[讨论]关于反馈

xmwhit

记得在哪篇文献上看到这样一句话，“对受扰引起的偏差有效的控制一定是反馈控制”，直观的理解是这句话是对的，但如何从理论上论证？我至今还没找到一本相关的文献或者书籍，在下不才，大家都有何高见？

[ 本帖最后由 cdwxg 于 2006-9-5 19:56 编辑 ]

zhuofeng

这个问题，我感觉应该从数学上了来推导。
我的理解是：因为是受扰运动，那么扰动大多是不可知的，或者是没有规律的，对这种不可知的运动进行控制，那么只有反馈控制是最合理的，因为它把扰动的作用加了进去，不断的进行修正。如果没有反馈，就不可能对不可知的扰动进行控制，除非在一些特殊的条件下。

xmwhit

主任的话很有道理。
那么要从理论角度去论证，我的想法是：
首先，受扰运动如何用数学模型精确刻画？这个问题应该好解决，文献应该好找一些。
其次，“有效的控制”如何来定义？我想应该是针对运动的稳定性来定义吧。
最后，“一定是反馈控制”，也就是要证明反馈机制一定是状态或者输出的函数。
不知上面所说是否确切，还望大家指正！

[ 本帖最后由 xmwhit 于 2006-9-6 14:55 编辑 ]

cao

大家找找看，能否找到这方面的理论证明，或者自己证，就更好！

tz6091

我觉得反馈控制一定上对系统输出误差的控制.至于对扰动的控制(干扰的控制)不一定就是反馈控制,前馈控制一样能消除扰动的影响。只是说反馈控制也一样能消除干扰的影响。但是这样的话就一定造成了控制的滞后。前馈控制就能很好的解决这一问题。但也有缺点就是要求系统模型精确已知、扰动可测。

xmwhit

楼上说得也有道理。
不过既然是扰动，即使人们掌握了足够的经验，也还是不能将所有的系统外部扰动预料到，换句话说，在利用前馈控制时人们也往往同时利用反馈控制。当然所有事情都不是绝对的，事实上在一些比较简单的特殊的情况，完全可以只利用前馈控制来达到目的。但我们主要是讨论比较一般的情况，因为实际生活中绝大多数系统所受到的外界干扰是不能够完全被预测的。

mysun

我同意2楼的观点
有扰动，就会使输出的信号和输入的有误差，反馈可以无限小的减小这个误差！

xmwhit

也许这个问题看起来是那么地显然，正如2楼zhuofeng 主任所理解，因此搞控制的学者们，没有花费心思去做他们认为是数学家们应该干的事。也可能我以前是学数学的所以才关注这样一个不知道是否有意义的事情！事实上这个问题虽然简单，想要从数学上严格证明个人认为是比较困难的，就受到扰动的系统的组成部分来说，就有好多种可能，就是从数学模型上看也就是说扰动项加在哪儿，怎么加，然后才能继续想办法证明结论。
        或许这个问题本身的提法就有问题，不是很明确！本人对控制了解的时间不是很长，无论是从概念的理解还是从整体的系统论的思维的把握都很欠缺，希望通过进一步的努力把这个问题想清楚，解决清楚。
        另外推荐一篇报告：1991年度Bode奖获得者Petar V. Kokotovic 在IEEE控制与决策大会上做的报告,很有参考价值。

[ 本帖最后由 xinyuxf 于 2006-12-19 12:23 编辑 ]

cao

原帖由 xmwhit 于 2006-11-16 08:04 发表
也许这个问题看起来是那么地显然，正如2楼zhuofeng 主任所理解，因此搞控制的学者们，没有花费心思去做他们认为是数学家们应该干的事。也可能我以前是学数学的所以才关注这样一个不知道是否有意义的事情！事实上 ...

非常有道理，我一直希望找到这方面的理论证明，未果。
从数学上讲，是较为复杂的，不过我还认为这项工作有意义，不久的将来，肯定有人能解决的。

xmwhit

不过我还认为这项工作有意义，不久的将来，肯定有人能解决的

我很赞同!好多时候大家认为是显然的事情，研究到最后才发现就是这些显然的事情出了问题！人们总强调理论要联系实际，而事实上实际的应用技术也一定要有理论来保证。
        举个例子，关于能控性与能观性的实用价值，国内、国外都有不同的看法和争论。习惯于采用经典控制理论的传递函数模型和频域方法的工程技术人员，不知道能控性、能观性理论，也可以成功地设计各种控制系统，因而认为它们只是数学上的兴趣，没有工程实用的价值。
         纯理论到底有没有用？事实上，并非所有的理论都是直接来源于实际生活，但既然某种知识上升到理论的高度，就应该有它存在的理由，这种理由，或者说这种理论与实际的联系往往是需要深入地挖掘和探讨的。[陈省身的纤维丛微分几何理论和杨振宁的宇宙不完全对称定律,可以称为二十世纪数学和物理的一次美丽而又奇妙的不谋而合。杨振宁:“规范场说的是纤维丛的联络,而数学家在提出纤维丛上的联络时,并未涉及物理世界。”] “理论联系实际” 本身就是一个创造性的科学研究过程，而一个新的应用技术的诞生没有理论来支持更不会得到广泛的应用。控制理论研究与控制工程实践之间存在着“鸿沟”，这是控制理论和工程界的一个严重的问题，为此，需要在二者之间搭起一座理论联系实际的“桥梁”，我觉得，这个“桥梁”本身也是一项伟大的工程。

cao

1）xmwhit 讲得很有道理！有见解！恳请继续关注此版面，继续为本版面的繁荣做出贡献！谢谢！
2）控制理论与控制工程间的鸿沟必将被打破。“控制论”的诞生是开创性的，鸿沟的打破将“控制论”从小有推向大小，是控制论成熟的标志！
3）理论与实际两者的辩证关系，本人以为也不是一目了然的。几百年前不重视的理论也许今天促使了社会的发展，今天不被重视的理论，谁知道一百年后会如何呢？

xmwhit

cao主任过奖！
       我只是看了点资料，读了点书，突发奇想，同时又特别喜爱这个论坛，所以有点东西就想到这里唠叨一下，如果还真有那么一点用，让大家觉着有点道理，那我深感荣幸。
       绝对支持本论坛，绝对支持这个版面，我会继续努力！

cao

1）大学生命的真谛在于学术自由，学术自由的一个必要条件就是学术工作者有“奇思异想”，不仅应该有，还得敢于有。

2）火花是碰撞得来了，本人欢迎各式思想的交流，也努力促进本版面的学术繁荣！

3）在此，不仅感谢xmwhit ，而且也感谢所有朋友对我工作的支持、对论坛的热爱。也希望大家继续努力，再创辉煌。

wf1254

1、我认为之所以需要反馈，本质根源在于人的认知能力及其实现手段存在局限性，这使得我们对控制对象及其环境（即其所受扰动）的认识必然的存在误差，存在不确定性，所以才需要根据系统的输出“后验”的去纠正控制输入，这就是反馈。假如在理想情况下，我们能实时的确定系统的扰动，并且我们的模型是对系统的精确描述，那么用前馈控制就可以直接抵消扰动的影响了。就因为这只是理想情况，无法实际实现，所以反馈才成为必要的、“一定是”的。
2、因此，原问题是否可以等价为：在承认人的认知局限性的前提下，能否在不测量“位于任何输入点之后”的信息的条件下构造输入实现对扰动影响的抑制？
（注：1、如果测量了输入点之后的信息，除非不利用它，否则必然引入反馈，因为它在后，输入在前，利用“后”来构造“前”就构成反馈，然而不利用的话就不会去测量了
      2、注意，基于扰动观测的前馈控制中也有反馈，位于扰动观测回路中）
3、这样看来，问题的答案似乎是肯定的，除了“有效的控制”中的“有效”二字需要界定之外；
4、不知在下说的清楚没有，欢迎继续讨论

xmwhit

因此，原问题是否可以等价为：在承认人的认知局限性的前提下，能否在不测量“位于任何输入点之后”的信息的条件下构造输入实现对扰动影响的抑制？

        说得很到位！
        我常常认为人的认知局限性，是因为人类没有掌握足够的数学方法，对物理规律认识得不够深刻。
        而大家的讨论却让我想起了曾经受到感悟的话。人们总是在不断地寻求和总结大自然的规律，以把这些规律用纯粹的数学语言来描述做为艺术上的追求。于是越复杂的东西往往就需要越抽象的数学语言和方法。实际上还有比数学更抽象的，那就是哲学！哲学虽然抽象，但哲学的语言很人性化！所以用哲学的观点来解释某些事情显得更自然！
         有些问题讨论到最后，你就会发现一些哲学的味道！
         突发感慨，大家继续发表高见！