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感悟“控制”的精髓
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感悟“控制”的精髓
朱 亮
我对“控制理论与控制工程”的理解大致分成三个阶段：
1. 本科时，学的是清华大学吴麒教授编著的《控制理论》，学完之后一点感觉都没有，只知道“控制”是一堆数学公式
2. 学术阶段，渐渐有了被控对象的概念，但由于当时我的研究方向更偏重于控制理论，所以会经常犯一个很严重的错误，即把控制方法或者算法研究当成控制系统研究
3. 直到最近，我才认为我理解了什么叫“控制”
现在，我把“控制”抽象成三句话：期望的目标、系统的特性、实现的路径。
我以飞机为例，做一番解释：
1. 期望的目标。可以针对飞机本身，要求其从A点飞到B点，也可以针对飞行控制系统本身，要求其稳定、安全、可靠、品质良好等等。
2. 系统的特性。不仅仅指被控对象特性本身，也被控对象所运行的环境特性，往往对控制系统设计的人来说，被控对象本身的特性比较容易理解、关注的较多，也易于实现；而对被控对象所运行的环境特性容易忽略，同时想把握好运行环境特性也是一项极困难的工作，而这，恰恰是区分和比较控制系统好坏的关键。
3. 实现的路径。即指系统运行的路线，也指实现控制系统的方法和手段。对于飞机来说，要求其从A点飞到B点，飞多高、飞多快、路线是什么，人工飞还是自动飞，飞行品质如何等等属于控制系统设计需要考虑的一大类问题，而飞控系统本身采用机械式实现，还是采用电传式实现等等属于控制系统设计需要考虑的另外一大类问题。但都属于实现的路径问题。
需要强调的是：这三者不仅是紧密联系的，同时也是相互制约的。例如，如果将期望的目标定的过高或者不切实际，类似把地球人送到太阳上，则可能在工程上是无法实现的，那就不用谈什么系统的特性和实现的路径了。再例如，如果做飞控系统的人，根本不懂飞机是怎么飞的，显然期望的目标根本达不到，实现的路径也根本找不到。最后，即便期望的目标定的再合适，系统的特性分析的再透彻，如果实现的路径设计的不合适，同样达不到期望的目标。
当我们理解上面的三句话时，就会发现控制专业是一个非常好的专业：
(1) 学控制专业的人对“目标”的理解最为深刻。第一，无论是追求基本的稳定性还是达到指定的性能，都可归结为目标，学控制的人会想尽办法到达目标。第二，控制理论上存在可控性、可达性、可观测性等等概念，学控制的人在做系统设计、在解决实际问题的时候，一定会先去想目标是不是可实现的。目标的实现绝对是一种有条件的实现，而不是一种无条件的实现，这也是控制思想的精髓之一。
(2) 控制专业的人对“系统”的认识最为深刻。“控制”是基于对象的控制，而对象则运行在一个特定的环境中成为一个完整的系统。时至今日，无论社会的、组织的、还是工程技术的都可以归结为复杂系统，学控制的人自然而然的会以系统的眼光看待这些问题，而很多问题也都可以用控制的理论来解释，也可以用控制的方法来解决。
以上就是本人对“控制”两个字的领悟，是我对过去近15年专业学习和工作的总结，拿出来与大家分享。欢迎大家讨论，谢谢。
【注】此文撰写与2011年12月31日，修改于2014年6月17日
https://blog.sciencenet.cn/blog-620197-523879.html
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