PDF《自动控制的故事》

3、 将测量到的状态和设定的目标比较, 把眼睛看到的前进方向和心里想的前进方向作比较, 判断前进方向是否正确;

如果不正确,相差有多少.

4、调整行动,在心里根据实际前进方向和设定目标的偏差,决定调整的量.

5、实际执行,也就是实际挪动脚步,重回正确的前进方向. 在整个走路的过程中,这个反馈过程周而复始,不断进行,这样,小朋友就不会走得东 倒西歪了.但是,这里有一个问题:如果所有的事情都是在瞬时里同时发生的,那这个反馈 过程就无法工作.要使反馈工作,一定要有一定的反应时间.还好,世上之事,都有一个过 程,这就为反馈赢得了所需要的时间. 小时候,妈妈在锅里蒸东西,蒸好了,从锅里拿出来总是一个麻烦,需要抹布什么的垫 着,免得烫手.但是碗和锅的间隙不大,连手带抹布伸进去颇麻烦,我常常不知天高地厚, 自告奋勇地徒手把热的碗拿出来.只要动作快,手起碗落,可以不烫手.当然喽,要是捧着 热碗再东晃晃,西荡荡,那手上感觉的温度最终会和热碗一样,肯定要把手心、手指烫熟不 可的.在从接触碗到皮肤温度和碗表面一样,这里面有一个逐渐升温的过程,这就是动态过 程(dynamic process) .这里面有两个东西要注意:一个是升温的过程有多快,另一个是最 终的温度可以升到多少.要是知道了这两个参数,同时知道自己的手可以耐受多少温度,理 论上可以计算出热的碗在手里可以停留多少时间而不至于烫手. 反馈过程也叫闭环(closed loop)过程.既然有闭环,那就有开环(open loop) .开环就 是没有反馈的控制过程,设定一个控制作用,然后就执行,不根据实际测量值进行校正.开 环控制只有对简单的过程有效,比如洗衣机和烘干机按定时控制,到底衣服洗得怎么样,烘 得干不干,完全取决于开始时的设定.对于洗衣机、烘干机这样的问题,多设一点时间就是 了,稍微浪费一点,但可以保证效果.对于空调机,就不能不顾房间温度,简单地设一个开 10分钟、关5分钟的循环,而应该根据实际温度作闭环控制,否则房间里的温度天知道到底 会达到多少.记得80年代时,报告文学很流行.徐迟写了一个《哥德巴赫猜想》 ,于是全国 人民都争当科学家.小说家也争着写科学家,成就太小不行,所以来一个语不惊人死不休, 某大家写了一个《无反馈快速跟踪》 .那时正在大学啃砖头,对这个科学新发现大感兴趣, 从头看到尾,也没有看明白到底是怎么无反馈快速跟踪的.现在想想,小说就是小说,不过 这无良作家也太扯,无反馈还要跟踪,不看着目标,不看着自己跑哪了,这跟的什么踪啊, 这和永动机差不多了,怎么不挑一个好一点的题目,冷聚变什么的,至少在理论上还是可能 的.题外话了. 在数学上, 动态过程用微分方程描述, 反馈过程就是在描述动态过程的微分方程的输入 项和输出项之间建立一个关联, 这样改变了微分方程本来的性质. 自动控制就是在这个反馈 和动态过程里做文章的. 房间内的空调是一个简单的控制问题. 不过这只是指单一房间, 整个高层大楼所有房间 的中央空调问题实际上是一个相当复杂的问题,不在这里讨论的范围.夏天了,室内温度设 在28度,实际温度高于28度了,空调机启动致冷,把房间的温度降下来;

实际温度低于28 度了,空调机关闭,让房间温度受环境气温自然升上去.通过这样简单的开关控制,室内温 度应该就控制在28度.不过这里有一个问题,如果温度高于28度一点点,空调机就启动;