧各国学者认为控制论是研究系统中共同的控制规律的科学﹐把控制论的定义又作了进一步的扩展。
英文cybernetics(控制论)一词来源于希腊文﹐原意为“掌舵人”﹐转意是“管理人的艺术”。
1947年﹐维纳选用cybernetics这个词来命名这门新兴的边缘科学有两个用意﹕一方面想藉此纪念麦克斯韦1868年发表《论调速器》一文﹐因为governor(调速器)一词是从希腊文“掌舵人”一词讹传而来的﹔另一方面船舶上的操舵机的确是早期反馈机构的一种通用的形式。
控制论的诞生和发展20世纪30～40年代人们对信息和反馈有了比较深刻的认识﹐一些著名科学家环绕信息和反馈进行了大量的研究工作。
英国统计学家R.A.费希尔从古典统计理论的角度研究信息理论﹐提出单位信息量的问题。
美国电信工程师香农﹐C.E.从通信工程的角度研究信息量的问题﹐提出信息熵的公式。
美国数学家维纳则从控制的观点研究有噪声的信号处理问题﹐建立了维纳滤波理论﹐并分析了信息的概念﹐提出测定信息量的公式和信息的实质问题。
他们几乎在同一个时候解决了信息的度量问题。
这一时期﹐人们逐渐深入了解反馈控制系统的工作原理。
1932年美国通信工程师奈奎斯特﹐H.发现负反馈放大器的稳定性条件﹐即著名的奈奎斯特稳定判据。
1945年维纳把反馈概念推广到一切控制系统﹐把反馈理解为从受控对象的输出中提取一部分信息作为下一步输入﹐从而对再输出发生影响的过程。
巴甫洛夫条件反射学说证明了生命体中也存在着信息和反馈问题。
维纳在改进防空武器时发现﹐动物和机器中控制和通信的核心问题是信息﹑信息传输和信息处理。
维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特合作对这个课题进行了长达10多年(1934～1947)的研究。
参加这一研究工作的还有数学家﹑逻辑学家﹑物理学家﹑电信工程师﹑控制工程师﹑计算机设计师﹑神经解剖学家﹑神经生理学家﹑心理学家﹑医学家﹑人类学家和社会学家。
他们进行了生理学﹑病理学和心理学方面的许多实验﹐吸收来自火力控制系统﹑远程通信网络和电子数字计算机的设计经验﹐以及对预测和滤波理论等数学统计理论的研究﹐终于找到了控制论的核心问题。
1942年5月梅西基金会举行的关于大脑抑制问题的科学讨论会提出﹐通信工程和控制工程领域内已经研究成熟的信息和反馈的概念和方法﹐可能有助于神经生理学的研究。
这时控制论的思想已经形成﹐但还没有正式命名。
1943年末到1944年初在普林斯顿召开了一次控制论思想的科学讨论会﹐进一步确认了控制论思想﹐认为在不同领域的工作者之间存在着共同的思想基础﹐一个科学领域可以运用另一个科学领域发展得比较成熟的概念和方法。
1946～1953年间梅西基金会发起一系列关于反馈问题的科学讨论会﹐对于控制论的发展产生很大的推动作用。
1948年维纳发表奠基性著作《控制论》﹐这本书的副标题是“关于动物和机器中控制和通信的科学”﹐控制论的名称因此而定。
维纳抓住了一切通信和控制系统的共同特点﹐即它们都包含着一个信息传输和信息处理的过程。
维纳指出﹕一个通信系统总是根据人们的需要传输各种不同的思想内容的信息﹐一个自动控制系统必须根据周围环境的变化﹐自己调整自己的运动﹐具有一定的灵活性和适应性。
通信和控制系统接收的信息带有某种随机性质﹐具有一定的统计分布﹐通信和控制系统本身的结构也必须适应这种统计性质﹐能对一类在统计上预期要收到的输入作出统计上令人满意的动作。
维纳的《控制论》发表以后﹐科学家们沿着两个不同的方向发展控制论。
心理学家﹑神经生理学家和医学家用控制论方法研究生命系统的调节和控制问题﹐促进了对生命有机体的了解﹐建立了神经控制论﹑生物控制论和医学控制论。
维纳本人对生物控制论和神经控制论表现了极大的兴趣﹐曾于1946年与罗森布卢埃特进行了一系列直接涉及反馈主题的神经生理学实验﹐为生物控制论奠定了基础。
控制理论家用控制论方法研究工程系统的调节和控制问题。
中国科学家钱学森创立了工程控制论﹐并于1954年在美国出版了《工程控制论》的专著。
他提出﹐工程控制论的对象是控制论这门学科能够直接应用于工程设计的那些部分。
到了60年代﹐苏联和东欧各国出现了军事控制论﹐把控制论的思想和方法应用于军事指挥和武器控制。
70年代以后﹐由于科学技术的高度发展﹐人类面临着复杂的社会经济问题﹐同时由于微电子技术的发展﹐计算机得到广泛应用﹐全球信息系统逐渐形成﹐为控制论的发展提供了条件。
1965年在华沙出版了《经济控制论导论》一书。
1975年在布加勒斯特召开的第三届国际控制论与系统大会上以控制论与经济系统作为主题﹐确认了经济控制论这一新兴学科。
与此同时﹐在西欧和日本﹑美国还出现了管理控制论。
1978年在荷兰阿姆斯特丹召开的第四届国际控制论与系统大会上以控制论与社会作为主题﹐确认了社会控制论这一独立的分支学科。
1979年﹐中国控制论科学家宋健等人用控制论的思想和方法解决了人口发展趋势的中长期预报和最优控制等问题﹐并在中国人口控制的社会实践中取得成功﹐从而创立了人口控制论。
控制论的核心问题控制论的核心问题是信息﹐包括信息提取﹑信息传播﹑信息处理﹑信息存储和信息利用等一般问题。
控制论与信息论的主要区别是﹕控制论是在理论上用较抽象的方式来研究一切控制系统(包括生命系统﹑工程系统﹑经济系统和社会系统)的信息传输和信息处理的特点和规律﹐研究用不同的控制方式达到不同的控制目的﹐不考虑具体信号的传输和处理问题﹔信息论研究信息的测度﹐并在此基础上研究与实际系统中信息的有效传输和有效处理有关的问题(如编码﹑译码﹑滤波﹑信道容量和传输速率等)。
通信和控制之间存在着不可分割的关系。
人控制机器﹐或者﹐计算机控制机器﹐都是一种双向信息流的过程。
研究动物和机器中的控制和通信的关系﹐是控制论的基本出发点。
控制论的对象是一切控制系统﹐控制论著重研究系统中控制和信息这两个方面。
有效的控制必然是一种双向信息流的过程﹐这就是说有效的控制一定要有信息反馈。
一切系统为了达到预定的目的必须经过有效的控制。
有效控制的全过程包括信息提取﹑信息传输和信息处理。
人们获取信息和利用信息的过程就是对外界环境中的种种偶然性进行调节并在这个环境中有效地生活的过程。
所谓有效地生活﹐就是在拥有足够的信息量的条件下生活。
因此﹐信息和反馈是与适应有联系的。
反馈具有能用过去的行为来调节未来行为的性能。
反馈可以是像普通反射那样的反馈﹐也可以是比较高级的反馈﹐即过去的经验不仅用来调节特定的动作﹐而且用来调节行为的全盘策略。
这种策略性质的反馈还具有学习的性质。
因此﹐信息和反馈是与学习有联系的。
生命体在进化的过程中一方面表现有多向发展的自发趋势﹐另一方面又有保持自己祖先的模式的趋势。
这两种效应结合﹐通过自然选择就淘汰掉那些不适应周围环境的有机体。
留下来的是能够适应周围环境的生命形式的剩余模式﹐这种剩余模式就是广义的合目的性的表现。
这就说明﹐信息和反馈是与进化有联系的。
人们根据神经细胞的新陈代谢现象和神经细胞之间形成突触的随机性质﹐认识了信息与系统结构的关系。
可以认为﹐记忆的生理条件以至于学习的生理条件﹐就是组织性的某种连续﹐即把来自外界的信息变成结构或机能方面比较经久的变化。
控制论的数学理论控制论的数学理论基础就是用吉布斯统计力学来处理控制系统的数学模型。
任何一个控制系统都有两组状态变量﹐一组是可控的﹐一组是不可控的。
控制论问题就是如何根据不可控变量从过去到现在的信息来适当地确定可控变量的最优值﹐使系统达到最合适和最有利的状态(即预期的目标)。
控制论向人们提供解决这样一些问题的方法和途径。
维纳为了解决这个数学问题﹐在1954年建立了非线性随机理论﹐后来又在此基础上建立了自组织理论和学习理论。
控制论的数学问题可表述为﹕①对不可控变量的时间序列作出恰当的数学描述。
维纳用样本函数与概率空间相对应的方法来构造随机变量﹐这一过程被称为维纳过程﹐用以决定输入函数族。
②设计一个将输入函数变换为输出函数的非线性算子。
③在设计算子时确定最优性判据。
维纳方法属于统计方法的范畴﹐因而产生无偏性﹑最小方差﹑输入输出函数的自相关函数和相关分析等概念。
用广义调和分析和遍历定理﹐可从每个个别的样本函数获取所需信息。
维纳就是用这种方法建立了时间序列的预测和滤波理论﹐通常称为维纳滤波。
非线性算子可展开成正交算子的级数﹐对于处理自组织和自繁殖问题很有用处。
非线性随机理论已在生物控制论和经济控制论方面得到广泛的应用。
非线性随机理论不但是控制论的数学理论基础﹐而且是处理一切大规模复杂系统的重要数学工具。
控制论的基本方法控制论是从信息和控制这两个方面来研究系统。
控制系统的作用就是以某种智能方式从外界提取必要的信息(称为输入)﹐按一定的法则进行处理﹐产生新的信息(称为输出)反作用于外界﹐以达到一定的目的。
输入输出变量不仅可以表示行为﹐也可以表示信息。
系统的输入输出变量确定以后﹐还要找出两种变量之间存在的函数关系﹐也就是建立该系统的数学模型。
根据系统的输入输出变量来建立系统模型的方法﹐就是著名的黑箱方法。
黑箱方法是一种重要的控制论方法﹐可用来研究复杂的大系统和巨系统﹐现在已经发展成为系统辨识分支学科。
为了建立系统模型﹐就要引入仅与该系统有关的状态变量﹐从而可能用两组方程来描述这一系统。
一组称为转移方程(又称状态方程)﹐用以描述系统的演变规律﹔一组称为作用方程(又称输出方程)﹐用以描述系统是怎样与外界发生作用的。
设x是输入向量﹐y是状态向量﹐z是输出向量﹐t为时间变量﹐Δt为时间增量﹐则系统的数学模型可以表达为﹕y(t＋Δt)＝f(x(t)﹐y(t)﹐t)z(t＋Δt)＝g(x(t)﹐y(t)﹐t)其中第一个方程是转移方程﹐第二个方程是作用方程。
经过这样抽象之后﹐便可对系统进行一般性的研究﹐确定系统的类别和特性。
系统的特性是通过系统特定的结构产生的(如伺服系统存在反馈﹐自适应系统要有一定容量的记忆)﹐所以同一类系统往往有同一类结构。
这样就可以进一步研究这种结构如何发挥作用。
这种控制论推理方式﹐使控制论适用于一切控制系统的领域﹐而对于研究大规模的复杂的控制系统﹐尤有独特的作用。