当前课程知识点：线性系统理论 > 第一周 (第一部分绪论)：LST0系统及其分类 > 系统的概念 > 视频
下面我们就进入我们技术性的内容
也就是说 我们从系统的基本概念
还有系统的分类
来讲到就是这个线性系统
这个理论它到底在整个我们的学科当中
在系统工程和控制理论
这个大的背景里面
到底占有什么样的地位
它研究的问题跟我们其它的问题
有什么联系
我们先来看一下系统的概念
系统的概念我想大家都在各种的场合都听说过
比如咱们在报纸上或者是在媒体上
经常听说这样一个概念
就是问题复杂到一定程度
这是个系统工程
那我们现在就来看一看什么叫系统
根据百科全书的定义
系统是由相互关联 相互制约
相互作用的一些部分 所组成的
具有某种功能的有机整体
这里面我要强调一下
这个系统它主要有什么特征
我们得抓住这一点
系统的一大特征就是它肯定得有某种功能
所谓功能肯定是从我们用户
或者说我们作为使用者来看的一个角度
那么就是说 这个系统它能够发挥作用
能够按照我们人 我们设计者
或者说我们观察者
我们希望它出现某种效果
那么这个东西就涉及到
我们在设计一个系统
这个时候我们一定要明确
我们这个系统到底要它具有什么样的功能
这个实际上跟我们系统的分析和综合都有关系
我们后边也会讲到关于线性系统的运动分析
稳定性分析能控能关系分析
还有其它的一些分析问题
以及我们说要对它进行综合我们要对它设计
那么这个都离不开这个系统
你到底叫它具有什么样的功能
这都是我们设计者要提出的要求
而这一点就反应在我们这个系统概念上最原始的地方
另外一个我想强调的
在这个概念里包含的需要澄清的就是
它是由各个部分组成的一个有机整体
这是个整体
就是说系统整体性体现在
1加1大于2这个概念
这个大家可能都比较熟悉
但是我还是想强调一下
这个所谓的有机整体
是指它的各个部分相互连接相互作用
那么共同形成了
你所期望的这个整体
而这一点我想熟悉咱们自控原理的同学
也都会比较有体会
像我们考虑一个控制系统
通常是说我们都要考虑一个闭环系统
也就是说 我的对象我的控制器
传感器执行机构
这些各个部分 它是互相连接共同相互作用
最终达到一个闭环系统满意的性能指标
所以系统这个概念非常基本也很重要
无非我们在学习过程当中
一定要特别注意的就是
我们要牢记就是
我们这个系统拿来研究的时候
我们到底出于什么目的
也就是说它需要完成什么功能
另外一个我们要顾及
系统各个部分相互作用的这种关系
而这个当然是我们系统描述所要解决的问题
系统按照它的功能或者说层次
可以划分成一些相互关联相互制约的组成部分
而在这些组成部分当中
如果我们这些组成部分本身它有的时候也可以构成系统
我们把这个系统称成为大的
或者说原来这个系统的子系统
这就是我们所谓的工程上比较常见的
这种模块化的思想
我们开发一个软件
可能把软件分成各个模块
每个模块完成一定功能
我们单独进行测试 进行它的开发
那么同样一个控制系统大家也很熟悉
我们也有比如说专门负责采集信号的
传感器这个模块
那么它具有的目的就是 把各种各样的物理量
转换成我们的标准的电压电流信号
那么执行机构它本身也是个子系统
它的目的就是进行功率放大 等等
这个都体现为我们在工程上
总是把一个大的问题 分而治之
希望能够通过各个模块
把这个复杂的问题变成各个单元的问题
但这里面我想强调一下
如果我们一个系统仅仅强调它的子系统
还是不够的
就像我刚才说到的
我们系统的功能是通过子系统之间的相互作用
彼此的连接来完成的
所以不能够说我们只顾及每个子系统
那么我们的线性系统理论
恰恰是我们这个理论分析
都是围绕着系统全局来展开
那么更一般的系统理论也是这样一个概念
所以这是我们课程的一个特点
我们把部分和整体紧密的相连
但是我们在分析问题的时候 也有所侧重
刚才给大家介绍的这些系统
相互关联的子系统
这些概念实际上大家都能够看到
我们体现了系统这个概念的相对性和层次性
这也符合我们人类社会在组织一个工程对象的时候
很多情况下我们也是这样来做的
比如说我们的铁路系统
有铁轨有火车还有调度
各个站点还有线路等等
那么就会把一个复杂的对象
清清楚楚的划分成若干相对独立的
有一定功能的模块
让它组成起来构成整体的系统发挥作用
另外一点我们也特别要强调
对我们的控制系统来说
还有一个很重要的特点
就是我们的控制系统
它要完成这个功能是通过什么方式呢
它还是通过和环境的相互作用
所以我们有必要给大家来梳理一下
这个系统和环境之间的关系
我们首先要强调一点
对于我们要考察的系统
一个具体的系统来说
我们总是可以把它划分成系统以外的部分
和系统内部也就是系统本身
系统以外的部分我们通常把它称为系统的环境
而系统和环境之间的这个边界我们把它称为系统边界
系统对于它环境的作用我们称为系统的输出
环境对系统的作用我们把它称为系统输入
这也就有了我们通常控制系统
所谓的输入输出模型啊 输入输出的描述
所谓输入输出这个概念
实际上跟你定义系统的时候
你边界画在什么地方有关系
也跟你把哪一部分规定为系统
哪一部分规定为系统的环境是相对的
所以我们想强调的
我们在描述一个系统
或者在研究一个系统的时候
我们一定要明确什么是它的输入量
就是从环境到系统这个过程的信息流也好
能量流也好物质流也好
同样我们也关心的这个系统
对于它的环境要产生作用的时候
输出量到底是哪些
我们一定要明确这个概念
这样我们在研究控制系统的时候
才会有一个比较清晰的概念
那么系统的组成部分
和它相互关联相互作用的这样一个内容
就决定了系统的结构
也就是说 我们对于一个受控系统来说
系统的功能它是怎么样体现的
它是通过系统和环境的相互作用体现的
系统的功能对于受控系统而言
它是通过系统的输入输出关系来表现的
也就是说它能够吸收从环境来的影响
同时产生对环境的一种期望的作用
它的整体功能具体化到了一种受控系统的时候
它就取决于一个系统的结构环境和你所采用的控制
所以我们大家要理解
我们这个线性系统理论基于我们整体的对系统的认识
同时也特别要注意对系统的研究
要划分出它的边界
并且明确它的输入量输出量
以及系统的结构
这几者有密切的相互的联系
我们课程的具体任务就是对于给定的一个输入
我们要产生期望的输出的时候
我们怎么样来设计这个系统的结构
或者说已经给定了结构的情况下
我们怎么来设计它的控制方法
设置控制系统的结构以及控制律
这就是我们课程所要解决的问题
这是我们对于系统基本概念的介绍
-线性系统理论的一个有趣应用
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