经典控制论、现代控制论到CPS的演变

      众所周知，控制论最基本的概念是“反馈”：通过感知外部信息的变化进行决策、调整自己的动作。我常把这个概念解释为“感知、决策与执行的统一”。

要理解这个概念，还要理解概念提出的背景：维纳研究动物和机器的不同。维纳认为：虽然机器也接受外部（人）的指令，执行的过程却是“不变应万变”的。也就是说，机器执行的逻辑虽然复杂，却是按照预定的步骤，一次性地顺序执行下去的。自动步枪、自鸣钟就是典型。

控制理论要解决如何控制的问题。这就要研究控制对象。  

控制理论把控制对象看作一个系统，有若干要素组成、有复杂的运行机制。系统往往会有某种“记忆性”。所以，对系统相同的输入不一定导致相同的输出。  

经典控制理论是根据对象的外部特性、也就是输入输出关系进行控制的。这样，在控制复杂系统时就显得力不从心。于是，现代控制理论引入了一个重要的概念“状态空间”，来描述系统的内部机制——其中，所谓“状态”往往可以看成系统内的记忆要素。  

在现在控制理论中，系统内部状态可以被感知的特性被称为“可观性”。利用控制理论，我们可设计内部状态可控的系统，理论上称为“可控性”。在内部状态确定的基础上，输入输出关系是确定的了。这对构造控制算法是非常有利的。  

在现代控制理论中，状态空间一般是用微分方程来描述的。但是，当我们把这个思想用于生产和供应链管理的时候，就显得力不从心了。例如，在生产过程中，产品、库存、设备的状态在不断发生变化，我们需要把这些状态记录下来。但是它们的状态往往无法用微分方程表述。一般情况下，只能用复杂的、混合结构的数学模型描述。  

尽管如此，现代控制理论的基本原理仍然是成立的：现在的状态是历史形成的；通过对历史信息的记录，才能弄清当前的状态。当前的状态清楚了，控制策略才容易制定。否则，相同的操作会导致不同的结果。  

于是，我们要用大量的数学模型，来描述生产中相关要素的状态、把历史上系统输入导致的结果记录在模型中。把众多的模型放在一起，就构成了对“状态空间”的描述。这样，就生产过程中CPS概念就产生了。  

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