|
控制论黑箱方法一般包括如下的基本原则和步骤： (1)相对孤立的原则，确认黑箱。就是说，把所要研究的对象看成是一个整体。把它相对地从其环境中孤立出来；把研究对象所受到周围环境的影响看成是通过特定通道实现的“输入”，把研究对象对周围环境的作用看成是通过特定通道来实现的“输出”。根据研究对象的性质相比研究目的，划定了研究对象与周围环境的边界。选定了对象与环境的相互联系的特定通道，确定了对象的一组输入和输出，就意味着一个黑箱的确立。 (2)观测和主动试验，考察黑箱。考察黑箱就是要考察对象的输入、输出及其动态过程。由于控制论所要研究的是有组织系统的目的性行为和控制功能，而行为指的就是对象在周围环境作用(输入)下所做出的反应(输出)，功能是对象对于周围环境的变化做出反应的能力，所以考察输入、输出及其变化，在控制论系统的研究中具有特别重要意义。对黑箱的考察可以采取直接观测的办法，对系统不加干预的情况下测量系统的输入和输出，取得系统输入——输出状态变化的记录。亦可以采取主动试验的办法，人为地在系统的输入端，加入某种典型的测试信号(如在控制工程中，采用单位阶跃式、单位脉冲式、正弦式的测试信号等)然后再观测对应的输出及其变化。从而获得对象的功能特性和内部结构的大量信息，作为认识黑箱的根据。 (3)建立模型，阐明黑箱。即利用系统的输入、输出的观测试验的数据，以及原有对系统的知识，建立关于研究对象的模型(框图模型、动态登记表，数学模型等)，然后据此对系统的功能特性进行定性、定量和静态、动态的分析评价，对系统的未来行为做出某种预测，对系统的内部结构和机理做出某些推测和假说。在这方面，近年来已发展了一个新的学科分支——系统辨识。 值得指出的是，黑箱方法也给探索物质结构奥秘指出了一条重要的途径。早在1911年卢瑟福面对着原子这一黑箱，由于利用α射线轰击(输入)金属箔，观测粒子散射(输出)的特性，根据α粒子行为特性提出了原子结构的新模型。本世纪五十年代末期，人们面对基本粒子这一黑箱，用能量为十亿电子伏特的电子，对质子进行弹性散射试验，研究电子散射的角分布(输出)，发现质子电荷分布在半径为0.8×10 总之，从工程技术到社会领域，从无生命到有生命系统，从宏观世界到微观世界，黑箱方法都有其用武之地。 当然，黑箱方法同任何其他方法一样，也有局限性，黑箱方法强调从整体、从整体与外部环境联系中认识事物，而不去深究其内部结构和局部细节，这是它的长处，也是它的不足。结构与功能是辩证的统一，运用黑箱方法来研究系统的功能和行为特性时，由于完全不对其内部结构进行研究，必然不可能更深刻地认识系统的功能和行为特性的基础与本质，运用黑箱法来对系统的内在结构和机理进行推测和辨识时。也必须特别谨慎小心，切莫轻率从事。现代系统辨识理论指出：并非所有系统都可以从它的输入、输出完全确定其结构和参数。正确的态度应当是把黑箱方法与其他科学方法结合起来。取长补短，相得益彰。 |
|
|
