行為系統理論的起源:為何1970年代的創新如此重要?

在1970年代,行為系統理論的興起標誌著控制論與系統理論領域的一次革命。這個理論的發展是由J.C. Willems主導的,他試圖解決傳統方法中的不一致性,並提供一個更為一致的框架來分析和控制系統。這一時期的創新不僅為數學與物理的結合搭建了橋樑,也確立了行為在系統分析中的核心地位。

行為系統理論的關鍵在於“行為”這一概念,這是所有與系統相容的信號的集合。

行為系統理論與傳統的狀態空間法、轉移函數以及卷積表達的不一致主要源於對輸入和輸出變量的優先順序不做區分。這一理論的創新在於,它強調系統的基本物理法則,同時避免了對信號的片面化理解。從行為的觀點來看,這個理論提供了一個動態系統的形式化表示,稱為Σ = (T, W, B),其中T 表示“時間集”,W 是“信號空間”,而B 則是“行為”,即與系統法則相容的信號集合。

進一步而言,動態系統可以被視為一組合法的信號。在建模之前,所有信號都被認為是可能的,而在建模之後,只有滿足系統法則的結果才被認為是可能的。這種視角的改變,使得行為系統理論能夠處理多維度系統的可控性、系統辨識以及控制通過互連來進行等問題。

行為系統理論不僅理論基礎扎實,還統一了現有的各種方法,並在多維系統的可控性、通過互連實現的控制以及系統辨識上獲得了新的結果。

在行為框架下,線性定時不變微分系統被認為是一種特殊的情況,該系統的行為可被描述為一組常係數線性常微分方程的解。在這裡,系統的性質是用行為來定義的,為此需要指定在何種情況下信號w : R → R^q可以被視為這組微分方程的解。這種表達方式被稱為“核心表示”,其精確性和靈活性使其成為模型的重要組成部分。

行為系統理論的發展還涉及到了潛變量的可觀察性問題。具體來說,如果能夠根據可觀測的變量推導出潛變量,那麼前者被稱為可觀測的。這樣的系統被稱為可觀測(潛變量)系統,是新的理論思路與數學建模相結合的明顯結果。

潛變量與顯變量的區分,為系統辨識及信號處理提供了新的視角,使得對系統的理解更為深入和細緻。

70年代的這一系列創新,讓行為系統理論不僅成為了數學與控制論的交集,還促進了該領域新的思想和技術的產生。這一理論的核心在於將物理現象與數學模型緊密結合,為未來的進一步研究鋪平了道路。作為一個以行為為中心的系統觀,這為研究者提供了更多的工具來理解和控制複雜的系統。

過去的轉變如何影響當今的系統理論?

Trending Knowledge

行為如何定義系統:你的信號是否合規?
在1970年代末,J. C. Willems 提出了行為方法的系統理論和控制理論,這一方法是為了解決經典方法中存在的不一致性。這些經典方法依賴於狀態空間、傳遞函數和卷積表示等概念。而Willems的行為方法旨在建立一個尊重基礎物理的系統分析和控制的通用框架。這一方法的主要對象是行為,即系統兼容的所有信號的集合。 <blockquote> 在行為設定中,系統的主要組成部分是
輸入與輸出:行為方法如何改寫傳統觀念?
在系統理論的歷史長河中,不斷有新的思潮誕生,挑戰傳統的觀念。行為方法便是一個極具影響力的當代觀點,尤其是在1970年代末的系統與控制理論發展中,它的提出改變了人們對於動態系統的認知。 <blockquote> 行為方法著重於系統的“行為”——即所有與系統兼容的信號集合,這一點與傳統方法強調狀態空間和轉移函數等概念有所不同。 </blockquote>
連續與離散系統的區別:你了解它們的核心嗎?
在控制系統和系統理論的領域中,「連續系統」和「離散系統」的分類對於學術研究和實際應用都有著深遠的影響。然而,這些系統之間的核心差異並不總是一眼看穿。本文將探討這兩種系統的特性和應用,從而幫助讀者更好地理解它們的基本原則及其在現代科技中的重要性。 連續系統概述 連續系統是指在任意時間點上都能夠獲得系統狀態的系統。簡單來說,這類系統的信號是連續的,並在一段時間內任何一個時刻均
線性時不變系統的奧秘:如何解開這些微分方程的難題?
自1970年代末期以來,J. C. Willems 開創的行為主義方法為系統理論和控制理論帶來了一種嶄新的視角。該方法旨在解決經典方法中的一些不一致之處,尤其是在狀態空間、傳遞函數和卷積表示方面的問題。 <blockquote> 行為主義方法的核心在於“行為”——即與系統相容的所有信號的集合。 </blockquote> 這一方法不將輸入

Responses