管理系统控制概述

1．管理系统控制概述

所谓控制，一般认为：“为了改善某个或某些对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出了加于该对象上的作用。”传统的控制主要是进行反馈和前馈控制。

1.1反馈

反馈（Feedback）是控制论的一个重要概念，反馈理论是控制论的基本理论，一个闭环控制系统在结构上都具有反馈回路，在功能上都具有自动调节与控制功能。所谓反馈，即是将系统的输出通过一定通道回输到系统的输入端，从而对系统的输入和再输出施加影响的过程。

一个闭环控制系统的输出值Y，要通过反馈装置回输到原来的输入端，再经过比较器与已给定的目标值J比较得到偏差信号，其值为U＝J-Y，它又成为新的输入值。由闭环控制系统中U＝J－Y值的变比特性，可以将反馈区分为正反馈与负反馈。

正反馈与负反馈的特性。如果反馈系统的目标值与输出值的差值U愈变愈大或者不稳定，也就是说，经过一系列的输入之后，系统的输出值与目标值的偏差愈来愈大，离目标愈来愈远这就是正反馈，这时的U值从总的趋势说是单调上升的或是发散的。反之，如果U从总的趋势说是收敛，是单调下降而趋近于零，则是负反馈，其特点就是检出偏差，纠正偏差，经过一系列的输入、输出值的转换与反馈从总的趋势说逐渐趋近于目标值。

正反馈是强化系统正在进行的偏离目标的行为，加剧系统的不稳定状态，这是一种自我复制、自我放大的机制是一种人们称之为恶性循环、自我毁灭的机制。但是现代系统理论认为当人们掌握了系统运行机制的规律，正反馈在一定条件控制下，也是一种促进系统远离平衡态的因素，使开放系统的某项参量值进入到临界区，达到阈值，一般小的“涨落”通过正反馈作用，使原有状态失稳产生突变现象而形成一种新的自组织现象从而形成耗散结构的动力机制。

负反馈有利于制约系统偏离目标的行为，使系统沿着减小偏差的方向运行，最终使系统趋于稳定状态，恢复平衡。因此，控制论认为：“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。”这说明负反馈机制在实现系统目标，保持系统的稳定性具有重要作用。

正反馈、负反馈是普通存在于自然、生物与社会经济领域中的，两种反馈机制是事物发展中一对矛盾。两者是相互对立，又是相互联系、相互转化的。一个负反馈控制系统会因为各种原因，如施控主体对偏差的方向和性质判断失误，或是调节措施不当而产生正反馈效应，则效果适得其反。当然正反馈也可以通过适当的调节措施转化为负反馈。这里要特别提出，在社会经济大系统中，因素多、层次多，事物内部的因果关系复杂，反馈机制也是复杂的；一般都存在着正、负反馈的复合机制，要认真进行系统分析，掌握系统的内部结构和动态运行机制，才能进行有效的调节和保持系统的稳定。

1.2反馈控制

（1）作用

反馈控制的作用是十分明显的：①用于稳定控制中，可以使被控量稳定于目标值的容许偏差范围内，因此一个系统要实现稳定，必须应用反馈控制；②用于随机控制中可以使被控量对应于随机输入量，确保系统对计划目标变化跟踪与适应，例如企业的产品结构、规格、质量与品种需随市场需求的变化而变化。③用于最优控制中，可以使系统在多因素、多目标的复杂情况下选择最佳方案，实现最佳或满意的效果。

（2）局限性

但是反馈控制也具有很多的局限性，而且这些局限中有些是反馈控制系统本身无法克服的，归纳起来有下列几点：

①正反馈效应。一般说来，利用反馈控制的目的是要获得负反馈效果，增强系统的稳定性。而负反馈效应的获得取决于施控主体对偏差的性质及方向判断的准确程度和调节措施是否得当。如果对偏差的性质及方向判断错误，把正向偏差判断为负向的，或把负向的偏差判断为正向的，或者虽对偏差方向判断准确，但采取了不正确的调节措施，结果恰得其反，而是强化或扩大了偏差，加剧系统的不稳定，这就是正反馈效应。产生这种正反馈效应的原因有：一是反馈信息失真，对问题的性质或方向判断错误；二是比较器失灵，是非不清，三是调节方法及措施失当，效果相反。

②反馈失时与反馈失度。反馈失时可能涉及两方面的原因：一是由于对问题认识不足，没有及时发现问题并检测出偏差，及时反馈传递；二是虽然发现出问题，未能及时加以处理和调整，结果是使控制系统沿着偏差方向偏离了目标，从而扩大了偏差，降低了系统的稳定性。反馈失度是指对问题的认识有程度上的差别，这样涉及两种调控失度。一种是反馈过度，矫枉过正，致使调节过度。这样虽然消除了原有的偏差，却又在另一个方向上偏离了目标，产生了新的偏差，形成一种周期性振荡或者叫恶性循环，严重的可以导致系统正反馈效应的产生；另一种是反馈不足是指调控的力度不移，这样虽然偏差有所克服但不足以完全消除偏差。反馈过度或反馈不足都会削弱系统的稳定性

③控制的滞后性。控制系统的反馈控制是要发现偏差和纠正偏差，但是偏差的发现和纠正都是一个动态发展的过程，任何动态系统都具有保持原来运动状态不变的惯性，这种运动惯性的存在延长了被控系统在偏差状态的运行过程和时间。而在社会经济系统由于其复杂性，一种现象掩盖了另一种现象，涉及人们对复杂的社会经济现象的本质的认识过程，政策方针的贯彻执行也存在着实践过程，从而延长了人们通过现象认识本质的过程，这样就涉及控制的滞后性，一旦出现偏差，要使其偏差消除需要很长时间，而且要付出很大的代价，这种反调控制的滞后性是其本身无法克服的，必须加强预见性，借助于一种复杂的前馈机制来克服这种滞后性。

（3）原则

由于反调控制具有以上局限性，因此在实施反调控制时要遵循下列原则。

①准确性原则。这一原则是为了防止发生正反馈效应，要求准确判断偏差的性质和方向，要做到这一点，第一，必须保证信息来源的真实性和反馈渠道不受干扰，第二，必须对原始信息进行分析，去伪存真，去粗取精的处理。

②及时性原则。这一原则的目的是为了防止反馈失时，要求及时检测出偏差，及时反馈回输，及时根据反馈信息作出相应的调节。

③适度性原则。这一原则的目的是为了防止反馈失度，要求在准确判断偏差性质、方向和程度的基础上作出适度调节。

④随机性原则。这一原则的目的是为了提高控制系统的应变能力。要求一是确保系统对目标变化的跟踪和适应；二是确保系统的稳定性，采取灵活及时的调控，排除外部的干扰与影响。

1.3前馈

反馈作用是要检出偏差、纠正偏差，但在反馈机制中由于受控装置的惯性或滞后现象比较严重，外界的扰动不能立即生效，而只能经过一段时间之后才能影响到输出量的变化，这种惯性或滞后现象必然影响到检出偏差，纠正偏差的时效和作用，从而影响到系统的控制性能，因此，产生了前馈回路机制。这种回路主要是与反馈回路相互补偿而耦合成的前馈——反馈系统。这种系统就是不等扰动影响到输出，只要这种扰动是可以测量出来，就把它预先测量出来通过前馈装置送到系统中去进行调节，使得在输出量变化之前就尽可能地克服或减小扰动的影响。因此，前馈控制就是尽可能在系统发生偏差之前，根据预测的信息，采取相应的措施纠正偏差，这就是前馈。把这种前馈回路与反馈回路耦合起来，构成前馈—反馈控制系统。这种系统可以增强系统抗干扰能力，提高系统的稳定性，弥补反馈控制的不足，解决控制滞后的矛盾。