漫谈系统与控制详解.PDFVIP

74 系统与控制纵横 2014年第1期 漫谈系统与控制 控制科学漫谈——学科的思考 席裕庚 上海交通大学 【作者按】 本人在2003年曾写随笔“自动化学科浅谈”，对自动化学科相关问题谈了一些认识与观点，其 内容曾在2006年全国自动化专业系主任会议上报告。此次对原文略加修改整理，由于篇幅所限，没有具体 展开，期待大家批评指正。 1 控制科学与工程学科的性质 控制科学与工程是一个覆盖面宽、层次跨度大的一级学科，它由控制 理论与控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、导航、制导与控制、检 测技术与自动化装置五个二级学科组成，这些二级学科之间本身就存在着交 叉。近年来，随着学科授权单位获准自设二级学科，已出现了更多的、覆盖 面更宽的二级学科。 控制科学是以控制论、信息论、系统论为基础的，它研究的是人们利用 信息技术实现有目的行为的一般原理和方法，用通俗的话说，就是怎样把事 情做成，怎样把已做成的事做得更好。在这个意义上，控制科学对于人们认 识自然、改造自然具有普遍的意义，工程控制论固然是其中最重要也最富 有成果的分支，但随着人类社会不断发展与进步，控制科学也在广泛的非工 程领域得到应用，如人口控制论、经济控制论、生物控制论等。控制科学的 精髓是它的原理和方法，特别是作为其核心的模型、控制、反馈、优化等原 理和方法，几乎被应用于所有领域的科学研究中，而这些原理和方法，正是 哲学中认识自然、改造自然的一般原理的具体化。可以说，控制学科与其它 技术学科相比较，具有更鲜明的方法论特点，具有更强的基础性，它的成就 是通过其原理和方法在各应用领域中的具体实现来体现的，这是控制学科不 可替代的作用和价值所在，但也正因为它是一门Hidden Technology（Astrom 语），往往使其成为“幕后英雄”而得不到正确认识与评价。 控制工程是控制论一般原理在工程系统中的具体体现，这种工程系统包 括各类传统和先进的制造系统、电力系统、核工程系统、航空航天系统等 等。控制在这些工程系统中的重要地位，甚至还促成了相应专业领域内独立 2014 No.1 All About Systems and Control 75 的工程控制学科。由于控制原理和方法所具有的普遍意义，今天的工程控制系 统已广泛地延伸到社会经济的各个分支，如农业、建筑、物流、环境、金融 等。控制工程作为控制科学原理的具体实现，不但要提出实现目标的理论与方 法，而且要使相应的工程系统在控制作用下实际运行，因此必然涉及到各行各 业的技术和工艺背景，并且要从工程系统角度进行技术集成。从宏观上讲，控 制系统只是整个工程系统中的一部分，但要实现工程系统既定的目标，如保证 工艺条件、优化资源、提高产量、降低能耗、抗御干扰等，却是关键的部分。 从微观上讲，控制系统的实现不仅需要有好的控制思想和方法，而且要与传感 技术、信息传输与处理技术、执行机构紧密结合，否则就只能是纸上谈兵。因 此，控制工程从来就不是控制学科的专利，它应该也必须在与各工程领域的结 合和各种相关技术的集成中得到发展。 从上面的介绍可以知道，控制科学与工程作为一门通用的技术学科，并没 有明确的行业背景，但在各行各业均起着重要的作用，而且其基础理论研究、 技术发展、应用开发各层次有着完全不同的特色和评价体系。用通俗的话来 说，这一学科包含的内容“软硬俱