那么接下來今天我要再提第二個問題了，機(jī)械工程控制研究什么？

實(shí)際上我們還是抓住控制的概念，對對象施加特定的操作，使得它滿足你期望的行為。從這句話來出發(fā)，我們來講，這個過程當(dāng)中包含了一些什么問題，要研究包含了什么問題要研究。

首先我們的目的是讓這個對象就像你剛才說到的，讓這個對象要達(dá)到你所期望的行為。好，接下來那么首先就要問了：什么情況下他的行為是什么？我怎么判斷他達(dá)沒達(dá)到期望的行為，如果沒達(dá)到，我怎么讓他達(dá)到？這是不是里頭的一些問題，對不對？

好，那么我們現(xiàn)在再回過頭來再說，從剛才說的延伸過來，首先在什么樣的操作下面，是作用在什么系統(tǒng)上面，它會達(dá)到一個什么行為？我首先需要比如說我的一個確定的系統(tǒng)在一個特定的操作或者是外界作用下，他會產(chǎn)生什么樣的行為，我首先要知道吧，知道這個了我才判斷他達(dá)沒達(dá)到我期望的行為，首先我要知道他達(dá)沒達(dá)到我所期望的行為，首先你告訴我他現(xiàn)在的行為是什么，對不對？好，所以對特定的對象施加特定的操作，那么它會產(chǎn)生什么樣的輸出？或者會產(chǎn)生什么樣的行為？我首先要知道吧。

好，那么現(xiàn)在再回頭再進(jìn)一步，我既然要知道它的輸出，或者是它在某種操作下面它的行為是什么，取決于什么？前面談到的已經(jīng)能回答這個問題了，它產(chǎn)生什么樣的輸出，它會產(chǎn)生什么樣的輸出，取決于什么？還是從剛才那個話里頭來說，這個輸出是怎么產(chǎn)生的，所以它才取決于前面它產(chǎn)生的東西，取決于施加的是什么樣的操作，對吧？還有取決于系統(tǒng)是什么，對不對？

而這個系統(tǒng)是什么？實(shí)際上這個話不嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)該是系統(tǒng)的特性是什么？對不對？你說系統(tǒng)是什么？我剛才說一個胖子和一個瘦子都是人，都是個那個人的系統(tǒng)，所有的要素兩這兩個人身上都有，兩人的特性不一樣，兩人的特質(zhì)不一樣，所以就會產(chǎn)生不同的結(jié)果，對不對？

所以一個對象在外界作用下能夠產(chǎn)生什么樣的會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果，取決于系統(tǒng)的特質(zhì)，特性是什么？取決于施加的操作是什么，對不對？所以這兩種如果是確定以后，那么理論上面講，它的輸出或者說它會產(chǎn)生什么樣的行為，是不是你就能夠很清楚的知道了？這個行為甚至沒有發(fā)生，你都會知道，因?yàn)槭裁茨兀磕闳绻严到y(tǒng)的特性了解得非常清楚，這個系統(tǒng)就是一個什么樣的特性，然后施加一個什么作用，在這樣一個系統(tǒng)上面它會產(chǎn)生什么樣的輸出，什么樣的結(jié)果？是不是肯定是確定的，對不對？只取決于這兩個東西，只是前提條件是系統(tǒng)的特性，你要百%的完全的沒有任何疑慮的了解，實(shí)際上是做不到這一點(diǎn)，如果能做到這一點(diǎn)的話，我們一些實(shí)驗(yàn)都不需要做的了，那直接一算就都出來了，對不對？

好，這是我們回答第一個問題，我們首先要知道它可能會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果，這個產(chǎn)生結(jié)果又是受到你施加什么？操作系統(tǒng)的特性是什么來決定的，那么會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？取決于施加什么操作和系統(tǒng)的特性，對不對？

好，這是第一個，首先我們知道了，如果兩個前提條件我們都是很清楚的知道的話，系統(tǒng)在這個操作上面會出現(xiàn)什么樣的結(jié)果，我們就可以很清楚的知道。這是第一個問題。在知道施加什么樣的操作，知道系統(tǒng)的特性是什么的時候，我們要能夠知道這個系統(tǒng)它的輸它的輸出它會產(chǎn)生什么樣的行為，實(shí)際上這一聽就知道了，對不對？

好，接下來我知道他會產(chǎn)生什么樣的行為，這個行為是不是我的期望，他的行為，我們控制是要他的輸出，它的產(chǎn)生的結(jié)果是我們所期望的，那么是不是期望我需要有個判斷，我們剛才已經(jīng)回答了一個問題就是說在什么樣的作用之下，作用在什么對象上面，它的輸出它會產(chǎn)生什么樣的反應(yīng)，我們起碼應(yīng)該知道，而要想知道這一點(diǎn)，那就是說我們需要知道系統(tǒng)或者說應(yīng)該準(zhǔn)確的說系統(tǒng)的特性是什么，然后外界給他事件的作用是什么，然后我就在這兩個條件下，我就能夠知道它會產(chǎn)生什么樣的輸出，產(chǎn)生什么樣的反應(yīng)，這是第一個問題。

????????第二個問題產(chǎn)生的輸出是不是我們期望，如果不是，當(dāng)然是不是我們期望的肯定有個判別，這個判別可以是人在判別，也可以是計(jì)算機(jī)在判別，也可以是某一種裝置自己在判別，這有一個判別。

????????如果說不是說明什么問題，說明要么是系統(tǒng)的特性，不好達(dá)不到我們的要求，要么是我的作用，我施加在這個對象上的作用，不好，在這個作用之下達(dá)不到我的期望，對不對？所以要么就是找到一種我們是找到一種合適的施加的作用，使它在現(xiàn)有的特性下能夠達(dá)到我們的期望，或者是改善系統(tǒng)本身的性能，讓系統(tǒng)的性能比它現(xiàn)有的性能好一些，在新的性能的下面，它在同樣的速度下能夠達(dá)到我們的期望，對不對？這幾個問題就已經(jīng)回到了我們到底研究什么問題，實(shí)際上這些東西歸結(jié)起來一句話是什么？誰用一個最簡單的一句話來說，我剛才說的這幾個問題是反映的是一個什么樣的東西，反映的是什么？

????????在剛才無論是哪個問題，我們談來談去，都是在說一個東西，在說一個什么東西施加的作用，系統(tǒng)的特性和它的輸出，或者說它的反應(yīng)，或者說它的輸出這幾個東西之間的什么東西，動態(tài)關(guān)系說來說去在說這幾個對不對？

????????也就是說我知道施加的是什么作用，知道系統(tǒng)的特性是什么，我能知道它的輸出是什么。好，我要想讓這個輸出是我們希望的輸出，然后在前面兩個里頭，如果我們系統(tǒng)本身我們不變的話，我們就需要找到一種合適的輸入，如果輸入是一定的話，我們就需要把這個系統(tǒng)的特性要能夠滿足輸出的要求，對不對？

????????實(shí)際上說穿了三個量，我們要知道兩個量確定另外一個量，而根據(jù)什么確定？根據(jù)三者之間的一個動態(tài)關(guān)系來確定，只要我們知道這三者之間的關(guān)系是一個什么樣的關(guān)系，我們知道了其中的兩個量，第三個量當(dāng)然就知道對不對？說來說去圍繞著都是從控制本身的含義的這三個要素，這三個要素之間的一個動態(tài)關(guān)系，對不對？而這就是控制了他的研究的問題。

????????而這個動態(tài)關(guān)系歸結(jié)起來，就是所謂的動力學(xué)問題，就是系統(tǒng)當(dāng)中的動力學(xué)問題，動力學(xué)又是一個什么概念？我這門課我特別強(qiáng)調(diào)大家把每一個概念把它理解清楚，動力學(xué)是個什么樣的含義力和運(yùn)動的關(guān)系，對你說得很準(zhǔn)確，通常的動力學(xué)的概念來研究作用在物體上的力和物體的運(yùn)動的關(guān)系，這個物體的運(yùn)動當(dāng)然就包括它的那些輸出的那些運(yùn)動量、速度、位移對不對？好，是這之間的關(guān)系。如果我們把這個概念把它稍稍廣義一下，稍稍延伸一下，實(shí)際上怎么說呢，不一定是作用的是力了，可以作用是其他的東西，不一定完全是位移速度，這種運(yùn)動量我可以是其他的一些量。

????????所以廣義的動力學(xué)問題我們可以理解成系統(tǒng)輸入輸出三者之間的動態(tài)關(guān)系，這里頭所包含的問題，是吧？所以所以說穿了我們機(jī)械工程控制研究的是什么？研究的是機(jī)械工程當(dāng)中管理系統(tǒng)的應(yīng)該是管理系統(tǒng)的管理動力學(xué)問題，因?yàn)樗煌耆茄芯苛瓦\(yùn)動的關(guān)系。

????????好，那么我們是機(jī)械工程控制，所以在前面又加了一個定語，是機(jī)械工程中的管理系統(tǒng)。如果說不是專門針對機(jī)械工程來討論控制這個問題，那就是一般系統(tǒng)的廣義控制。

????????好，這里頭具體涉及到兩個概念，一個系統(tǒng)一個動力學(xué)問題，動力學(xué)問題剛才已經(jīng)跟他說了，跟大家已經(jīng)解釋過了，系統(tǒng)這也是大家聽過不知道有多少遍的一個詞，看過也不知道多少次的詞，誰告訴我系統(tǒng)是什么，誰告訴我怎么理解這個系統(tǒng)，怎么理解你們的理解是什么？什么叫一個系統(tǒng)？是吧？互相之間有關(guān)系的物體的集合（回答），互相之間有關(guān)系的物體的集合，稍稍有一點(diǎn)點(diǎn)不一意思說出來了，有關(guān)系的物體的集合，物體也可以這樣說，反正基本是這個意思。

????????所以我們看看一個系統(tǒng)，實(shí)際上就是兩個意思，他開始都已經(jīng)包含在里頭了，如果更粗線一點(diǎn)的說，按一定的規(guī)律聯(lián)系在一起的元素的集合，把你剛才物體換成元素，是一個元素的集合，系統(tǒng)是由很多元素組成的，元素的集合，這是一個條件。

????????另外一個條件就是剛才你說到的相互之間的關(guān)系，沒有這種關(guān)系不構(gòu)成為系統(tǒng)，你們之間構(gòu)不構(gòu)成一個系統(tǒng)？（指全班同學(xué)）構(gòu)成好你們這些元素現(xiàn)成的元素之間的關(guān)系是什么元素？就是首先都是一個班子學(xué)的同一個專業(yè)對不對？要給你們的要求也是一樣的，是相互之間元素的結(jié)合，所以一個系統(tǒng)就是兩個要素，有元素由多個元素組成，然后元素之間存在著關(guān)系，而且這些關(guān)系是滿足某種滿足特定的物理規(guī)律的關(guān)系，這就是一個系統(tǒng)。

????????所以剛才我們說到三者之間的關(guān)系里頭，其中很重要的一個方面是系統(tǒng)本身的特性，也就是一個系統(tǒng)本身的特性是什么？那么這個特性我們就知道了，根據(jù)系統(tǒng)的含義特性取決于兩個因素，對不對？取決于這個系統(tǒng)是由哪些東西構(gòu)成的，肯定個體的特性會影響整體的特性，但是整體的特性之和是不是就是系統(tǒng)的特性？顯然不是。那么這個特性除了這些個體的特性以外，還有個體之間的聯(lián)系，是按什么樣的規(guī)律發(fā)生的聯(lián)系？那么這就是系統(tǒng)的特性有哪些構(gòu)成，實(shí)際上是根據(jù)要素來說話，有兩種東西構(gòu)成而體現(xiàn)在體現(xiàn)在我們系來描述一個系統(tǒng)的特性，不管你用什么方式來描述，都必須把這兩種因素描述進(jìn)去。

????????大家以前應(yīng)該見過應(yīng)該列寫過很多對象的，大家可能當(dāng)時沒意識到，實(shí)際上你也寫過很多對象的動力學(xué)關(guān)系的這種描述，大家想想不想起有些什么大家以前學(xué)過的東西，這種描述一定是既描述了它里頭的一些元素，又描述了元素之間的關(guān)系，而且還描述了這個系統(tǒng)跟輸入輸出之間的是一個什么樣的關(guān)系，動態(tài)關(guān)系。大家想一想以前你們學(xué)過的東西哪些能夠體現(xiàn)這樣一些特性？哪些想不起來？

????????你們學(xué)過力學(xué)是學(xué)過吧，理論力學(xué)，他剛才說的動力學(xué)的概念就是來自于理論力學(xué)的，理論力學(xué)里頭不一有一個大部分內(nèi)容就是動力學(xué)對不對？之間的關(guān)系就是描述這個力和它的位移或者速度之間的這種關(guān)系，對不對？那么這種關(guān)系是通過什么描述的？在理論力學(xué)里頭通過什么描述的，它的基本的物理定理是牛頓定律，描述出來是用的方程，是用的微分方程應(yīng)該算對不對？用的微分方程描述出來的，那微分方程里頭，比如說一個最簡單的質(zhì)量彈簧阻力系統(tǒng)，在這個微分方程里頭是通過什么樣的體現(xiàn)了它的元素，它的元素之間的聯(lián)系？

????????例如：質(zhì)量彈簧阻尼，那三個系數(shù)那是代表著三個元素，對不對？那么他們之間的關(guān)系是滿足什么？是根據(jù)牛頓力學(xué)牛頓定律最后列成的關(guān)系是比如說列成的是一個二階微分方程，二階，這就是描述了他們的關(guān)系對不對？所以這些你們實(shí)際上以前都列過這樣的一些關(guān)系。

????????還有一個電路，我們說廣義的動力學(xué)問題不一定是力學(xué)和運(yùn)動關(guān)系了，一個電路輸入電壓，一個電路輸入電壓跟輸出電壓之間的關(guān)系，它的理論依據(jù)是什么？基爾霍夫定理，對吧？

????????然后列出來的最后是微分或者是積分形式反映出來的，那里頭的電容、電感電阻，就是里頭的系統(tǒng)當(dāng)中的各個元素在里頭的體現(xiàn)，然后列成的是一個什么？方程的結(jié)構(gòu)，那就是它的關(guān)系的體現(xiàn)。

????????系統(tǒng)與外界的交互作用，所以我們討論一個系統(tǒng)的特性，如果要用一個剛才說到的，不管是用電路中的基爾霍夫定理還是用還是力學(xué)當(dāng)中的牛頓定律，最后描述出來的系統(tǒng)的特性，實(shí)際上都是跟它的特定的與外界的關(guān)系所聯(lián)系在一起，對吧？

????????跟我們剛才說的三者之間，這個關(guān)系是把三者之間的關(guān)系都連在一起，系統(tǒng)的特性體現(xiàn)在其中，體現(xiàn)在這里頭的系數(shù)，體現(xiàn)在這個方程的結(jié)構(gòu)是什么樣的，但是這個方程本身除了系統(tǒng)之外，還包括輸入和輸出，對不對？那么這個輸出和輸出實(shí)際上從系統(tǒng)的角度來講，它反映的是什么？反映的是系統(tǒng)和外界的交互的作用，相互的一個一種作用，把一個系統(tǒng)看成一個對象，外界給它的作用是對這個系統(tǒng)而言是它的輸入，它反在輸入激勵之下所表現(xiàn)出來的行為，對外界表現(xiàn)出來的行為不是那么是系統(tǒng)對外界的作用，也就是我們這里說的輸出，或者我們在控制里頭更多的是說響應(yīng)，更多的是響應(yīng)，所以這是系統(tǒng)與外界的作用。