錢(qián)學(xué)森與控制論

　　幼教網(wǎng)整理了關(guān)于幼兒軍事科學(xué)《錢(qián)學(xué)森與控制論》，希望對(duì)幼兒學(xué)習(xí)有所幫助，僅供參考。

　　與控制論其他分支比較起來(lái)，工程控制論是最早形成的一門(mén)學(xué)科，其研究方法也最為成熟。而其他控制論分支大多是借鑒工程控制論的分析方法，在各自領(lǐng)域內(nèi)開(kāi)展研究。工程控制論，也就是人們通常說(shuō)的控制理論，是我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森創(chuàng)立的。他于1954年出版的專(zhuān)著《程控制論》，標(biāo)志著這門(mén)學(xué)科的誕生。該書(shū)從技術(shù)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)對(duì)各種工程控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制原理作了全面總結(jié)和探討，奠定了工程控制論的基礎(chǔ)，指出了工程控制論的發(fā)展方向，推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，是世所公認(rèn)的工程控制論經(jīng)典著作。

　　縱觀(guān)控制理論幾十年的發(fā)展過(guò)程，人們習(xí)慣上把它分為經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和大系統(tǒng)理論3個(gè)階段，下面我們就分別加以敘述。

　　1.經(jīng)典控制理論(40～50年代末)

　　本世紀(jì)40年代，為了改善工業(yè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別是第二次世界大戰(zhàn)中為解決軍事裝備自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，逐漸形成了以分析和設(shè)計(jì)單變量(即一個(gè)物理量)控制系統(tǒng)的經(jīng)典控制理論和方法。這期間，著重研究的是單機(jī)自動(dòng)化或局部自動(dòng)化。例如，用自動(dòng)調(diào)節(jié)器來(lái)控制鍋爐的水位、發(fā)電機(jī)的電壓及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。更為復(fù)雜的控制系統(tǒng)有大炮的自動(dòng)瞄準(zhǔn)、飛機(jī)、艦艇的自動(dòng)導(dǎo)航和舵位控制系統(tǒng)等。經(jīng)典控制理論應(yīng)用于工程實(shí)踐，最成功的例子是美國(guó)的陸軍于1944年發(fā)明的自動(dòng)防空火炮系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包括雷達(dá)自動(dòng)搜索和跟蹤目標(biāo)(敵機(jī))，同時(shí)控制高炮自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)飛行中的敵機(jī)，自動(dòng)計(jì)算出炮彈發(fā)射方向，自動(dòng)裝入定時(shí)起爆引信，炮彈自動(dòng)上膛和發(fā)射，直到擊落敵機(jī)或敵機(jī)逃跑為止。這樣一個(gè)復(fù)雜的作戰(zhàn)過(guò)程，居然能夠全部自動(dòng)化，而且比人操作更靈巧，命中率也高得多，在當(dāng)時(shí)看來(lái)，的確是個(gè)奇跡。

　　2.現(xiàn)代控制理論(60年代初～現(xiàn)在)

　　50年代以來(lái)，控制理論在航空航天部門(mén)的應(yīng)用進(jìn)展很快，許多更復(fù)雜、更精密的自動(dòng)控制系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，如自尋目標(biāo)導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、登月飛行、火星著陸、載人飛船等。與此同時(shí)，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，許多重要的工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)也逐漸由局部自動(dòng)走向綜合自動(dòng)化，因?yàn)檫@樣可以最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約原材料和能源，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)的最優(yōu)化。

　　隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，控制系統(tǒng)本身也日漸復(fù)雜，系統(tǒng)中的控制變量數(shù)也隨之增多，對(duì)控制性能的要求也逐步提高，很多情況都要求系統(tǒng)的性能是最優(yōu)的，如時(shí)間最短，誤差最小、燃料最省、產(chǎn)量最高、成本最低、效益最大等，而且要求對(duì)環(huán)境的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但現(xiàn)在所依據(jù)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性等設(shè)計(jì)指標(biāo)難以滿(mǎn)足新的控制要求。為了適應(yīng)航空航天事業(yè)和生產(chǎn)綜合自動(dòng)化的需要，1960年出現(xiàn)了以狀態(tài)空間描述為基礎(chǔ)，以最優(yōu)控制理論為核心的現(xiàn)代控制理論�，F(xiàn)代控制理論這一概念，最早是在1960年由美國(guó)著名科學(xué)家、控制理論界權(quán)威人士卡爾曼(R.E.Kalman)(時(shí)年僅27歲)提出的。其主要標(biāo)志是卡爾曼提出的能控性和能觀(guān)測(cè)性的新概念，還有貝爾曼的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和龐特里亞金的極大值原理和卡爾曼濾波器。

　　3.大系統(tǒng)理論(70年代初～現(xiàn)在)

　　70年代以來(lái)，控制理論向深度和廣度進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)入了所謂的“大系統(tǒng)理論”階段。因?yàn)榇笙到y(tǒng)理論可以用來(lái)解決大系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)管理和最優(yōu)控制等問(wèn)題，所以在國(guó)際上受到了日益廣泛的重視。一方面，許多國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、軍事部門(mén)，都在積極進(jìn)行各種大系統(tǒng)的研究、分析、設(shè)計(jì)等工作；另一方面，國(guó)際上相繼成立了跨國(guó)的大研究機(jī)構(gòu)，如1972年在維也納成立的國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(ⅡASA)，旨在專(zhuān)門(mén)研究涉及全世界范圍的大系統(tǒng)問(wèn)題，如地球資源問(wèn)題、能源問(wèn)題、人口問(wèn)題、世界模型等。

　　但是，什么是大系統(tǒng)呢?因?yàn)樗�尚處于不斷發(fā)展和完善之中，很難給它下一個(gè)確切的定義。通常所說(shuō)的大系統(tǒng)，指的是包括工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生物、生態(tài)等各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。如各類(lèi)文獻(xiàn)中提到的大型鋼鐵廠(chǎng)、化工廠(chǎng)的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)；區(qū)域性火力電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、自動(dòng)保護(hù)與最佳運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)；水源供應(yīng)系統(tǒng)、農(nóng)田水力灌溉網(wǎng)、輸油、輸氣管道系統(tǒng)；鐵路、航空、城市交通管理與控制系統(tǒng)等等。

 

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