控制論是什么?

　　幼教網(wǎng)整理了關(guān)于幼兒軍事科學(xué)《控制論是什么?》，希望對幼兒學(xué)習(xí)有所幫助，僅供參考。

　　控制論研究的對象是包括人在內(nèi)的生物系統(tǒng)和各種非生物系統(tǒng)(如工程系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等)。所謂系統(tǒng)，是由相互制約的各個部件組成的具有一定功能的整體。

　　恒溫箱就是一個簡單的系統(tǒng)。如圖所示，構(gòu)成系統(tǒng)的基本部件是：電源、開關(guān)、加熱電阻絲、箱體和執(zhí)行動作的人。因為我們的目標(biāo)是要保持恒溫箱內(nèi)的溫度不變，所以這就是一個控制系統(tǒng)，受控對象是箱內(nèi)溫度，控制方式是接通或斷開電源開關(guān)。

　　如果我們希望箱內(nèi)的溫度保持在20℃(假定環(huán)境溫度低于20℃)，那么當(dāng)操作員觀察到溫度計的數(shù)值低于20℃時，就合上開關(guān)，接通電源加熱，使箱內(nèi)的溫度升高。等升到20℃，操作員又將開關(guān)斷開了一段時間后，箱內(nèi)溫度就會因為散熱而下降，這時操作員又得合上開關(guān)為箱子加熱。重復(fù)上述過程，操作員眼睛觀察溫度計，手控制電源開關(guān)，就能基本上保證箱內(nèi)的溫度維持在20℃。

　　如果我們采用自動控制技術(shù)來代替人的勞動，就成為自動恒溫系統(tǒng)。它與人工恒溫系統(tǒng)不同的是減少了操作員，但增加了一根彈簧、一個繼電器和有關(guān)線路。溫度計底部及20℃處，各有一根導(dǎo)線連到電源上，這些增加部件的功能就是代替人工操作。當(dāng)繼電器回路的電源接通時，就會產(chǎn)生吸力，將開關(guān)拉開(斷開)，因此加熱電阻不工作(停止加熱)。如果繼電器回路中電源斷開，繼電器不產(chǎn)生吸力，那么開關(guān)受彈簧拉力的作用而閉合，接通加熱器回路的電源，加熱器開始加熱。

　　這個系統(tǒng)是怎樣實現(xiàn)自動控制的呢?原理很簡單。因為溫度計內(nèi)的水銀是可以導(dǎo)電的，所以當(dāng)箱內(nèi)溫度低于規(guī)定值20℃時，繼電器回路是斷開的，不產(chǎn)生吸力，彈簧把開關(guān)拉緊(閉合)，加熱器回路有電，電阻絲發(fā)熱，箱內(nèi)溫度持續(xù)升高。一旦溫度升到20℃時，水銀使繼電器回路接通，因為繼電器產(chǎn)生的吸力大于彈簧的拉力，所以將開關(guān)斷開，加熱器停止工作。由此可見，在自動恒溫系統(tǒng)中，彈簧與繼電器接替了操作員雙手的工作——合上或斷開開關(guān)；而溫度計上的接線相當(dāng)于人雙眼的觀察，它能依據(jù)箱內(nèi)是否達(dá)到規(guī)定值而使繼電器動作，從而實現(xiàn)了自動恒溫的目的。

　　從上面這個簡單例子可以歸納出自動控制系統(tǒng)的一個突出特點，即系統(tǒng)自動控制過程就是信息傳遞和變換的過程。但是一旦系統(tǒng)中信息傳遞受阻，又會發(fā)生什么情況呢?我們再以一個美國獨立戰(zhàn)爭時期發(fā)生的一件事來說明。

　　當(dāng)時，英國殖民主義者為了鞏固它在美國的殖民統(tǒng)治地位和有效鎮(zhèn)壓美國人民的起義，曾組織了一次重要的戰(zhàn)役。英軍指揮者設(shè)想一支軍隊從加拿大出發(fā)，同另一支從紐約出發(fā)的軍隊，在一個名叫薩拉托加的地方匯合，對那里的起義隊伍形成兩面夾擊的進(jìn)攻陣勢，企圖一舉消滅起義軍隊。但是戰(zhàn)役的結(jié)果卻并不像英軍指揮者設(shè)想的那樣。當(dāng)其中一支部隊到達(dá)指定地點時，卻始終不見另一支英軍前來匯合，結(jié)果形成了孤軍奮戰(zhàn)的被動局面，慘遭失敗。事后才查明，原因是由于疏忽，行動命令只發(fā)給了一支部隊，另一支部隊根本就沒有接到命令。

　　顯而易見，英軍失敗的主要原因是信息受阻。其下屬根本沒有收到上級的任何指示，因為英軍的信息傳遞只有自上而下(命令)，而沒有自下往上的信息反饋。所謂反饋(Feed-back)，是指當(dāng)指揮者控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信息(也叫系統(tǒng)輸入)輸入后，通過系統(tǒng)內(nèi)部變換后又將信息作用的結(jié)果(也叫系統(tǒng)輸出)返回到系統(tǒng)輸出端，并根據(jù)系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)輸入(規(guī)定值)是否吻合，再對系統(tǒng)施加作用的過程。這也正是控制論創(chuàng)始人維納所提出的“雙向通訊”的慨念，既有從系統(tǒng)輸入到系統(tǒng)輸出的正向信息傳遞和變換，也有從系統(tǒng)輸出端返回輸入端的反饋信息。從控制論的觀點來看，系統(tǒng)的自動控制過程正是通過“雙向通訊”的信息反饋聯(lián)系而實現(xiàn)的。信息在系統(tǒng)中的這種循環(huán)往返過程中，不斷變換形式，最終實現(xiàn)控制目標(biāo)。這就是控制論所揭示的自動控制系統(tǒng)的反饋機(jī)制，它是自動控制系統(tǒng)的第二個特點。

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