工程控制论.docx

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工程控制论

工程控制论

控制论

自从1948年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论--关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。

维纳把控控制论制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学，是研究动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。

他特意创造"Cybernetics"这个英语新词来命名这门科学。

"控制论"一同最初来源希腊文"mberuhhtz"，原意为"操舵术"，就是掌舵的方法和技术的思。

在柏拉图（古希腊哲学家）的著作中，经常用它来表示管理人的艺术。

简介控制论Cybernetics[拼音]kòngzhìlùn是研究动物（包括人类）和机器内部的控制与通信的一般规律的学科,着重于研究过程中的数学关系

控制论概述1834年，著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章，他进行科学分类时，把管理国家的科学称为"控制论"，他把希腊文译成法"Cybernetigue"。

在这个意义下，"控制论"一词被编入19世纪许多著词典中。

维纳发明"控制论"这个词正是受了安培等人的启发。

在控制论中，"控制"的定义是：

为了"改善"某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用，就叫作控制。

由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。

信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。

通俗他说，信息反馈就是指由控制系统把信输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到制的作用，以达到预定的目的。

控制论的三个基本部分1.信息论

主要是关于各种通路（包括机器、生物机体）中信息的加工传递和贮存的统计理论。

2.自动控制系统的理论

主要是反馈论，包括从功能的观点对机器和物体中（神经系统、内分泌及其他系统）的调节和控制的一般规律的研究。

离散控制理论在计算中也有很广泛的应用，例如，开方：

开方公式：

X（n+1）=Xn+[A/X^（k-1）-Xn]1/k.例如我们开3次方，即K=3；公式：

X（n+1）=Xn+[A/X^2-Xn]1/3例如，A=5，5在1的3次方和2的3次方之间，X0无论取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。

假如我们取2为初始值：

第一步：

2+（5/2x2-2）1/3=1.7=X1第二步：

1.7+（5/1.7x1.7-1.7）1/3=1.71=X3第三步：

1.71+（5/1.71x1.71-1.71）1/3=1.709=X4第四步：

1.709+（5/1.709x1.709-1.709）1/3=1.7099=X5每计算一次，比上一次多取一位数，计算次数与精确度成正比。

取值偏大公式会自动调小，负反馈；例如第一步和第二步，取值偏小公式会自动调大，例如第三步，第四步，正反馈。

3.自动快速电子计算机的理论

。

即与人类思维过程相似的自动组织逻辑过程的理论。

控制论系统的的主要特征第一个特征

要有一个预定的稳定状态或平衡状态。

例如在上述的速度控制系统中，速度的给定值就是预定的稳定状态。

第二个特征

从外部环境到系统内部有一种信息的传递。

例如，在速度控制系统中，转速的变化引起的离心力的变化，就是一种从外部传递到系统内部的信息。

第三个特征

这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。

例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制蒸汽机的进汽阀门升降装置。

第四个特征

这种系统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定，内部都具有自动调节的机制，换言之，控制系统都是一种动态系统。

控制论在管理上的应用从控制系统的主要特征出发来考察管理系统，可以得出这样的论：

管理系统是一种典型的控制系统。

管理系统中的控制过程在本质上与工程的、生物的系统是一样的，都是通过信息反馈来揭示成效与标准之间的差，并采取纠正措施，使系统稳定在预定的目标状态上的。

因此，从理论说，适合于工程的、生物的控制论的理论与方法，也适合于分析和说明管理控制问题。

维纳在阐述他创立控制论的目的时说：

"控制论的目的在于创造一种言和技术，使我们有效地研究一般的控制和通讯问题，同时也寻找一套恰当的思想和技术，以便通讯和控制问题的各种特殊表现都能借助一定的概念以分类。

"的确，控制论为其他领域的科学研究提供了一套思想和技术，以致在维纳的《控制论》一书发表后的几十年中，各种冠以控制论名称的边学科如雨后春笋般生长出来。

例如工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论等。

而管理更是控制论应用的一个重要领域。

至可以这样认为，人们对控制论原理最早的认识和最初的运用是在管理面。

从这个意义上说，控制论之于管理恰似青出于蓝。

用控制论的概念和方法分析管理控制过程，更便于揭示和描述其内在机理。

控制论在科学体系中的地位与研究物质结构和能量转换的传统科学不同，控制论研究系统的信息变换和控制过程。

尽管一般系统具有质料、能量和信息三个要素，但控制论只把质料和能量看作系统工作的必要前提，并不追究系统是用什么质料构造的，能量是如何转换的，而是着眼于信息方面，研究系统的行为方式。

控制论的另一位创始人、英国生理医学家W.R.阿什贝认为，控制论也是一种"机器理论"，但它所关注的不是物件而是动作方式。

可以进一步说，控制论是以现实的（电子的、机械的、神经的或经济的）机器为原型，研究"一切可能的机器"──一切物质动态系统的功能，揭示它们在行为方式方面的一般规律。

因此，与那些只研究特定的物态系统,揭示某一领域具体规律的专门科学相比较,控制论是一门带有普遍性的横断科学。

控制工作与控制的比较1.管理控制的概念。

在管理工作中，作为管理职能之一的控制是指：

为了确保组织的目标以及为此而拟定的计划能够得以实现，各级主人员根据事先确定的标准或因发展的需要而重新拟定的标准，对下级的工进行衡量、测量和评价，并在出现偏差时进行纠正，以防止偏差继续发展今后再度发生；或者，根据组织内外环境的变化和组织的发展需要，在计的执行过程中，对原计划进行修订或制订新的计划，并调整整个管理工作程。

因此，控制工作是每个主管人员的职能。

主管人员常常忽视了这一点，似乎控制工作是上层主管部门和中层主管部门的事。

实际上，无论哪一层的主管人员，不仅要对自己的工作负责，而已都还必须对整个计划的实施目标的实现负责，因为他们本人的工作是计划的一部分，他们下级的工作是计划的一部分。

因此各级的主管人员，包括基层主管人员都必须承担实控制上作这一重要职能的责任。

2.管理控制与"控制"的相似处

管理活动中的控制工作，是一完整的复杂过程，也可以说是管理活动这一大系统中的子系统，其实质和控制论中的"控制"一样，也是信息反馈。

从管理控制工作的反馈过程可见，管理活动中的控制工作与控制论中的"控制"在概念上相似之处：

（1）二者的基本活动过程是相同的。

无论是控制工作还是"控制"都包括三个基本步骤：

1）确立标准；2）衡量成效；3）纠正偏差。

为了实施控制，均需在事先确立控制标准，然后将输出的结果与标准进行比较；若现有偏差，则采取必要的纠正措施，使偏差保持在容许的范围内。

（2）管控制系统实质上也是一个信息反馈系统，通过信息反馈，揭示管理活动中不足之处，促进系统进行不断的调节和改革，以逐渐趋于稳定、完善，直达到优化的状态。

同其他系统中的控制一样，在现代化管理中有许多情况要正反馈。

两个组织之间的竞赛或竞争就是一例，你追我赶，相互促进。

是大量的还是为了缩小和消灭与既定目标的差距的负反馈，（3）管理控制统和控制论中的控制系统一样，也是一个有组织的系统。

它根据系统内、的变化而进行相应的调整，不断克服系统的不肯定性，而使系统保持在某稳定状态。

3.管理控制与"控制"的区别

1.控制论中的"控制"，实质是一个简单的信息反馈，它的纠正措施往往是即刻就可付诸实施的。

而且，若在自动控制系统中，一旦给定程序，么衡量成效和纠正偏差就往往都是自动进行的，而管理工作中的控制活动远比上述的更为复杂和实际。

主管人员当然是要衡量实际的成效情况，并它与标准相比较以及明确地分析出现的偏差和原因。

但是，为了随之作出要的纠正，主管人员必须为此而花费一定的人力、物力和财力去拟订计划并实施这一计划，才有可能纠正偏差以达到预期的成效。

2.简单反馈中的"信息"，是一个一般意义上的词汇，即简单的"信息包括能量的机械传递、电子脉冲、神经冲动、化学反应、文字或口头的消息以及能够借以传递"消息"的任何其他手段。

对于一个简单反馈的控制系来说，它所反馈的信息往往是比较单纯的。

维纳的信息：

是物质、能量、信息及其属性的标识（原维纳信息定义的逆）。

而对于管理控制工作中的"信息"来说，它是根据管理过程和管理技术而组织起来的在生产经营活动中产生的，并且经过了分析整理后的信息流或信息集，它们所包含的信息种类繁多数量巨大。

这种管理信息（包括管理控制工作中的信息）和管理系统结合一起，就形成了一个系统--管理信息系统。

这种系统，由于既要反映产的生产过程，以便使信息系统能起到控制产品生产过程和产品的价值形成程的作用；又要适应管理决策的需要，使信息系统能起到为各级管理服务作用，使信息的流动符合管理决策的需要，使信息系统成为进行科学管理严格执行计划的有力工具。

因此，我们就要求它具有如下功能：

（1）处理信息及时、准确；

（2）控制计划和经营管理，使之处于最佳状态；（3）便于进行方案比较和择优；（4）有助于进行预测工作。

管理是否有效，其关键在于管理信息系统是否完善，信息反馈是否灵敏正确、有力。

灵敏、正确和有力的程度是一个管理制度或一个管理职能部是否有充沛生命力的标志，这就是现代管理理论中的反馈原理。

要"灵敏"就必须有敏锐的"感受器"，以便能及时发现变化着的客观实际与计划目之间的矛盾。

要"正确"，就必须有高效能的分析系统，以过滤和加工感来的各种消息、情报、数据和信息等，"去粗取精、去伪存真、由此及彼由表及里"。

"有力"就是把分析整理后得到的信息化为主管人员强有力行动，以修正原来的管理动作，使之更符合实际情况，以期达到管理和控的目的。

3.按照"控制论"的观点，生物或机械等等各种系统的活动均需要控制。

进行这种控制活动的目的是设法使系统运行中所产生的偏差不致超出允许范围而维持在某一平衡点上。

对管理来说，控制工作的目的不仅是要使一个组织按照原定计划，维其正常活动，以实现既定目标；而且还要力求使组织的活动有所前进，有创新，以达到新的高度，提出和实现新的目标。

也就是说，管理的五个职活动，通过信息反馈，形成了一个闭合回路系统。

管理活动无始无终，一面要像控制论中的"控制"一样，使系统的活动维持在一平衡点上；另一面还要使系统的活动在原平衡点的基础上。

求得螺旋形卜升。

全面质量管中推行的PDCA工作法，实际上就是体现了这个特点。

4.控制工作的目的、作用及重要性

在现代管理系统中，人、财、物等要素的组合关系是多种多样的，时变化和环境影响很大，内部运行和结构有时变化也很大，加上组织关系错复杂，随机因素很多，处在这样一个十分复杂的系统中，要想实现既定的标，执行为此而拟定的计划，求得组织在竞争中的生存和发展，不进行控工作是不可想象的。

5.控制工作的目的和作用

在早期的管理活动中，往往是通过财务审计来进行控制工作的。

那时组织规模不大，涉及到的范围较小，业务活动种类也比较简单，所以进行务审计的目的是防止有限的资金在使用过程中出现浪费或流失，并保障能得到最大的收益。

随着社会和科学技术的进步，组织的活动规模越来越大，活动内容也增加广日益复杂，因而控制工作的内容也越来越多，已不仅仅是务审计所能概括得了的。

但尽管如此，财务审计仍不失为一种重要的控制法。

在现代的管理活动中，无论采用哪种方法来进行控制工作，要达到的一个目的（也就是控制工作的基本目的是要"维持现状"，即在变化着的外环境中，通过控制工作，随时将计划的执行结果与标准进行比较，若发有超过计划容许范围的偏差时，则及时采取必要的纠正措施，以使系统的动趋于相对稳定，实现组织的既定目标。

控制工作要达