????????正式開始上課，我首先要提的一個問題，什么是控制？

????????我們既然學的是機械工程控制基礎，這里頭的關(guān)鍵詞是控制和機械工程，機械工程是它的對象，控制是它的關(guān)鍵詞。

????????什么是控制？控制這個詞大家絕對是不陌生，什么是控制？應該來講對一個對象施加某種作用，使它產(chǎn)生我們所期望的輸出，對不對？

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????????什么是對象？我們一定要知道對象什么是控制，一定要知道它首先有一個對象，然后第二個是我們要對對象施加某種作用，然后施加作用的目的是為了讓這個對象在你作用施加的作用下，達到他的一種意預期的一種輸出，一種期望。

????????所以什么是控制？盡管這個詞大家應該來說對這個詞非常熟悉，但是真正要說出什么是控制，要理解它的這幾個方面的這幾個要素。

????????我們后面實際上我們談到很多問題，跟這幾個方面是相關(guān)的。

????????好，我們現(xiàn)在看一個實際的例子，我不知道大家見過這個沒有？

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????????瓦特知不知道？瓦特的最大的貢獻是什么？實際上他的貢獻并不是說發(fā)明了整體，而是讓蒸汽機能夠成為一種工業(yè)的工業(yè)應用上的一個工具，也就是找到了一種應用的手段，對不對？那么這一個東西就是瓦特時代的金蒸汽機的一個譜簡單的模型。

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????????這是蒸汽機本身，這是蒸汽供應的管路，然后輸出軸帶這是輸出軸，然后通過這個機構(gòu)把蒸汽機的往復運動變成旋轉(zhuǎn)運動。

????????那么蒸汽機如果說就蒸汽機本身的話，這就是如果蒸汽機本身的話，這樣一個蒸汽基本就是它的本體來說的話，在應用上面有什么問題，輸出軸他是要做工的，他要帶負載的負載，比如說它拖動一個什么東西，我們就說它是一個船上的蒸汽機，那么拖動一個什么東西的話，它拖動螺旋槳的話，那么它的負載對蒸汽機來對在它的輸出軸來說，負載是不是恒定的？負載是在變的對不對？他在行進過程當中負載是隨時都在變的，負載一變，大家看就會出現(xiàn)什么問題？如果負載一變，比如說我們說它的輸出軸的負載加大會出現(xiàn)什么問題？

????????大家騎自行車的時候上坡的時候會感覺到怎么回事？吃力了是吧？你要是還是維持原來的出力，那么速度肯定就會慢下來。如果你要維持原來的速度，你的出力就要大，對不對？那么這是一樣的道理，負載一遍，如果原來的出力體現(xiàn)在這個蒸汽量的供應上面，如果不變的話，它速度肯定就要降下來，如果要是速度不降下來，這個就要加大，對不對？就是這么一個道理。

????????好，你人好吧，我上坡的時候我一看速度慢了，我再使點勁，所以蒸汽機怎么辦？所以要解決這個問題，這實際上是蒸汽機在應用上面首先要解決的一個問題。

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????????所以在18世紀瓦特時代，那個時候蒸汽機就加了這么一套東西，加了這么一套東西，就是要解決這個問題。

????????就是要使得負載一變以后，剛才說要使得它的輸出轉(zhuǎn)速不變的話，它燃料的供應蒸汽的供應就要加大。如果說負載下降了，又不讓還是要轉(zhuǎn)速要穩(wěn)定在原來的值上面的話，那么蒸汽的供應實際上就要減小，對吧？

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????????所以在當時加了這么一套裝置，在上面就形成了所謂的蒸汽機的離心調(diào)速器，就這么一個東西，這個原理實際上大家應該一看就明白了，這個結(jié)構(gòu)畫在這里的話，原理大家應該清楚，如果說是速度增加的話，那么是什么？把這個地方就是什么？減小。如果說這個速度減小了，產(chǎn)生的作用就是這個地方加大。所以有了這么一套機構(gòu)以后，一旦你負載的變化引起了轉(zhuǎn)速的變化的話，那么通過這一套機構(gòu)來調(diào)節(jié)入口的閥門的開度，就可以使得轉(zhuǎn)速低。

????????那么這一個我們再回到控制這個概念上，面對對象施加某種操作，這里的對象是指的什么？這個是這里的對象指的是什么？其一指的是蒸汽機本體，對吧？好，對他施加某種操作，使得他產(chǎn)生所期望的行為，期望的行為是什么？輸出轉(zhuǎn)速恒定，然后使它產(chǎn)生施加的操作，是通過這一套東西在施加操作，對不對？好，這是這是這樣一個例子。

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????????我們再看一個例子，這里有個容器，有進水口，有出水口，如果我們現(xiàn)在還是對照我們控制的概念來說，我們讓這是一個對象，然后我們要使這個對象產(chǎn)生某種期望的行為，是期望什么？期望這個頁面恒定，液面高度始終恒定。

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????????好，那么我們就要對他要保持要使得他的能夠達到期望的行為的話，那么有就是要私家操作，那么在這個圖上施加操作的過程是由人來執(zhí)行。好，這個人在施加操作，它是一個什么樣的過程，人的眼睛在看，看看現(xiàn)在這個對象他產(chǎn)沒產(chǎn)生你所期望的行為，如果沒有他在什么？在調(diào)整，一直到最后的結(jié)果是在這里為止，這是人在執(zhí)行操作，剛才的對象是那一套離心裝置，在施加這種操作對不對？這是兩個不一樣的。

????????好，那么這里就涉及到另外一個概念了，大家說到自動控制，一個自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等，這些詞大家也聽說過，那么這樣一種實際上這種操作對對象施加操作的這個過程是由人來完成的。那么這一種控制方式是叫人工控制，而如果說這一種控制是由一個裝置來完成，人在執(zhí)行過程當中，在操作執(zhí)行過程當中，人不在里頭，盡管裝置本身是人設計的毫無問題，但是在操作執(zhí)行過程當中，人不在里頭，是有一個裝置在完成，那么這樣一種就是所謂的自動控制。

????????剛才我們講的這個例子就是這個，同樣的是這樣一個功能，還是對象，還是要達到這樣一個控制效果，頁面不變的這樣一個控制效果。如果把這種人工控制把它改成非人工控制，就變成了自動控制。

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????????剛才我們說人工控制的在這個過程當中要維持液面高度不變，人工控制的過程是眼睛在看著這個液面，當然它可以通過一個儀表在看，然后液面高了，我把龍頭關(guān)小一點，進水的地方關(guān)小一點，液面低了，把進水的地方開大一點，那么這是首先要通過眼睛在看，輸出是不是在期望的位置上面？不是，然后通過對對象施加的操作來調(diào)整，使得它的輸出滿足期望。

????????好，那么在右邊的圖這一個過程改成了就把人脫離開了，不要人了，盯著人用的是一個什么方式，這個圖一看大家也應該比較明白它的原理，人眼睛看和判斷他是不是在期望的位置上面，在這個圖上是用什么在做這個事這個東西對吧？就是一個浮球或一個浮子，然后它這個地方一有變化，通過杠桿反映在閥門上面，反映在閥門上面，液面高了，關(guān)小液面低了直加大，這是一個最簡單的馬桶控制系統(tǒng)。

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????????抽水馬桶是的，這是一個最簡單的抽水馬桶控制系統(tǒng)。為什么你抽水馬桶一噴水以后，它水到一個位置就自動停了，靠這東西在填，所以這就是人工控制和自動控制這樣的一個概念。

????????我們剛才在上課之前，這上課一開始回答什么是控制的時候，我們已經(jīng)得到的結(jié)論：控制三要素，控制對象、控制目標，還有控制裝置，所謂的控制裝置就是施加這種操作的裝置，當然這個裝置也可以勝任，那么要想完成一個控制，要想對被控對象，要想對一個對象施加某種操作，使他達到所期望的行為。

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????????那么首先我這個操作我是要有一種操作，能夠使它的輸出能夠達到期望的行為。所以這實際上是涉及到在控制當中就涉及到一個可控和能控的問題。

????????可控是什么？我要通過操作使得對象能夠朝著我預期的方向發(fā)展。那么首先是它有多個可能的發(fā)展方向，然后這是一個前提，它如果只有一一條路可走，你施加不施加操作，它都是這一條路，還不涉及到控制，那就不涉及到控制，所以一定是對象，他的行為是有多條，是有多種，這是一個前提。

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????????第二個前提是什么呢？我施加的操作要能夠使它按照我選定的其中一個變化方向去發(fā)生這種行為，對不對？所以這是這就是涉及到可控和能控的問題，所以我們要真正要完成，要考慮一個控制的話，實際上我們的對象它的有哪些可能性，它的發(fā)展，它的變化有哪些可能性，然后這些不這些多個可能性當中，哪一種可能性是我們的預期的目標，然后我們施加什么樣的操作使得對象能夠朝著我們選定的這一個可能性發(fā)展，所以這就是這樣一種思考問題的方式。

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????????所以我們說控制論是它實際上是在研究事物變化的一般規(guī)律，要說這些方面的問題，你面臨任何事件的時候，都是有這樣一種或者說有很多情況下都是需要有這樣一種考慮，所以我們說控制實際上從某種意義來說，它構(gòu)成了一種技術(shù)哲學或者是一種科學方法，所以當然本質(zhì)上面它又是一門技術(shù)科學，因為它是可以實際應用的，它的原理和方法是可以實際應用的。從這個角度上面來說，它是一門技術(shù)學科，但是從它的這種考慮問題的思維方式來說的話，又可以認為它是一種技術(shù)哲學和一門科學方法，這里我們說既然是作為一個技術(shù)哲學，實際上就有這么幾句話來概括它。

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????????我們所有我們研究的對象是一個系統(tǒng)，所以剛才是（某同學），他說成是系統(tǒng)沒完全沒錯，我們所有的對象都可以認為就是一個系統(tǒng)，當然一說是系統(tǒng)，它就有系對系統(tǒng)的一些一些內(nèi)涵在里頭，好，是一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)它可以不斷的運動和變化，那么這個變化它的前提條件產(chǎn)生這種變化的條件，是外界給他施加的作用，也就是我們說的控制過程當中的對對象施加某種操作，只有操作它才能產(chǎn)生響應，那么產(chǎn)生什么樣的響應？產(chǎn)生什么樣的輸出，產(chǎn)生什么樣的響應？取決于什么呢？取決于它的內(nèi)因，也就取決于系統(tǒng)本身的特性。

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????????不同的系統(tǒng)在同樣的作用之下，他的輸出是行為是不一樣的，還不說別的了，兩個人一個胖子一個瘦子，你用同樣一拳打過去，同樣的力道打過去了，瘦子倒了胖子不倒，對不對？所以這就是不同的系統(tǒng)。

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????????所以在一個對象它要發(fā)生要產(chǎn)生運動變化，它有外因作用，外界對它施加作用，然后施加這個作用，它會產(chǎn)生什么樣的變化結(jié)果？這是取決于內(nèi)因。

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????????我剛才說的很淺白的一個例子，所以實際上那么產(chǎn)生這個過程在整個過程實際上是什么？它的核心體現(xiàn)在這個上面，是屬于信息的傳遞和交互。剛才所說的道理，我對外界作用做一個操作，就說打你一拳，這一拳傳遞到你身上，通過你去通過你的身體的一些傳遞，最后導致你要么就倒了，要么還站著壞人家，實際上是一種信息的傳遞，這種信息的傳遞導致狀態(tài)的變化，這個狀態(tài)可以是系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)，也可以是它的對外界反映出來的狀態(tài)，我倒了還是站著的換兩下子，這也是一種狀態(tài)，這是外面的一種，對，狀態(tài)。

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????????還有系統(tǒng)內(nèi)部的一些狀態(tài)，它的狀態(tài)的變化，然后既然是一個變化，它就有一個變化過程，這個變化過程隨著時間的延續(xù)在發(fā)生變化，那么這就有一個動態(tài)的歷程，所以是這樣一個含義，在這上面我不再多加解釋。

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????? ?那么控制論，我們這門課是機械工程控制，那么它實際上控制論的原理方法，它可以用在各個不同的領域，比如說控制類，用在跟經(jīng)濟學結(jié)合起來，用在經(jīng)濟領域分析經(jīng)濟方面的一些現(xiàn)象和問題，那么就構(gòu)成了經(jīng)濟控制論。如果用來分析社會方面的一些問題，就構(gòu)成了社會控制論，用來分析生物方面的問題，構(gòu)成了生物控制了。用來分析工程當中的一些問題，就構(gòu)成了工程控制，那么我們機械是屬于工程技術(shù)的一種機械工程，所以就構(gòu)成了機械工程空間，就是這么一個關(guān)系。那么實際上也就是說我們控機械工程控制，說到底是研究的是機械工程領域當中的問題，這個對象是機械工程當中的對象。

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【機械工程控制基礎（舊版-詳細版）【楊叔子、吳波】】