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零增益系统

已有 5001 次阅读 2015-8-8 17:04 |系统分类:科研笔记| 生命系统, 减肥, 阶跃响应, 零增益系统, 社会经济系统

或者叫零增益关系。这是一个自动控制术语,意思是,当在控制变量(输入)加上一阶跃信号,被控变量(输出)的响应曲线先朝一个方向运动,但随着时间增加,曲线最终趋于零值,见下图。


零增益关系产生的原因是:被控变量存在其他的反馈控制回路。以分馏塔为例。设蒸汽流量和塔顶回流为控制变量(输入),塔顶温度和塔底温度为被控变量。如果该22出系统没有控制回路,则增加蒸汽流量会导致塔顶和塔底温度的增加;增加回流量则导致两个温度的降低。如果塔顶温度由回流通过PID回路控制,蒸汽流量与塔顶温度就成了零增益关系:蒸汽流量增加,塔顶温度先是增加,然后PID控制回路会增加回流量将塔顶温度调回到原来的值。

经过多年观察,发现有机系统中(生命系统和社会经济系统)零增益关系大量存在。比如某种药品,一开始对某种病症有疗效,时间一长,疗效消失了;某种减肥方法,开始有效,后来体重又回来了。这是因为生命系统中存在反馈控制回路,有知道的和不知道的。所以在健康与医疗中,要关注零增益关系。用零增益系统的前半部分数据进行推销,很有欺骗性。如果有人向你推销某种减肥方法,说三周可以减肥5斤,你要问他一年后减几斤。

在社会经济系统中,荷兰的买房减税政策,引起我的思考,促使我写这篇博客。为了刺激百姓买房,长期以来(有50年了吧),荷兰政府有一项减税政策,即每年付的房产抵押贷款的利息可以作为个人的负收入,从而减税。直观来说,该项政策一定会增加住房拥有率,而且在起始阶段也有效。然而几十年后,结果怎样呢?与邻国德国和比利时相比,荷兰的住房拥有率并不高,区别最大的是荷兰房价高,抵押贷款利率高。荷兰政府一项充满善意、花费巨量税收的政策,到头来只是肥了银行。荷兰政府已开始逐步取消该减税政策。所以可以说,买房减税政策与住房拥有率是零增益关系,并且时间尺度很长,一两届政府是观察不到的。政治家也会用零增益系统的前半部分数据进行推销,更有欺骗性。

有机系统中,即生命系统和社会经济系统中,零增益关系大量存在,而且直观不易看见。在使用某种调节/政策前,要考察是否存在零增益关系,以免竹篮打水。如何识别社会经济系统中的零增益关系,是很有益、很困难的科学问题。困难的原因是这些系统很难建机理模型,同时做实验成本高。对于医药实验,如果试验时间足够长,就能识别是否是零增益系统。



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