什么是控制论?钱学森的工程控制论现在有发展了吗_自然界_控制论_同构

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  • 什么是控制论
  • 钱学森的工程控制论现在有发展了吗

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。

钱学森的工程控制论现在有发展了吗

任何理论如果没有发展,就没有价值。经典著作之所以有长远的价值,是因为开创者独特的眼光。五十年代,钱学森在被美国软禁期间,用英文写作的《工程控制论》,把独立发展的工程方法,总结归纳为一般的工程控制方法,涉及线性控制系统、非线性控制系统、最优控制系统、自整定控制系统、滤波过程等做了分别的考量。其内容大体为自动控制专业本科内容。而其方法对于研究生仍然有价值。

《工程控制论》中文版大概有两个版本。1958年版本是英文版的翻译版,一共18章,240来页。1980年版,是宋健参与定稿的,在1958年版的基础上,重新编写的,术语采用现在的标准,内容扩充为二十一章,共1000多页。最后一章为“大系统”,增加了数字控制系统。数学工具包含现代控制论方法。

从上面内容可见《工程控制论》在三十年的时间得到迅速发展,由当初基于伺服系统的设计理论,成为更为一般性的包括经济领域和社会领域的一般的工程方法。就其原著本身也有完全不同的两种面貌。正是钱学森把大系统、大工程的技术和管理方法带给中国,才促成两弹一星和航天事业的进步。单靠核物理、力学等专业是无法完成大系统项目的。这也是钱学森成为军工科技的实际领导的原因,是其它科学家无法与其相比的。不是因为学问多深,而是因为没他不行,他的专业视角比其他人宽。

宋健是前国家计生委主任,钱学森的学生,这不偶然,是耐人寻味的。

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