环境控制论


　　1952 年 12 月 5 日，英国伦敦上空突然浓烟滚滚，黑雾弥漫，天昏地暗。 许多居民感到胸闷气急、喉痛咳嗽，呕吐不止，在几天之内就有 4000 余人死 亡。紧接着，整个英国大雾笼罩，气温逆转，又造成了数千人死亡。人们恐 怖地称之为“杀人的烟雾”。这是怎么回事呢？
1961 年 1 月，美国得克萨斯州科罗里达河下游，突然出现了大量的死鱼，
10 千米，50 千米，一直扩散到 300 多千米的河面上。据统计，当地所有的
27 种鱼类全部死亡，连重达 30 多千克的蓝猫鱼也未能幸免。是谁杀死了这 么多的河鱼呢？
1953 年开始，日本九洲的水俣县出现了一种奇怪的病人，耳聋眼瞎，四
肢麻木，精神亢奋，一会儿酣睡如泥，一会儿又兴奋异常，身体渐渐弯曲， 最后惨痛呼叫而死。到 1972 年，全镇有 180 多人患了这种“水俣病”。这究 竟是什么原因呢？
现代社会中发生的诸如此类的致命灾害，引起了世界各国人民和科学家
的密切关注。美国海洋生物学家卡逊女士经过详细调查研究，于 1962 年写成 了近代环境污染对生态的严重影响，唤起了人们对古老生态学的兴趣，被人 们誉为开创了一个新的“生态学时代”。卡逊在书中通过大量骇人听闻的材 料表明，人类如果破坏了赖以生存的生态环境系统，必然会遭到自然界的严 重报复。她的呼吁，立刻得到了各国科学家的热烈响应。通过对生态和环境 污染的系统研究，许多谜团被解开了。比如上面提到的英国伦敦烟雾事件， 原来是英国大多数居民家的取暖烧煤排气中，含有三氧化二铁成分，能促进 空气中的二氧化硫氧化，生成液态酸沫，附着在烟尘上或凝聚在雾核中，进 入人的呼吸系统，使人突然发病，并加速慢性病患者的死亡。美国科罗里达 河的死鱼事件，则是一家生产农药的工厂长期排放污水的恶果。日本的水俣 病，也是因为该河流上游有个工厂排放含汞废水而酿成的灾难。
大量事实说明，人作用于环境，环境也反作用于人。随着现代工农业生

产的发展，生态环境的污染程度日益加剧，严重影响着人类社会的发展速度、 动植物的正常生存，这不仅关系到当代人们的身体健康，而且关系到子孙后 代的繁衍昌盛。污染控制和环境保护无疑已成为世界各国政府刻不容缓的重 要任务，“保护环境，造福人类，功在当代，利有千秋”的思想，已为世人 普遍接受，环境控制论正是在这一浪高过一浪的呼声中诞生了。
　　顾名思义，环境控制论是专门研究生态环境的质量变化、污染控制与处 理、环境保护与优化的科学原理及技术措施的一门科学，其范围涉及到地球 生物圈（包括大气、海洋、湖泊、河流、土壤等）和人类生产活动的各个领 域。它以生态学和地球化学为基础，以控制论、现代控制理论和大系统理论 的思想方法为工具，并利用化学、生物学、物理学、医学和工程技术知识研 究环境综合治理和优化，是一门多学科交叉和综合的边缘性学科。环境控制 论的出现，人类自觉运用科学手段来研究和保护环境，是社会文明的一大进 步，是现代科学向深度和广度进军的一个重要标志。
环境控制论首先面临的是环境污染问题。所谓环境污染，是指由于人为 的或自然的因素，使环境中原来的组成元素或状态发生了变化，扰乱并破坏 了生态系统与人们的正常生活条件，致使人类生存的环境恶化；或者污染物 质进入生态系统，沿着食物链（比如说“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃 稀泥”（藻类））转移、循环和聚集，最后进入人体，危害人体的身体键康。 现代社会中环境污染的主要来源如下图所示。




















　　面对如此众多和复杂的污染源，要做到环境综合治理和优化，首先应利 用控制论的黑箱方法（即系统辩识方法），建立环境系统的动态数学模型， 并在此基础上提出环境保护的有效措施。由于电子计算机技术的发展，要做 到这一点并非难事，特别是计算机的仿真技术，更为我们分析和模拟环境系 统提供了有效手段。
　　利用系统分析方法研究环境自净能力，是环境控制论的另一项重要内 容。我们知道，自然环境对污染物质都有一定的净化能力。比如，污染物质 进入河流，会慢慢稀释，然后在光合和微生物的作用下氧化、分解、还原、 沉淀，水质会逐渐恢复常态。进入土壤的污染物质，同样会在土壤中微生物 的作用下分解、还原。这些都是自然界生态系统内部反馈控制作用的结果， 当然这种反馈控制实现系统动态平衡的作用是有限的。因此我们应认真摸索 自然界对不同污染物质的不同净化能力，掌握它们的规律，据此制定污染控
　　
制和环境保护的有效措施。 随着现代经济向纵深发展，环境科学的重要性也日益显著。可以预见，
在未来的历史长河中，环境问题仍将伴随着我们，困扰着我们，使我们不得 不在发展生产与保护环境二者之间不断的进行平衡和调整，以使脆弱的生态 系统不至于受到严重破坏。为了保证人类社会和经济的健康发展，我们就必 须从根本上摸清地球上各种生态、环境系统的内部变化规律，掌握其发展趋 势，提出合理开发和保护生态环境系统的最优方案。诚然，环境控制论还只 是一门尚未完善的学科，仍有许多领域是一片未知的海洋，需要我们用全部 的智慧去探索和研究。

军事控制


　　众所周知，军事系统是一个规模庞大、结构复杂、因素众多、功能综合、 信息分散的大系统。军事控制论正是要运用大系统理论、系统理论、数学和 计算机技术，研究军事系统的建模、信息传递和处理以及控制自动化的问题。 控制论应用于军事，就是为了在各种因素的制约下（如敌我力量对比、气象、 环境等条件），对军事大系统进行科学的规划、设计、制造和使用，使其达 到信息、能量和物质的综合平衡，取得整体控制的最佳效果。这对于指挥员， 尤其是高级指挥员来说，是不可缺少的指挥控制艺术。
现代战争是总体战，战场已从传统的海、陆、空范围向外层空间和海底
两极扩展，规模空间增大。在此情况下，只有全面统一地实施进攻和防御， 才能获取战争的全面胜利。把大系统理论用于军事决策，能帮助指挥员把握 全局，制定出最佳战略、战役行动方案，真正做到“运筹于帷幄之中，决胜 于千里之外”。运用计算机仿真技术，将敌多双方力量以及各种外界环境因 素输入电子计算机，可以在“兵不血刃”的情况下，分析研究战争的发展趋 势，从而寻找出最佳作战方案。
在战争舞台的长宽高都在无限延伸、军事斗争日趋大型化的当今时代，
要在浩瀚广阔的战场上得心应手地指挥千军万马，指挥员必须具备高瞻远 瞩、统帅全盘的系统思想，军事控制论则为实现这一目标开辟了新的有效途 径。

社会控制论


　　人类社会进入本世纪 50 年代，特别是 60 年代以后，已越来越受到世界 性的 5 大社会问题的困扰，即人口激增、能源短缺、资源破坏、粮食不足和 环境污染的严重威胁。如何利用现代科学知识，合理解决这些问题，使社会 正常发展，明显改善人类生存环境，是全世界人民所面临的一个挑战性任务。 幸运的是，社会控制论的出现，拓广了人们的视野，使我们在迷罔困惑之中
看到了希望的曙光。 社会控制论的基本内容是把控制论中取得的丰硕成果推广应用于社会的
生产管理、交通运输、能源管理、资源开发、环境保护、城乡建设，以至人 类社会的各个方面。控制论研究者认为，人类社会是一个充满活力和生机勃 勃的自适应、自组织系统，存在着内涵丰富的信息交流和反馈机制。社会控 制论不仅从整体上研究社会发展的内在规律，而且运用控制论的基本原理分

析各类复杂的社会现象，比如说国家领导体制的改革，社会精神文明的建设、 社会犯罪问题的综合治理等。人类社会的存在和发展，既需要社会变革，也 需要社会的稳定和正常的社会秩序。安居才能乐业，这是人所共知的真理。 无论是哪个朝代，哪个社会，都试图建立一个稳定的社会秩序，使人民生活 安定，生产迅速发展。从控制论的观点来看，社会秩序、社会稳定都是与社 会控制紧密相连的。离开有效的社会控制，就不会有安定团结的社会局面。 因此，社会控制论的研究还与社会政治、法纪法制、伦理道德等诸多因素有 关。所以我们说，在应用控制论研究复杂社会现象时，绝不能摆脱辩证唯物 主义和历史唯物主义的科学分析法，否则也很难得出正确的结论。
　　应当承认，社会控制论的研究还处于刚刚起步的初始阶段，但控制论及 其在社会各个领域的应用已经或正在成为人们认识世界和改造世界的强有力 工具。随着社会控制论这一边缘学科的进一步深入研究，它在社会发展过程 中必将发挥愈来愈显著的作用。
　　
计算机时代的控制论


计算机控制


　　计算机控制是指利用计算机来实现自动控制的功能。由此构成的自动控 制系统，叫做计算机控制系统。计算机控制的应用范围很广。控制对象从小 到大，从简单到复杂，都可以由计算机参与控制。电子计算机可以控制单台 机或一个简单生产过程（如炉温、轧钢机等），也可以控制和管理某个车间， 甚至整个工厂都可交由大型计算机控制而成为所谓的“无人工厂”。计算机 控制可以是简单的反馈控制，也可以是复杂的多变量控制、最优控制、自适 应控制乃至具有人类智慧的“智能控制’。
　　计算机控制系统的基本组成一般包括控制对象、硬件和软件三大部分。 计算机控制系统的发展，是和电子计算机本身的发展密切相关的。电子 计算机自 1946 年问世以来，发展极为迅速，大致是十年左右更新换代一次。 特别是大规模集成电路技术的突破，使计算机的性能价格比显著提高，极大
地推动了电子计算机在各行各业中的应用。 然而，与科学计算、气象预报和数据处理等应用相比，计算机在控制领
域的应用起步相对较晚，早期应用进展也比较慢。造成这种现象的主要原因，
不是因为计算机不适合控制应用，也不是由于理论方面准备不足，而是因为 早期计算机的可靠性不高等原因。显然，计算机用于生产过程控制，对可靠 性的要求是比较严格的。
本世纪 50 年代中期，计算机开始用于工业控制。但总的来说，这阶段为
数不多的计算机控制系统，控制规律比较简单，如对原有人工控制系统提供 操作指导，或对原有系统提高最佳设置（系统输入）。计算机大量的时间主 要用于其他非控制作业，如制订生产规划，打印生产报表等。另外，由于早 期的计算机价格昂贵，为了充分利用，总是将各种不同的任务罗织在一起， 这就在原本可靠性不高的基础上，又增加了因组织复杂造成的新的可靠性问 题。由于这诸多原因，所以早期计算机控制技术进展缓慢。
尽管如此，也有一些比较成功的例子。如 1959 年美国的波特阿瑟（Port
Arther）炼油厂就采用了计算机控制系统，总共控制 26 个流量、72 个温度 值、3 个压力和 3 种化学成分。控制系统的基本功能是使反应器的压力最小， 确定 5 个反应器供料的最优分配、最佳的热流量循环。计算机除主要用于寻 找系统最佳运行条件外，还要完成原料调度、生产计划、报告产量和能源消 耗等任务。这个系统的成功，使计算机找到了新的应用领域，使工业界看到 了一种提高自动化的新工具。
　　计算机直接参与生产过程的另一个成功实例发生在英国。1962 年，英国 帝国化学工业公司（ICI）用一台名为费伦蒂.阿格斯（Ferrenti Argus）的 计算机直接测量 224 个控制量和控制 129 个阀门，在保持原有功能的条件下 取代了原系统中所有的模拟仪表装置，这就是我们说的直接数字控制（DDC） 系统。DDC 系统显示出的巨大优越性，使它在 1963～1965 年间获得了长足进
步。
　　1972 年以后，由于微型计算机的出现和发展，计算机价格大幅度下降， 计算机控制技术真正得到了迅速发展。计算机控制不仅在过程控制中的应用 日渐成熟，而且在机电控制、机械加工、航天技术和各种军事装备中也得到
　　
广泛应用，例如通讯卫星的姿态控制、卫星跟踪天线的方位角控制、飞机自 动驾驶仪、计算机数控机床、电气传动装置的计算机控制等。在许多精度要 求极高的领域，如工业机器人、现代导弹制导、航空航天等，计算机控制已 成为必不可少的重要环节。

数值控制


　　数值控制（Numerical Control），简称数控，（NC），是以数字形式实 现控制的技术。比如说数控机床加工，首先将待加工的工件形状数值化（即 用数字形式表示工件形状），然后在输入纸带上用组合穿孔的方式表示出来， 由此控制加工刀具的走刀轨迹进行自动加工。常见的数控机床、数控火焰切 割机、灵敏遥控绘图机、数控冲剪机等都是属于数控范围的自动化设备。
　　数控技术的关键是计算机，其发展也是与电子计算机的发展分不开的。 早在 1947 年，美国的帕森斯（PARSONS）公司，为了制作检查飞机螺旋桨的 样板，首先在坐标镗床上采用了数控技术，制作出精确的样板。以后美国空 军系统为了改进导弹和飞机性能，在美国麻省理工学院（MIT）成立了伺服系 统研究所，开始了对数控机床的系统研究。1952 年，该研究所根据第一代电 子计算机原理，研制成功了世界上第一台数控机床，也叫做 MIT 数控机床。 在加工精度和效率方面比普通机床大有提高。但是由于这种数控机床用的都 是真空电子管元件，因而数控装置体积较大，运算速度较慢，可靠性也不高，
因而限制了它的广泛使用。
　　我国早在 1958 年就制成了数控铣床，之后沈阳第一机床厂和北京第一机 床厂也制成了不同类型的数控机床，1970 年还研制成功加工中心。从 1976 年到 1984 年，我国共生产数控机床 8，584 台。现在我国除生产数控机床外， 还试制生产了一些盘类和箱体类零件的卧式和立式加工中心，并有少量数控 机床出口。1984 年以来，在推广南京和常州生产的微型控制车床后，数控机
床的研制和使用在我国迅速推广，并且取得了可喜成果。

柔性制造系统


　　80 年代以来，工业技术比较发达的国家为了进一步提高劳动生产率，降 低生产成本，缩短产品研制或生产周期，增强产品更新换代和产品市场竞争 能力，开始把计算机作为中枢，组成由各类数控机床、监测设备和其他机器 构成的自动化生产系统、自动仓库系统、自动输送系统和计算机生产管理系 统。目前，人们把这些具有高度自动化的各类系统统称为柔性生产系统，各 个生产环节的设计人员只要把生产任务编写成相应的程序，输入到计算机控 制中心，由人通过电子监控装置观察机器的运转情况就行了。
　　机械制造自动化迄今已有几十年历史。早期由于技术水平的局限性，只 能在大规模生产领域内引入生产自动化。30 年代到 50 年代间，人们主要建 立了由机械式或液压式的自动车床、组合机床或专用机床组成的单品种生产 自动线。这种自动生产线有其固定的生产节奏，要改变加工品种是非常困难， 且费用极高，故称之为“刚性自动化生产线”。到了 60 年代，人们意识到大 批量生产只是机械制造业的小部分，约占 15％～25％，而中、小批量生产要 占到 75％～85％。比如在日本，多品种、中小批量生产企业的产量是大批量
　　
生产企业的两倍，但是雇员却是大批量生产企业的 4 倍。由此可见，在国民 经济生产部门中比重占绝对优势的多品种、中小批量生产企业的劳动生产率 大大落后于大批量生产企业，这就迫使人们寻找新的生产方式来改变这种落 后局面。
美国森斯特兰德公司在 1967 年建成了世界上最早的柔性制造系统
（FMS）。在随后的 10 年中，又继续开发了几十套 FMS。在此期间，FMS 的技 术先进性得到充分证明，其经济效益也十分显著。在此基础上，FMS 数目激
增 3 倍，用户的兴趣和社会需求也持续高涨。此后，每年 FMS 的平均增长率 均在 30％～40％。
　　近年来，我国走国外引进和自行开发并举的道路，在 FMS 的研制和应用 方面获得了长足进步，并取得了比较明显的社会和经济效益。如北京机床研 究所为掌握当代机械制造新技术，与日本发那科公司合作，在 1985 年建立了 我国第一套柔性系统 JCS—FMS—1。该系统包括 5 台 CNC 机床、一台工业监 控计算机以及包括中央管理的计算机控制系统。

机电一体化


　　机电一体化，作为新型智能产品设计的原则，作为传统产品更新换代的 方向，作为生产、办公、家庭、医疗等领域自动化的基础，正日益为企业所 重视，新产品、新系统不断涌现，呈现出一片生机勃勃的美好景象。
机电一体化的概念是在现代微电子技术向传统机械工业渗透的过程中逐
步形成起来的，是机械、微电子、自动控制和计算机技术相互融合的产物， 是一门具有交叉性、边缘性、多学科性的综合技术。机电一体化的目标是使 产品向多功能化、高效率化、高智能化、省料节能化方向发展，并力求使产 品结构具有轻、薄、细、巧的特征，以便满足社会生产自动化和人民生活多 样化的要求。
目前机电一体化主要有如下两种方式。第一种是机械产品电子化，即在
原有机械产品上采用新的微电子技术，使产品在质量、性能、功能、效率和 节能诸方面都有较大幅度提高，甚至能使产品结构发生质的飞跃。
比如汽车电子化，对于节省燃料、减少环境污染和提高行驶安全性来说，
是至关重要的。用微处理器（即微电脑）控制汽车发动机的点火、燃油喷射 量、空气燃油比和废气再循环，可以促使燃烧完成，节约能源和减少大气污 染。统计资料表明，采用微机控制燃油喷射量可以节油 10％～20％。再加上 微机控制汽车速度，使汽车在不同情况下都处于最经济合理运转状态，可节
油 5％～6％。此外，电子小汽车上还采用了微电子技术控制排气，可以使排 出的废气中有毒气体（如碳氢类气体、一氧化氮和一氧化碳等）含量最低。 还有汽车高速行驶防撞车控制系统，汽车行驶闭环控制系统等，为提高汽车 行驶安全、防止交通事故提供了保障。
　　机电一体化的第二种方式是机械技术与电子技术有机结合，开辟了两者 单独使用时都不能达到的效果。
　　机电一体化技术革命的发展时间虽然不长，但已成为机械和电子工业发 展的巨大推动力。因此，世界工业发达国家，甚至许多中等发达国家都对开 发技术密集型的机电一体化产品，提高各种机械电子设备的自动化和智能化 极端关注。在机电一体化技术和应用方面，日本和美国走在世界的前列。
　　
　　相对来说，我国的数控机床、工业机器人等机电一体化技术，起步并不 算晚，但发展速度不快。为此国家提出了振兴我国机电工业的中长远目标， 即在今后 10 到 15 年内，使我国主要机电产品达到工业发达国家 70 年代末和
80 年代初的水平，部分产品争取接近国际水平。

全面自动化


　　电子计算机的产生、发展及其在工业生产中的广泛应用，使得以机械工 业为代表的离散型生产方式孕育了一场新的技术革命——从局部自动化走向 全面自动化，即由原来局限于产品制造过程的自动化扩展到脑力劳动领域的 产品设计和经营管理自动化，促进机械工业，进而带动整个工业企业实现运 营综合自动化，这就是计算机集成制造系统（Computer In－tegrated Manufacturing Systems，简称 CIMS）的基本思想。1974 年美国的约瑟夫. 哈林顿（JOsePh Harrington）博士在《计算机集成制造》一书中，率先提出 了这一具有划时代意义的新概念。根据他的设想，CIMS 在功能上应包含一个 工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工制造、经营管理 到售后服务的全部活动。因为这些活动是一个不可分割的整体，必须统一考 虑。所以 CIMS 比传统的工厂自动化的范围广得多，是一个复杂的大系统。另 外一点要注意的是，CIMS 涉及的综合自动，不是工厂各个生产环节自动化和 计算机化的简单迭加，而是这些环节的有机集成。这里所说的集成，不仅是 物质和设备的集成，更主要的是体现在以信息集成为特征的技术集成。
综合上述两点看法，我们可以给 CIMS 下一定义：CIMS 是在自动化技术、
信息技术和制造技术的基础上，通过计算机硬件和软件，将制造工厂全部生 产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中 小批量生产的、具有总体高效益、高柔性的智能制造系统。
从学科看，CIMS 是系统科学、控制论、计算机科学与制造技术相互渗透
产生的集成方法和技术。通过将这些技术应用到实际的生产制造过程中，反 过来又促进了这些学科的发展。
目前，我国的 CIMS 单元技术十分薄弱，系统集成技术也刚刚起步，因此
必须根据实际经济和技术力量，确定一个符合中国国情的有限目标和一条行 之有效的发展我国 CIMS 的途径。所以国家根据世界高技术的发展趋势和制造 业未来技术改造的需要，在把 CIMS 选择为中国高技术发展计划的主题项目的 同时，还明确规定了 2000 年 863/CIMS 的战略目标，即跟踪国际上 CIMS 高技 术的发展，掌握 CIMS 的关键技术，同时在制造业中建立能获得综合经济效 益、并能带动整个行业的 CIMS 示范点。
　　应当指出，虽然世界各国都十分重视 CIMS 的开发和研制，并投以大量人 力和物力，但总的来说，目前仍处于初级阶段。比如现在美国正在实施 CIMS 的近 10 万家企业，其中大约 3/4 的企业尚处于刚刚开始阶段，他们用计算机 完全辅助管理、设计和生产等工作，多为单机自动化，离 CIMS 的目标还相距 甚远。真正实施 CIMS 的企业大约只有 100 多家。即使在这些公司中，所建成
的 CIMS 大多是在一个工段、一个车间或者一个分厂范围内实现计算机集成化 的。比如美国通用电气公司的 CIMSM，把销售、经营、产品设计、工艺设计、 数控加工等 8 个子系统集成在一起，虽是美国规模较大的 CIMS，但也只限于 在蒸汽涡轮发电机的小零件生产车间。通用汽车公司的 CIMS 虽然规模稍大

些，但也只限于生产汽车前轮驱动轴部件的工厂。

自动控制的应用


工厂自动化


　　工厂自动化是指用自动装置或系统控制来管理生产设备及生产过程，它 集计算机技术、自动化技术、激光技术和机器人技术之大成，是本世纪 80 年代到 90 年代工业生产中主攻技术方向之一。
　　一般认为，工厂自动化是指利用计算机充分掌握从接受订货开始，到产 品发货结束之间所有生产活动的复杂信息流，并对生产系统整体进行高度管 理和控制的自动化过程。其目的主要是：①省力；②提高设备运转率和利用 率；③实现高效生产管理，即减少零件、材料、半成品和成品的库存量、减 少资金积压，加快资金周转，创造大的经济效益；①缩短从产品规划、设计、 研制到产品出厂之间的生产周期；⑤满足用户对产品的多样化、多功能化和 智能化需求。
　　工厂自动化，按其性质又可分为连续生产自动化和断续生产自动化两 种。
　　连续生产自动化又叫过程自动化，主要是指石油、化工、冶金、电力等 工业部门中连续生产过程的自动化。即通过采用各种检测仪表、调节仪表、 控制装置、电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、 监督和控制，以达到实现各种最优的技术经济指标，提高经济效益和劳动生 产率，节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等目标。
由于连续生产自动化处理的对象是流体或粉体，传输与控制比较容易，
所以进展很快。本世纪 40 年代开始，人们开始使用分散式测量仪表和控制装 置，进行单参数自动调节，取代了传统的手工操作。
到了 50 年代，人们开始把检测与控制仪表集中在中央控制室，实行车间
集中控制，一些工厂企业初步实现了检测仪表化和局部自动化。这一阶段， 过程控制系统结构绝大多数还是单输入单输出系统，受控变量主要是温度、 压力、流量和液位四种参数，控制的目的是保持这些参数的稳定，消除或减 少对生产过程的干扰影响。而过程控制系统采用的方法是经典控制理论中的 频率法和轨迹法，主要解决了单输入单输出系统的常值控制和系统综合控制 问题。
60 年代，工业生产的不断发展，对过程控制提出了新的要求（如高效率、
高质量、高可靠性等），电子技术的飞速发展也为生产过程自动化提供了功 能较完善的工具和手段。在自动化仪表方面，开始大量采用单元组合仪表。 为了满足定型、灵活、多功能等要求，还出现了组装仪表，以适应比较复杂 的模拟和逻辑规律相结合的控制系统需要。与此同时，开始采用电子计算机 对大型设备，如大型蒸馏塔、大型轧钢机等，进行最优控制，实现了直接数 字控制（DDC）及设定值控制（SPC）。在系统方面，为了提高控制性能和实 现某些特殊控制要求，出现了包括反馈和前馈的复合控制系统。在过程控制 理论方面，除了仍采用经典控制理论解决实际生产过程中的问题外，现代控 制理论也开始得到应用，控制系统由单变量系统转向复杂的多变量系统。在 此期间，工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。
　　70 年代以来，现代工业生产的迅猛发展，自动化仪表与硬件的开发，微 计算机的问世，使生产过程自动化进入了新的高水平阶段。对整个工厂或整
　　
个工艺流程的集中控制，应用计算机系统进行多参数综合控制，或者用多台 计算机对生产过程进行分级综合控制和参与经营管理，是这一阶段的主要特 征。在新型自动化技术工具方面，开始采用微机控制的智能单元组合仪表， 显示和调节仪表，以适应各种复杂控制系统的需要。现代控制理论中的状态 反馈、最优控制和自适应控制等设计方法和特殊控制规律，在过程控制中得 到了广泛应用，自动化技术呈现出一派欣欣向荣的新景象。
　　自动化技术一问世就显示出了强大的生命力，应用自动生产线，大大提 高了劳动生产率。不到 3 年时间，使汽车生产成本下降近 3 倍，只用 8 年就 使汽车销售价格下跌到原价的 9％，使汽车迅速进入千万普通人家。汽车工 业自动化的发展，使钢铁和石油的产量和质量都有大幅度提高。而且电子计 算机在机械制造生产中的应用，使传统的机械制造业焕发了青春。计算机与 机床结合，出现了数控机床和计算机数控机床；应用 CAD/CAM、工业机器人 等技术的柔性制造系统，可减少劳力 20～80％，提高生产率 10 倍以上；CIMS 更为工厂全面自动化，实现无人工厂铺平了道路。正如邓小平同志在全国科 学大会开幕词中所指出的：“电子计算机、控制论和自动化技术的发展，正 在迅速提高生产自动化的程度，同样数量的劳动力，在同样的劳动时间里， 可以生产出比过去多几十倍几百倍的产品。”

农业自动化


　　提起农村，想必有些人的脑海中会涌现出一排低矮的茅舍，男耕女织， 日出而作，日落而息。可是这些都已成为历史了。今天的农村，稻（麦）浪 滚滚，一排排新房拔地而起，到处都散发着现代生活气息。科学技术的进步 已经或正在使农业劳动者摆脱落后的手工耕作方式，沿着农业自动化的道路 大踏步前进。
农业自动化意味着农业生产的电子化、仪表化和计算机控制化，而不仅
仅是机械化（如拖拉机、收割机、插秧机等）和电气化（农村小水电站、电 力灌溉等）。农村自动化的目的在于减轻或消除靠天吃饭，部分地摆脱对气 候条件和地域条件的依赖性，提高农林牧副渔的品种、产量和数量。不过由 于农业领域中许多复杂和不确定性因素，农业自动化比起工业自动化来说要 困难得多。尽管如此，随着现代科学技术在农业中的迅速推广和应用，农业 自动化仍然取得了巨大的进步。下面我们仅从几个方面加以叙述。
（1）环境控制与自动化
　　农业设施的环境控制，指的是家禽家畜的饲养环境控制和植物生产环境 的控制，可以实现提高生产率和节能的双重目的。
（2）果实筛选自动化 农作物产品的外形和质量通常有较大差异，因此有必要进行分等分类筛
选。过去单靠人的视觉和触觉进行筛选，很多情况下难以保证质量，而且劳 动生产率极低。采用自动化技术后，可以根据果实的重量、大小、颜色、光 学特性、电磁特性等特征信息而实现自动分拣分类。如日本农林水产有四国 农业试验场开发研制出的番茄自动分选计算机控制系统，可以在不损伤番茄 的条件下，按重量及成熟程度自动分选。
（3）喷灌自动化 喷灌就是喷水灌溉，即利用水泵和管道系统，在一定的压力下把水喷到

空中，散为细小水滴，像下雨一样灌溉农作物。由于喷灌具有较显著的省水 增产效益，因而近 30 年来发展很快。尤其是采用自动化技术后，经济效益更 是显著提高。
（4）水库灌区管理自动化 水库灌区管理自动化包括如下 3 个方面的内容：
①灌区土壤水分的自动监测；
②灌区地下水位的自动监测；
③渠系闸门的自动开启和关闭。 具体来说，就是在灌区内，布点设置土壤水分监测仪器（如湿度传感器），
选点布设地下水位检测传感器，改善渠系闸门控制装置，建立计算机监控管 理系统。这样就可以利用电子通信设备，将各选点处传感器收集到的土壤水 分、地下水位深度以及气象的数据信息传送到中央控制室，经电脑分析处理 后，给出优化方案，决定灌区内各片土地灌与不灌、先灌和后灌，并且利用 微机控制渠系内各闸门的启闭，适时适量科学引入灌溉，既能保证农作物丰 产增收，同时还能满足城乡的工业生产和居民生活用水，其经济效益和社会 效益是显而易见的。
　　总起来说，农业（包括林业、渔业、牧业和副业）是自动化技术应用的 广阔天地，特别是随着现代生物工程技术和生物控制论在农业生产领域的推 广应用，必将为人类解决诸如粮食短缺、资源枯渴、环境污染等迫在眉睫的 重大问题提供完美的措施和方案。

办公室自动化


　　随着现代社会信息化的逐步深入，办公室工作人员的信息处理工作量急 剧增加，从而迫使人们从提高工作效率着眼，从办公室的计算机化入手，从
70 年代后期开始，展开了一场声势浩大的办公室自动化运动。这场运动在经
济发达的国家已随着花样不断翻新的各种音响、图象、数据处理、计算机图 形终端、通信、编辑排版系统、印刷设备的涌现而正在引向深化。
简单地说，办公室自动化的本质就是利用现代科学技术（如计算机技术、
控制技术、通信技术等）和各种自动化机器设备来有效地处理和运用汇集于 办公室的各类信息，提高办公室效率。
众所周积，作为一个行政或事务机构，无论机关团体、学校或工矿企事
业单位，都必须设置办公室，它是管理决策者、专业人员和文秘工作者从事 各类信息处理的场所，是管理人员和决策者的天地，无数的信息在这里汇总， 千万条决策从这里发出，它维系着各项工作的成败和千百万人的命运。如同 我们在本章第 1 节中介绍过的，工厂自动化的对象是工厂，输入的是原材料 和动力，经过机械加工和装配，输出的是工业产品。而办公室自动化的对象 是办公室，输入的是来自四面八方的数据和信息，经办公人员在各种现代办 公设备上分析整理后，输出的是经营管理决策或供上一级分析、判断、决策 的依据。
　　为了完成办公室所必须承担的作业事务（包括文件的草拟和编制、文件 的保管和检索、数据统计、人员联络、会议组织等）和功能事务（包括信息 加工和生成、机关管理、计划实施管理和检查等）两项最基本的工作，办公 室自动化设备应包括文字处理机、口授打印机、传真机、复印机、缩微存储
　　
设备、电子会议系统、电子邮政、文件自动阅读机和计算机翻译系统等组成 部分。
　　我国的办公室自动化起步较晚，但潜在的发展势头已绰约可见。国家计 委、卫生部、铁道部、经贸部、民航局等有关部门和首都钢铁公司等大型企 业都先后建成了一批计算机管理系统，推进了我国办公室自动化系统的发 展。尤其是近几年，各种办公室自动化设备已逐步得到开发和普及，如复印 机、各种中英文电脑打字机、桌面印刷系统等。相信在不久的将来，随着计 算机的日益普及，我国的办公室自动化水平会有一个大的飞跃发展。
　　然而，必须注意，办公室自动化并不是用这些设备来完全代替人的工作， 而是用这些设备来协助办公人员的工作。办公人员借助于办公室自动化设备 能够更好地集中精力与时间，以施展他们的才智来创造高效率和高质量。办 公室自动化设备加快了信息的采集、加工处理以及传递和交换的过程，这样 办公人员有可能更快地全面地掌握情况，以便比较各种方案的优劣，作出正 确的决策，争取到尽可能大的综合效益。所以美国专家戴维.巴库姆说：“办 公室自动化本身并不存在什么高明的魔法，真正的魔法恰恰是在有效地使用 办公室自动化的人们当中。

家庭自动化


　　提起自动化，很多人想当然地认为是高深莫测的理论和尖端技术，自己 无缘与之“攀亲”，殊不知，自动化早已悄然出现在我们身边和我们的家庭， 日夜伴随着我们，比如家庭中的电表、水表、煤气表无需人的参与，自动为 你记录家庭耗能量和自来水用量；再如全自动洗衣机、洗碗机、消毒柜、遥 控电视机、空调机??，简直是数不胜数。这些仪表和自动装置，每天都在 默默地为我们服务，使我们从日常繁琐的家务劳动中解放出来，为我们创造 了良好舒适的生活环境。
清晨，当你从睡梦中一觉醒来，随手打开身边的收音机，你可以听到中
央人民广播电台播音员熟悉而动听的声音，向你报导国际国内新闻；录音机 可以给你带来美妙的音乐或伴你读外语；更先进的钟控收音机还可以在你预 定的任何时间自动打开，唤醒你开始新的一天的工作与学习。
在炎热的夏天，太阳火红火红，照得大地仿佛要燃烧。勤劳的人们，仍
在为社会主义祖国的建设事业冒酷暑，战高温，兢兢业业地学习、工作着。 此时此刻，一杯冷水、几根冷饮、几根冰激凌，可以给人们带来一份凉爽， 其作用是难以简单估量的。生产冷饮、冰激凌的冷柜、冰箱就是一种自动机 器，它可以通过调节温控器旋钮而保证柜内、箱内的温度自动维持在设定的 温度上。除此之外，人们更希望能够创造一个冬暖夏凉的生活和工作环境， 空调器或称空调机，就能为人们带来“四季如春”的享受。空调器属于制冷 调节自动化，加速室内空气循环并对室内空气进行过滤使室内保持适宜的温 度和湿度。
　　近年来，电视机在我国的普及率已大大提高。城市居民拥有彩色电视机 者居多，在广大农村，由于电能源的迅速普及，电视机也已成为人们争相购 置的消费品。早期的电视机多以卧式和手动为特点。随着自动控制技术的不 断发展，对电视机实现遥控已为大家所熟知。
除此之外，音响（从早期的单波段收音机到目前的激光唱机、多功能收

音机、录音机、卡拉 OK 混响器、环绕立体声、镭射影碟、红外线遥控等融合 在一起的大功率组合）、热水器、自动点火灶、电饭煲、电烤箱、微波炉、 消毒柜、洗碗机等，都是一些常见的家用自动机器。
　　家庭自动化的进一步发展，是利用微计算机、传感器及各种电子电气设 备实现家庭环境、生活、信息、医疗保健、家庭财务、文化娱乐等活动的全 面自动控制。例如以防灾和防盗为目的的家庭安全自动化控制系统，能够控 制电源、煤气和水阀。一旦家里出现火情、管道漏水或煤气泄漏，自动报警 装置会发出信号，同时打开灭火装置、切断电源、气源或水源。如果有“梁 上君子”入室行窃，就会拍下了“不速之客”的照片，并自动打电话报警。 如东京芝蒲电气公司 1979 年研制出的家庭控制系统，只要你打开使用开关， 由计算机控制的家用机器人就会出现在你面前。你说“拉开卧室的窗帘”， 机器人回答是：“是！知道了。”窗帘便立即被拉开。你说“请开电灯”， 机器人又马上为你开灯。总之，门窗的启闭、电灯的开关以及煤气、水阀的 控制等家务都已自动化了，小小的机器人成了名副其实的忠实佣人。
　　随着电子技术和计算机技术的普及，各种“教育和游戏机”开始大量上 市，从幼儿到小学、中学和大学用的各种家庭学习用软件如雨后春笋般涌现 出来。一些公司正在研究利用新的通信手段，开发“教师在家授课、学生在 家学习”的家庭教育系统。坐在家里按一下存储有百科知识和生活信息的家 庭计算机，“电子百科辞典”就立即显示在电视机荧光屏上。如果你想购买 东西，打开联络各大商场的家用电脑终端，所有商品信息一览无余。通过电 脑终端订货后，再输入自己的银行存款户头号码，电脑系统会自动把货款转 入对方号下，所定的货物很快就会送到自己的家门口。这是一幅多么美妙的 情景啊！

军事指挥自动化


　　现代和未来的战争都是立体战、总体战、多兵种协同作战。战幕一拉开， 很可能会出现如下景象：空中导弹横飞、飞机穿梭；地面战车驰骋、万炮齐 发；海上战舰游弋、鱼雷轰鸣。指定员要纵观战争全局，掌握瞬息万变的战 况，及时指挥千军万马协调一致，如果只靠自己大脑的智慧和思维，那么注 定是要失败的。
正因为人体本身机能的多重限制，无法适应现代军事的需要，因此随着
科学技术的进步以及在军事领域的推广应用，军队指挥系统也经历了一系列 重大变革，已形成了以电子计算机为主体的军事指挥自动化系统（也叫做自 动化系统）。目前，许多文献中提到的 C3I 系统就是一种典型的军事指挥自
动化系统，它是一个具有指挥、控制、通信和信息综合四方面功能的，以电 子计算机为核心，以通信网络为基础的多层次综合自动化系统。现代军事 C3I 系统，通常包括似下几方面的内容：
　　①运用各种预警、遥测、遥感等电子化设备和手段获取陆地、海洋、空 中和外层空间的军事情报；
　　②对收集到的军事情报进行快速处理（包括分析、判断、综合等）。以 图形或文字形式在计算机终端屏幕上及时显示出来，同时将各种不同信息分 类归档存储起来，以备随时检索查阅；
③利用电子计算机预测战役、战斗的进程，比较各种作战方案的优劣，

为指挥者提供可靠的决策依据；
　　④借助于四通八达的计算机通信网络，准确及时的向下级传达最高统帅 和上级指挥员的命令，以保证全军各兵种步调一致、协同作战，最终取得战 争的胜利；
　　⑤及时收集各部队、各战场传来的反馈信息，并迅速进行综合处理，将 战场态势用图形显示出来，使指挥中心的决策者能及时了解战争的全貌。
　　目前，世界上各主要军事强国都非常重视军事指挥自动化的研究，并称 之为继核武器、洲际导弹之后“军事上的第三次革命”。比如美国，为奠定 其西方霸主的地位，从 1950 年开始，每年投入大量的人力、物力，耗资几十 亿美元，建立军事指挥自动化系统。该研究计划分为 3 个阶段：第一阶段， 在一部分指挥机构中分别建立自动化指挥系统；第二阶段，在各军种中建立 统一目的的自动指挥系统；第三阶段，使各军种的自动化指挥系统联成一体， 实现全军统一的自动化指挥系统。目前美国已基本完成了第二阶段的工作， 已能有效地指挥其国内的三军和分布世界各地的数百处军事基地的几十万美 军士兵，而且美国已逐渐向全军自动化指挥系统过渡。如设在美国五角大楼 内，供总统、国防部长和参谋长联席会议指挥全球美国部队的“全球指挥控 制系统”、其中装有大型电子计算机，各种通信设备把分布在世界各地的计 算机指挥系统联成一体（计算机通信网络），能够迅速收集、处理、查阅和 更新全球各区域的政治和军事情报。
自动化武器控制系统实际上也是自动指挥系统的一个重要组成部分。它
不仅能控制许多单个的战略武器，而且能控制包括警戒设备、引导设备和杀 伤破坏性武器在内的整套武器系统，使指挥控制的各个阶段——从了解情 况、做出决策到判明打击效果——都实现自动化，并且能在极短的时间内完 成。即使像火炮这样的常规武器，由于现代声、光、电等新技术的应用，也 增添了许多“耳目”，如激光测距机、夜视瞄准器、弹道计算机，不仅命中 精度大大提高，而且提高了快速反应能力。装有各种侦察器材的高空侦察机、 无人驾驶机等装备，能对敌纵深几十到几百千米内进行侦察、测量和定位， 给火炮指示准确的打击目标。此外，炮弹本身也长了“眼睛”。如美制 155 毫米榴弹炮发射的“铜斑蛇”激光制导炮弹，实际上是一种火炮发射的导弹， 可在 29 千米的射程上，准确摧毁目标。炮弹命中精度为 0.4～1.0 米，比普 通炮弹的精度提高了十几倍。
不过最后我们必须指出，军事指挥自动化系统尽管有许多无可比拟的优
越性，但是毕竟不能完全取代指挥员的大脑。因为计算机并没有思维能力， 它只能在指挥员预先设想的方案范围内发挥作用。因此我们说，军事自动化 不是要削弱或限制人的作用，而是对指挥员提出了更高的要求。未来的军事 指挥员，不仅要具备敏锐的头脑和良好的军事素养，而且还应有丰富的现代 科学知识，特别是军事管理、电子计算机和自动化方面的知识。只有这样， 方称得上是一名合格的指挥员。

纷繁多样的自动化


　　人类活动的每一个领域，都形成了纷争上游的喜人局面。诸如商业自动 化、交通自动化、图书馆自动化、实验室自动化、设计自动化、教育自动化、 科研自动化、电影自动化、环境监测保护自动化等等。涉及各行各业的自动
　　
化技术名词，充斥于中外文献资料，丰富着人们的阔论闲谈。
①商业自动化
　　商业自动化（Business Automation，简称为 BA），有两重涵义：商业 流通与服务（进货、收货、储运、销售等）管理自动化和销售商品自动化。
②图书馆自动化
　　图书馆自动化（Library Automation）指的是将自动化技术应用于现代 图书馆，其中起核心作用的仍然是计算机。
③交通运输自动化 交通运输系统是一个复杂的大系统，是国民经济的大动脉。交通运输自
动化是交通运输系统电子化和计算机的综合概念。具体来说，它包含两方面 的内容。一是侧重交通运输系统管理的自动化，直接叫“交通运输自动化”， 如车速监测、自动着陆、导航、车辆等。另一个方面是侧重交通运输工具本 身的自动控制，叫“运载工具自动化”（VehicleAutomation），如汽车燃烧 控制、高速列车自动控制、飞机自动驾驶、船舶航向自动校正、危险作业区 机器人的自动化作业等。
①实验室自动化
　　实验室自动化（Laroratory Automation），主要指在计算机支持下，以 传感为基础的各种现代实验室的自动化，到现在为止，已提出 20 多年了。 实验室包括各种物理实验室（如高能物理实验室、原子能实验室）、分 析测试实验室、医疗诊断实验室、生物技术实验室、工厂测试检验中心等。
实现实验室自动化的关键之一是分析测试仪表的电脑或智能化。
⑤自动化与就业问题 通过我们前面的介绍，想必大家对自动化技术已有一个比较全面的认
识。自动化技术发展到今天，已不仅仅是一个单纯提高劳动生产率的问题，
而是决定一个企业甚至一个国家未来前途的长远战略问题。美国麦道制造和 工程系统公司总裁克莱西曾一针见血地指出：“现代企业面临两种选择：要 么自动化，要么破产。”
自动化时代生机勃勃，到处充满机会，也到处充满挑战。让我们共同努
力奋斗，把握机会，迎接挑战，为实现我国四个现代化的宏伟目标而贡献自 己的力量吧！

控制自动化的前景


21 世纪的“无人化工厂”


　　在科学技术高速发展的今天，我们正在接近一个全新的时代：人类彻底 摆脱枯燥乏味的繁琐的劳动，自由自在地去发展人类特有的各种潜能，并全 身心地去探索那些人类目前无法达到的未知王国。这个时代就是机器人时 代。到那时，形式多样的“无人化”工厂将展现在人们眼前。
　　所谓“无人化工厂”，是工厂自动化的最高形式，但并不是真的无人， 只是与传统的工厂中布满工人的情况相比而言，“无人”工厂中绝大部分现 场工人将退出生产领域，仅有少数的工作人员从事监督和维护工作。
　　其实，随着工厂自动化的程度日渐提高，各种无人化生产线和自动生产 系统（如 FMS，CWIS 待）早已进入我们的现代化工厂。如美国底特律某汽车 制造厂在 1986 年投入使用的一条自动生产线。一排银色汽车底盘沿着生产线 流动到某个位置时便停了下来。底盘两侧的 6 个“焊工”立即投入工作，在 一个金属框架的周围迅速移动，把需要联接在一起的各种焊头飞快地焊接起 来。唰、唰、唰，23 秒钟便焊好了 250 个接头，技术当属一流。这些“焊工” 从不休息、偷懒，也不喝咖啡、聊天，更不会把吃剩的东西或果皮纸屑、烟 蒂酒瓶之类的杂物乱丢一气，不会把一个干净整洁的车间搞得一团糟。他们 不是一般的普通电焊工，而是机器人。
日本发那科公司，在向“无人”工厂进军方面更是走在前面。早在 1980
年末该公司就在日本富士山旁建成了一座有名的“无人”自动机械加工厂。 走进这家工厂的车间一看，其景象与通常的工厂大不一样。在各个生产岗位 上，电脑控制的机器人大显身手，一切井然有序。车间里听不到刺耳的噪声， 只有自动搬运车沿指定路线往返穿梭。车间内少数几名工人的主要任务是负 责巡视和维护运输设备。
基于“无人化工厂”同样的设想，科学家们还打算把未来工厂的仓库也
变成不用人管理的“无人”仓库。因为生产的飞速发展，产品种类的不断增 多，使得产品入库和出库作业日益复杂化，所以研制开发由电子计算机管理 的“无人”仓库（也叫信息仓库）是自动化技术发展的必然方向。比如日本 东京国际机场的仓库，送货和提货都已采用计算机自动控制。该仓库由地面 到顶棚都是用钢架搭起的，是一个空间得到充分利用的立体化仓库。在架子 中间，留有便于吊车自由通行的通道。这种吊车叫做滑吊，它有能把货物运 到架子上的钢臂（叉臂）。在搬运货物时，吊车就根据计算机的指令随时升 降，并把叉臂伸到所需要的任何地方去。比方说现在进货了，现场的计算机 操作员立即将产品的代码、数量和日期等数据输入计算机，计算机会根据现 有仓位情况，找出距离最近的空架，并向滑吊发出空架位置和入库的指令。 待滑吊工作结束，计算机自动把刚入库的货物信息存储下来，打字机同时把 这份数据打印出来。
　　从库里提取货物也遵循同样的操作原理，只要把产品代码和数量信息输 进计算机，整个过程就会自动完成，并在货物提走后，自动清除这部分信息， 同时在空余仓位增加新的数据。
　　不需要为各种货物预留存放位置，所有空架都可以得到充分利用。至于 什么货物存入在什么地方，计算机会记得一清二楚，完全用不着工作人员操
　　
心。这样，仓库的利用率显著提高。 不过应该指出的是，虽然反映人类智力和现代科学技术水平的“无人化
工厂”和“无人化”等新鲜事物早已问世，但是它们目前尚不能成为影响社 会发展的普遍经济因素，还只能作为科学技术实验的开端。根据专家们预计， 只有到 21 世纪“无人化工厂”才有可能用于实际社会生产。

模糊控制论的进一步研究


　　无论是采用经典控制理论还是现代控制理论设计一个控制系统，设计者 必须事先知道受控对象的准确描述（数学模型），然后根据所建立的数学模 型以及预定的性能指标，选择恰当的控制规律，进行控制系统设计和调制。 然而，在许多情况下，由于受控对象过于复杂，很难用一般的物理、化学等 已有的规律来描述；些情况，则是没有适当的测量手段，或者测量仪器无法 进入需要测量的区域，以致无法建立受控对象的精确模型。
　　与此相反，对于某些难以采取自动控制的生产过程，有经验的操作人员 采用手动控制，却能收到令人满意的效果。在许多类似的事实面前，人们又 重新探讨人的控制行为的内在特征。模糊数学的创始人，著名的控制论专家 扎德（L.A.Zadeh）教授曾举过一个停车问题的例子，颇具启发性。
问题的提法是要将一辆车停在拥挤的停车场上两辆车之间的一个预留空
隙中。这个问题要用严格的控制理论方法来解决是非常困难的，即使用一大 型计算机也难以胜任。从实用角度看，它没有精确的解法。但对于一个熟练 的汽车司机来说，这只不过是最起码的看家本领。他只要大致观察估计一下 位置和距离，执行一些看似不很精确的操作就能把车准确的停在预定位置 上。在这里，精确控制不但不可行，而且也无多大必要。相反，人可以根据 观察，利用一些带有模糊性质的概念（如“向右偏一点’、“再往后倒一点” 等术语），而达到准确停车的目的。这就是模糊控制的基本思想。
在现实生活中，虽然有很多事情是清晰而精确的，但大量的事情恰恰是
模糊的。如明天的天气会怎么样啊，近来身体可好哇，他看上去很年轻呀， 等等，这些都是很模糊的概念。
表达这类模糊信息最有效的工具是模糊数学，它是 1956 年由英国学者扎
德创立的。 将模糊数学的思想方法引入自动控制领域，则形成了所谓的“模糊控
制”。模糊控制本质上是属于计算机数字控制的一种形式，模糊控制系统的
组成也与一般的数字控制系统类似。 模糊控制器的控制规则是基于手动控制策略。手动控制的作用虽然与自
动控制系统中控制器的作用基本相同，但手动控制策略是人们通过学习、试 验以及长期经验积累而逐渐形成的，而控制器的控制决策是基于某种控制算 法（如最优控制算法，自适应控制算法、分解与协调算法等）。因此，设计 模糊控制的关键在于用计算机可以理解的“语言”归纳手动控制策略。
　　模糊控制主要应用于工业生产过程控制，已有不少成功的例子，其结果 也很有吸引力。早在 1973 年，扎德就给出了模糊逻辑控制器的定义和定理。 世界上第一个模糊控制器是在 1974 年由英国的曼姆达尼（E.H.Mamdani）研 制出来的，并成功地用于传统控制方式难以奏效的锅炉和蒸汽发动机的控 制，获得了满意的控制效果。这一开拓性工作，标志着模糊控制论的诞生。
　　
　　模糊控制的另一个十分有趣的研究领域是机器人的模糊控制。由于模糊 控制作用具有模拟人脑思维和控制的特点，而智能机器人正需要具备这种功 能，因此在机器人中采用模糊控制是很合适的。
　　如上所述，近年来国内外学者在模糊控制的理论和应用方面做了许多工 作，但是也应该看到还有不少问题有待于进一步研究解决。不过，有一点可 以肯定，随着科学技术进一步发展，模糊控制这枝控制领域中的奇葩，必将 更加光彩照人。

智能控制


　　“人为万物之灵”，人类发明了望远镜、无线电、雷达、激光、电话、 电视等，有了神奇的“千里眼”和“顺风耳”，人们还可以驾驭航天飞机去 “大闹天宫”。以微型计算机和人工智能为主要标志的新技术革命，是对人 类智力劳动的替代与扩展，将使人类除拥有自身的智能以外，获得体外的第
2 智能——人工智能。 一般来说，智能是指人类所特有的智慧和才能。智慧是指辩明事理、分
析判断和发明创造的能力；才能是指知识和能力。按照人工智能创始人温斯 顿（P.H.Winston）的定义，人工智能就是研究如何使计算机去做那些过去只 有人才能完成的智能性工作，这是一门新兴的边缘交叉性学科。
在自动化的初期阶段，系统比较简单，控制规律也不复杂，采用我们前
面介绍的常规控制方法就能完成任务。然而，随着社会和科学技术的不断进 步，各种生产过程的自动化、现代军事装备的控制以及航海、航空、航天事 业的迅速发展，都对控制系统的快速性和准确性提出了愈来愈高的要求。对 于各种规摸庞大、结构复杂的大系统，仅仅采用常规的控制措施是无法完成 综合自动化的。不过人们发现，如果把人的智能和自动化技术结合起来，却 能收到令人满意的效果。
关于智能控制，目前尚无统一的定义。有一种观点认为智能控制是自动
控制、运筹学和人工智能三个主要学科相互结合和渗透的产物，这种观点包 含了两层含义，一方面它指出了智能控制产生的背景和条件，即人工智能理 论和技术的发展及其向控制领域的渗透，以及运筹学中的定量优化方法逐渐 和系统控制理论相结合，这样就在理论和实践两方面开辟了新的发展途径， 提供了新的思想和方法，为智能控制的发展奠定了坚实的基础。
这种观点的另一层含义是说明了智能控制的内涵，即智能控制就是应用
人工智能理论和技术以及运筹学方法，与控制理论相结合，在变化的环境下， 仿效人类智能，实现对系统的有效控制。这里所说的环境指的是广义的受控 对象或生产过程及其外界条件。
　　智能控制是当前正在迅速发展的一个领域，各种形式的智能控制系统、 智能控制器相继开发问世。
　　由于历史的原因，我国在前几次技术革命时期落伍了，造成了我国在近 代史上的被动挨打局面，其恶果至今尚未完全根除。现在，人类正处在信息 革命和智能革命的攻坚时代，世界各国人工智能科学技术尚未形成质的飞 跃，这正是我国科学事业赶超世界先进水平的大好时机。因此，我们一定要 密切注意主宰未来的智能革命的进展，把握时代的脉搏，跟上世界科学前进 的步伐。愿我国能有更多的有志之士积极投身到这场史无前例的智能革命中
　　
去，跟上时代、跟上世界，振兴中华，自强不息！