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中图分类号：TB486+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0148-01
自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最引人瞩目的高技术之一。同时自动控制技术是当展迅速，应用广泛，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。
一、自动控制的应用领域分析
自动化控制系统的研究，几乎涵盖所有应用科学知识与技术的结合，领域范围及牵涉的科学知识与应用工具相当广泛，作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。自动化控制的应用领域一般可分为下列几类：
1、工厂自动化控制，又称为生产自动化控制，即利用自动化的生产设备，一贯作业的生产方式，从事有效率的产品生产。2、设计自动化控制，即利用电脑软件技术及应用，将所需设计的资料，转成控制程序或生产流程，而且以简单的图或语言，来表示或执行制造过程的自动化控制的运作。3、实验室自动化控制，即利用自动化设备与电脑软件技术及应用，或可编程控制器等设备，结合温度、湿度、压力、流量等传感器，将实验室的控制程序或生产流程，及所需实验结果的资料，转成简单的图或语言，来表示或执行实验室的自动化控制作。4、检测自动化控制，即利用自动化的检测设备与电脑软件技术及程式应用，结合温度、湿度、压力、流量等传感器设备，能自动地检测样品，并将检测的物理量的资料，转成简单的图或语言，来表示检测结果。5、办公室自动化控制，即利用软件程式技术及应用，将办公室的文书资料或文书档案，做有效率的管理。6、家庭自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合家庭用设备，提高家庭舒适度与居家安全。7、服务自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合各式各样的自动化设备或传感器，监测、纪录、转接、通知、执行运作等，以供顾客或使用者，能快速处理相关作业或快速处理所遭遇的问题。
上述七大类自动化控制的范畴及其相关产品与设备，占社会经济产值相当比重，对国家社会经济影响很大，非常值得深思研究与发展应用随着自动化技术的发展与应用。
二、现代控制理论的发展及基本内容
经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。其局限性表现在下面二个方面：第一，经典控制理论建立在传递函数和频率特性的基础上，而传递函数和频率特性均属于系统的外部描述（只描述输入量和输出量之间的关系），不能充分反映系统内部的状态；第二，无论是根轨迹法还是频率法，本质上是频域法（或称复域法），都要通过积分变换（包括拉普拉斯变换、傅立叶变换、Z变换），因此原则上只适宜于解决“单输入――单输出” 线性定常系统的问题，对“多输入――多输出”系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性、时变系统更是无能为力。
现代控制理论正是为了克服经典控制理论的局限性而在20世纪50、60年代逐步发展起来的。现代控制理论本质上是一种“时域法”。它引入了“状态”的概念，用“状态变量”（系统内部变量）及“状态方程”描述系统，因而更能反映出系统的内在本质与特性。从数学的观点看，现代控制理论中的状态变量法，简单地说就是将描述系统运动的高阶微分方程，改写成一阶联立微分方程组的形式，或者将系统的运动直接用一阶微分方程组表示。这个一阶微分方程组就叫做状态方程。采用状态方程后，最主要的优点是系统的运动方程采用向量、矩阵形式表示，因此形式简单、概念清晰、运算方便，尤其是对于多变量、时变系统更是明显。特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念和极大值理论的基础上，现代控制理论被引向更为深入的研究。现代控制理论研究的主要内容包括三部分：多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。由于篇幅所限，有关现代控制理论研究的具体内容请参见有关文献，这里从略。
三、自动控制技术发展历程分析
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。自动控制技术的发展大致可分为以下几个发展阶段：40年代到60年代初，该阶段以市场竞争、资源利用、减轻劳动强度提高产品质量、适应批量生产需要等因素为需求动力。主要技术特点为各种单机自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向发展。60年代中到70年代初期，该阶段以市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量高，并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度为需求动力。主要特点为主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件数控系统出现并用于机床。70年代中期至今，该阶段以市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整体最佳效能为需求动力。主要特点技术特点是把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。
关键词：空语类PRO 最简方案 精简主义观点 非精简主义观点
1. 引言
空语类（Empty Category）是Chomsky于上个世纪70年代末80年代初提出的一个概念。20世纪80年代以来，随着管辖与约束理论（GB理论）的出现，空语类在生成语法中起着重要的作用，也成为近二十多年来Chomsky生成语法研究的中心课题之一。所谓空语类是指：“在句法、语义表达式中存在，而在音系表达式中没有音系矩阵的成分。”（徐烈炯，1988：193）也就是说，空语类是具有语法和语义功能但没有语音形式的隐性名词成分。根据Chomsky的管约论，自然语言中至少有四种空语类的语素变体（Chomsky，1981：143）：NP语迹、pro、PRO、wh-语迹。NP语迹和wh-语迹由移位（movement）产生，而PRO和pro则由基础生成（base generated）。其中空语类PRO由于是一个重要而热点的句法理论――控制理论研究的核心内容而成为句法学界争论的焦点。本文将探讨空语
类PRO存在的依据和问题，并在此基础上介绍分析有关PRO去留的一些热点争议。
2. PRO存在的依据
2.1 理论依据
PRO概念的提出是具有相关的理论依据的。Chomsky（1981）提出了一些基本假设，如“投射原则（Projection Principle）”、“题元理论（Theta Theory）”，而空语类PRO的存在则与这些假设相吻合。首先，Chomsky（1981：52）提出了这样的假设：SNP INFL VP。该假设认为任何句子（clause）都是由NP、INFL、VP三个部分组成的。INFL称为“屈折成分”，具有［+tense］二值。当INFL具有［+tense］特征时代表限定式，此时NP是一个有语音形式、有格的NP；当INFL具有［-tense］特征时代表不定式，此时NP是一个没有语音形式、没有格的PRO。这一假设后来发展成为“扩充的投射原则（EPP）”，其规定每一个句子，无论是内嵌的（imbedded）还是非内嵌的(non-imbedded)，无论是限定的（finite）还是非限定的(non-finite)，在所有的句法平面上都要有一个主语（Chomsky，1981）。英语中的不定式分句也被看作是一个句子，应该包含一个逻辑主语，如下句：
（1） Idecided ［IP PROto study syntax］
句（1）中不定式分句中没有显性的NP作主语，但句子仍然合乎语法，由此可推出其中存在着隐性的逻辑主语PRO，它没有语音内容，因而也没有语音表达。正是由于隐性主语（null subject）PRO的存在，句子才没有违反扩充的投射原则。
其次，根据Chomsky的“题元准则（Theta Criterion）”，动词必须把题元角色一一分派给句中的名词短语，如果某个题元角色不能分派出去，句子则不合语法。句（1）中不定式分句的动词study是一个二元谓词，需要分派两个题元角色，其中syntax这一显性名词短语被分派了受事题元角色，充当动词study的内部题元角色，但其外部题元角色却没有显性名词短语充当，但句子又是合乎语法的，由此可推出隐性主语PRO承担了其施事题元角色。因此，根据以上两点分析，空语类PRO的存在与Chomsky的主要理论假设相吻合，显然具有其存在的理论依据。
2.2 语义依据
“不定式隐性主语PRO存在的依据主要来自语义”（刘红，2006：50）。传统语法中表面上无主语的不定分句在语感和语义理解上均存在一个隐性逻辑主语。试看下面的例句，如果将（2a）句的不定式用(2b)句的限定式来诠译，那么不定式分句的隐性主语便浮出水面了。
（2）a. I promise ［_to visit him］
b. I promise ［I will visit him ］
2.3 句法依据
空语类PRO存在的句法依据也是非常明显的。其存在的句法依据之一来自谓词性名词的一致性（agreement）特征（Radford，1988：314）。在系表结构中作系动词补足成分的名词需要与其所在的句子主语保持人称、性、数的一致性。请看下例：
（3）a. The students are not sure ［whether he should be a candidate /candidates］
b. The student is not sure ［whether PRO to be a candidate /candidates］
(3a)中斜体部分的谓词性名词必须为单数才可以与其所在的whether分句主语he保持一致；而（3b）中斜体部分的谓词性名词处于whether分句中，显然它必须与某个成分保持人称和数的一致。这个名词不能与the student保持一致，因为它们并不处于同一个句子中。由此可以推断，该名词所在的嵌入不定式分句有一个隐性主语PRO。PRO从它的的先行词the student那里获得性、数、人称等句法特征，在这里为第三人称单数。因此一致特征可以为空语类PRO的存在提供事实根据。
空语类PRO存在的另一个句法依据来自照应词的照应性特征。根据Chomsky约束理论的第一条原则，照应词在管辖范畴内受约束，即它的先行词必定在管辖范围内。试比较下例：
（4）a. Bill is not sure ［ whether he should vote for himself］
b. Bill is not sure ［whether PRO to vote for himself］
(4a)中照应词himself在其管辖范围内受先行词he的约束，因而合乎语法；而(4b)中himself的先行词不可能是唯一的显性名词Bill，因为它们不在同一个管辖范围。由此可推出himself所在的分句必然存在一个隐性名词主语作它的先行词，该隐性主语PRO回指主句主语Bill。因此，照应词的照应特征同样为PRO的存在提供了可靠的句法依据。
3. PRO的问题
尽管PRO在管约理论框架下有其存在的理论依据和其它语义、句法根据，并且对于相关句法理论的研究举足轻重，但随着生成语法的不断发展和完善以及控制研究的新理论的不断出现，PRO的存在显示出越来越多的问题。首先，在GB理论中，PRO的分布是由约束理论来解释的，它被认为是一种代名词性的照应词（pronominal anaphor）。由于代名词与照应词在管辖范围上是相互对立的，因此PRO必须不受管辖（Chomsky，1986）。而在最简方案下，管辖这一概念已被取消，不能再用来解释PRO的分布问题。因此，Chomsky和Lasnik(1993)提出用格理论（Case Theory）来解释PRO的分布，认为PRO具有空格。然而只有空语类PRO被赋予空格，并且能核查/赋予空格的INFL不能核查/赋予其它格。PRO与空格似乎彼此互为存在，它们通过句法硬性规定互相得到解释（Horntein，1999，2001）。
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其次，PRO的解释也有问题。Chomsky（1981）接受了Rosenbaum（1967）提出的最短距离原则（MDP），即PRO受一个最短距离的成分统制它的名词短语的控制。然而，Manzini和Roussou（2000）指出最短距离原则怎样成为独自受驱动的原则尚不能被解释。而且一些控制结构中的PRO无法通过最短距离原则得到统一的解释。最典型的便是英语中promise类动词的控制结构。请看下例：
(5a)中PRO可以通过最短距离原则得到解释，受最近的名词短语me控制，而（5b）中的PRO却越过离它最近的名词短语me受主句主语控制，显然违背了最短距离原则，但句子却又是合乎语法的。此外，一些语言中的后控制现象（backward control）也无法通过最短距离原则得到解释，因为这种控制结构中的控制语并不成分统制空语类PRO。另外，Alboiu(2003，2004)通过对Romanian语言中的控制结构进行研究发现该语言中控制语既可以出现在主句中，也可以出现在嵌入分句中。而在控制理论中控制语必须成分统制PRO，因此该语言中的PRO也无法通过最短距离原则来解释。
由此可见，PRO的概念在最简方案的理论框架中突显出越来越多的问题，其在句法上的分布和解释都得不到统一的说明。正因为如此，随着对跨语言现象的广泛深入的研究，近年来句法学界围绕着PRO的去留问题进行了持久的激烈争论。下文将对此进行介绍和分析。
4. PRO的去留之争议
近年来生成语法研究中关于PRO的争议主要分为两大阵营。一方面，20世纪90年代随着最简主义的出现，管辖的概念被取消，而深层结构和表层结构作为不同的表征层面也被删除（Chomsky，1995，2000等），因此PRO的存在受到了诸多学者的质疑，其中包括Martin(1996)，O’Neil(1997)，Wurmbrand(1998)，Manzini和Roussou(1998，2000)，Hornstein(1999，2001)，Boeckx和Hornstein(2003)，Janke(2003)，Alboiu(2004)，Barrie和Pittma(2004)等。他们从精简主义观点（Reductionist approach）出发主张取消PRO这一特殊的隐性成分。而另一方面，也有学者如Landau(1999，2003)从非精简主义观点（Non-reductionist approach）出发，坚持捍卫PRO作为一个重要的句法成分存在的必要性。
4.1 精简主义观点（Reductionist approach）
对控制结构的研究持精简主义观点的学者一致认为应该取消PRO这一句法成分，但围绕控制是否涉及移位，又分为两派。Wumbrand(1998)提出的精简主义最简方法可以说是最少受争议的。她认为强制控制结构只是一种单句结构（monoclausal construction），不存在空语类PRO，也无须用移位来解释控制关系。她把下面这个句子标示为“语义控制”，主句动词选择一个VP补足成分：
Janke(2003)提出了一种不存在空语类PRO的强制控制的理论，他用约束关系来解释强制控制，认为在这种约束关系中照应性成分是不定式动词本身而不是任何空语类，并指出控制关系是通过谓词的词汇语义特征投射到词汇句法特征表达出来的。因此在他的控制理论中，没有空语类PRO，也没有任何名词短语的移位。
另外一些精简主义者则用DP移位来解释控制关系，从而取消PRO的存在。其中Manzini和Roussou（1998，2000）以及Hornstein（1999，2001）提出的控制的移位分析理论最有影响力。这两种分析方法都把题元角色看作可接受核查的特征，而且最关键的是两者都认为一个DP可以获得多个题材元角色，这与标准的题元理论完全不同。Manzini和Roussou认为题元角色是在动词所在范畴内合并（merge）并且与一个DP相联系的体态特征。在他们的理论体系中，DP只能在其格位置进行合并，因而只能出现在屈折范畴内。在其范畴内DP会吸引（attract）所有的题元角色到上一个DP。因此强制控制不再有空语类PRO，而只是被看作吸引两个题元角色，不再是一个。另外他们的理论不仅取消了强制控制结构中的空语类PRO，而且还取消了Hornstein(1999)所提出的任意控制中的空语类pro，认为在任意控制中谓词受算子C的控制，而不是受某个名词论元的控制。从这个意义上来说，Manzini和Roussou的控制理论用高度统一的原则解释了不同种类的控制关系，而不需要假设任何空语类的存在。
Hornstein(1999，2001)的移位控制理论相相比较之下要保守一些，他认为DP合并到题元范畴而非屈折范畴。然而他的理论又有其新奇之处：该理论允许DP移位到论元位置，正如其移到格位置一样。Hornstein认为强制控制结构中不定式分句的主语PRO实际上是一个经移位后留下的DP语迹，是移位的DP的没有语音形式的拷贝（copy）。他取消空语类PRO是以修改标准的题元理论为基础的。他认为题元角色是由动词赋予给DP的特征，题元特征能够触发移位，同一个DP可以有多个题元角色。如下例：
他认为（7a）的衍生结构为（7b）。Mary首先与动词leave合并，核查动词的题元特征，接着Mary移位到不定式分句的主语位置并核查INFL的限定语特征，该位置为非格标记位置，Mary的格特征无法得到核查，它又移位到VP的标志语位置并核查动词want的外部题元特征，最后Mary提升到主句IP的标志语位置，核查INFL的限定语特征和主格特征。这一衍生过程解释了Mary是不定式分句的控制语这一事实。Hornstein认为不需要给强制控制结构假设一个具有种种特征性和规定性的空语类PRO的存在，这里的空语类只是一个DP语迹，是Mary移位后留下的拷贝。另外，他把非强制控制结构中的空语类看成是一个pro，从而彻底排除了空语类PRO在任何控制结构中存在的可能性。
4.2 非精简主义观点(Non-reductionist approach)
对控制结构的研究持非精简主义观点的主要代表人物是Landau. Landau（1999，2003）认为PRO在跨语言中的强制控制结构中普遍存在，把控制与提升等同起来是一大错。他认为强制控制是主句探针（probe)和嵌入的照应性成分（anaphoric element）之间的一致操作（Agree operation）(Chomsky，2000，ect.)。该照应性成分视衍生过程中具体的控制类型而定，完全控制（exhaustive control）中的照应性成分是一个空语类PRO，而部分控制（partial control）中的照应性成分则是嵌入分句的Agr。完全控制和部分控制的区别则在于主句谓词是否强制性地需要一个相同的嵌入论元。Landau坚持控制的一般观点，认为PRO存在并且它与NP/DP-语迹不同，他通过对意大利语、冰岛语等其它语言中的控制现象的研究证明将控制与提升归于一体是错误的，从而质疑在最简方案中那些旨在删除空语类PRO，将其等同于NP/DP语迹的精简主义观点。总之，他认为PRO作为解释控制结构的关键成分是句法系统中普遍存在的。
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5. 结语
通过以上分析，我们可以看出PRO的概念在句法理论中的存在对推导控制结构的形成、解释控制关系作出了较为精确的规律性的说明。在特定的句法现象和特定的语言中，空语类PRO的存在是有一定的理论依据和实证基础的。但随着句法理论的不断发展，PRO作为生成语法中享有特殊地位，具有独特特征的成分受到越来越多句法学者的质疑。只有对各种控制类型及各语言中的控制现象进行深入研究之后，我们才能得出一个统一的观点。究竟应该保留还是摒弃空语类PRO的概念尚在激烈的争议之中，有待我们进一步取证研究。
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关键词 课程教学改革；航空航天类专业；自动控制原理
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634（2012）05-0048-05
0 引言
《自动控制原理》是航空航天类本科专业一门重要的专业基础课。以笔者所在的北京理工大学为例，航空宇航科学与技术一级学科下属的飞行器设计与工程、航天运输与控制、飞行器动力工程、武器系统与发射工程、探测制导与控制技术等专业的本科生，均在大三第一学期必修《自动控制原理》经典控制理论部分，包括54个理论课时和10个实验课时，其任务是通过对自动控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。同时，《自动控制原理》还是学习测试技术、飞行器制导与控制技术、飞行器总体设计、航天器测控原理等诸多专业课程的先修课，在航空航天类专业的本科生培养计划中占据着非常重要的地位。
《自动控制原理》的授课模式一般有两种：一是将经典控制理论部分和现代控制理论部分分开讲述，先讲授经典控制后讲授现代控制，目前国内大部分高等院校均是采用的这种授课模式；二是将经典控制和现代控制融合讲授，这种授课模式有助于培养学生从系统角度、全局高度来思考问题的能力，更利于掌握控制理论的实质。由于授课模式的沿袭性及单学期课时数的限制，北京理工大学航空航天类专业的《自动控制原理》采用了前一种授课模式。授课教师采用A、B角的方式，教师队伍中有授课近20年的教师，还有刚刚博士毕业踏上工作岗位的年轻教师，更难能可贵的是，所有授课教师均有出国留学或访问的经历，兼通中西教学模式之长，融蓬勃朝气与丰富经验于一体。
本文主要是以《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）中“坚持内涵式发展”、“促进高校办出特色”、“创新人才培养模式”、“提升国际交流与合作水平”等内容为指导，结合北京理工大学的学校定位和办学特色，以笔者在《自动控制原理》经典控制理论部分本科教学过程中的思考和认识为基础，对北京理工大学航空航天类专业在《自动控制原理》本科教学改革中的若干有效措施进行总结和探讨。
1 授课内容及学习过程中存在的问题
1.1《自动控制原理》的授课内容
笔者主要讲授《自动控制原理》中的经典控制理论部分，授课内容分为八章，分别是：自动控制系统导论、自动控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析、根轨迹法、频率法分析、控制系统校正、非线性系统和线性离散系统。其中，前六章和第八章是重点讲授内容，第七章是一般讲授内容。就总的讲授内容来说，有理论性强、新概念多、系统性强、与工程尤其是航空航天工程联系紧密的特点，如已列装或在研的大部分导弹飞行器，其自动驾驶仪的设计仍主要是在经典控制理论的框架下完成的。学习过程是先了解控制系统的组成尤其是强调“反馈”的概念，再根据实际的控制系统建立数学模型，然后通过时域法、根轨迹法、频率法等分析系统性能的优劣对比，最后对系统整体性能进行校正和设计，可以说，整个过程是一个完整的体系，更是一个循序渐进的过程。
1.2《自动控制原理》学习过程中的几点问题
无论哪门课程，讲授目的均是希望学习者能够掌握相关知识的基本原理、分析方法并最终做到灵活运用。考试成绩是评价学习者是否达到上述标准的一个参考，但考试成绩并不能表明一个学生是否真正达到了上述标准。为了准确评估《自动控制原理》的讲授效果，真正了解该门课程学习中可能存在的问题，不但要时刻注意本专业学生在修习过程中的反馈意见，而且要广泛调研和阅读其它学校和专业的教师在该门课程上的经验总结。在此基础上，结合笔者的亲身体验和思考，认为航空航天类专业的学生在学习《自动控制原理》过程中可能面对的主要问题包括：（1）部分学生由于数学基础不够扎实，对课程中涉及到的数学知识产生畏难情绪，进而无法很好地掌握控制系统的分析方法；（2）不能将所学的控制理论知识与自己专业的实际案例充分地联系起来，这主要是在学习过程中接触专业案例少造成的；（3）阅读英文文献的能力不足，而且这种不足突出表现在缺乏对专业词汇的正确理解上，这说明《自动控制原理》需要适度地推进双语教学改革；（4）无法将基本理论和计算机辅助设计软件MATLAB结合起来进行更有效地控制系统设计，即割裂了基本理论和计算机辅助软件相辅相成、互相印证、互相促进的关系；（5）从系统角度理解控制系统核心思想的能力不足，即无法做到融会贯通，更谈不上灵活运用，这需要授课过程中注意前后串联，帮助学生建立起系统概念。针对上述问题，结合北京理工大学办学定位和航空航天类专业《自动控制原理》的授课特色，授课教师均提出了有针对性的改革措施。多年来的教学实践证明，这些措施很好地解决了北京理工大学航空航天类专业本科生在《自动控制原理》课程中的学习问题，增强了学生对该门课程的学习兴趣和“自主学习”能力。
2 教学改革的若干举措
2.1从数学基础抓起
“工欲善其事，必先利其器。”《自动控制原理》课程涉及大量的数学知识，如拉氏变换及其逆变换、微分方程、差分方程、复变函数理论、Z变换等。毫不夸张地说，扎实的数学功底是学好该课程的基础。如果学生缺乏必要的数学知识，教师又不能适时补上这个不足的话，很容易造成学生在学习过程中的畏难情绪，不可避免地会影响教学效果。
北京理工大学授课教师的做法是在《自动控制原理》开课伊始，就给学生列出所有需要用到的基础数学知识。一方面引导学生重新复习这些已经学过的数学知识；另一方面，授课教师还会抽出专门的课时来对这些数学知识进行复习和重点讲授。为了不断加深学生对这些数学知识的理解，在用到相应的数学工具时，授课教师都会结合具体的实例进行更详细地讲述。为了尽可能减少学生在学习中的畏难情绪，北京理工大学授课教师在考试中坚持“注重概念，弱化计算”的理念，只要学生思路正确，仅仅是计算错误的情况下，尽量少扣或不扣分。
2.2双语教学，与国际接轨
开展双语教学有助于我国高等教育与国际接轨，是当前教育改革的热点和重点，同时也得到了教育部等相关部门的大力支持。在双语教学的改革中，有一点需要明确的是，专业课双语教学的目的并不是为了增加学生的词汇量，也不是为了提高学生外语的写作水平，更不是为了教学生外语语法，而是为了增强学生阅读专业外文文献的能力和对专业知识的理解能力。近年来，英语已经逐渐发展成为全世界通用的语言，最新的科研成果更主要是以英文形式发表。所以，我国高等教育中大部分的双语教学均是采用中文和英文的双语授课模式。
由于《自动控制原理》涉及到的诸多基本理论和分析方法大都是从国外引进和翻译过来的，加上国外学术界习惯用人名来命名定理的做法，给国内学生记忆和理解这些理论和方法增加了额外的困难。如用于判定线性系统稳定与否的劳斯判据就是以英国数学家Edward John Routh的名字命名的，类似这样的例子还有很多，这对于习惯望文生义的国内学生来说，想仅仅从字面意思来理解劳斯判据本身几乎是不可能的。有鉴于此，基于航空航天类专业《自动控制原理》双语教学改革的目的主要是为了增加学生对专业词汇认知这一基本的出发点，决定了航空航天类专业《自动控制原理》双语教学的授课方针应以中文为主、英语为辅。具体做法是，每当第一次出现新的名词、原理和方法时，授课教师先用中文进行详细讲解，然后告诉大家这些名词、原理和方法在英文中的表示方法和来源，并在以后遇到这些名词、原理和方法时，更多地采用英文表述。如传递函数（Transfer Function）、劳斯判据（Routh Criterion）、阶跃响应（Step Response）、脉冲响应（Impulse Response）、根轨迹（RootLocus）等，都可以采用这种处理方式。此外，还需要注意引导学生适量阅读英文参考书和专业文献，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一书在世界范围内的广泛被接受性，北京理工大学同样推荐学生将这本书作为英文参考书。
2.3融科研于教学
随着我国高等教育改革的不断实施和深入，昔日的“填鸭式”教学已逐步被更能激发学生“自主学习”能力的“启发式”、“案例式”教学所取代。在《自动控制原理》的教学中，如果只是讲授一般的数学公式和物理定理，而与实际工程割裂开来的话，很可能出现的后果就是学生学习后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情况是学生在考试后就把所学的东西全忘掉了。为了避免这一状况的发生，有必要将专业案例、授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去，让科研带动教学、教学促进科研。
如在第一章讲授自动控制系统定义和基本组成的时候，通用的教材是举一些工业上常见的例子，像室温调节系统和水位调节系统来引入自动控制的专业术语和反馈的概念。这种讲授方法是很好的，有利于学生建立对控制系统组成的直观概念，并认识到自动控制的核心思想所在。对于航空航天类专业的学生来说，在讲述通用案例的同时，还可以结合航空航天领域的应用案例，如引入图1所示的导弹攻击飞机的案例。在这个案例中，导弹根据自己探测到的目标机动特性，依据一定的制导律生成最佳攻击曲线，当弹上的测试设备探测到实际飞行路线和预定飞行路线出现偏差的时候，弹载计算机会依据一定的法则生成控制指令，气动舵机来执行这一控制指令，从而达到控制导弹回到预定飞行路线的目的。按照这一描述可以画出它的系统方块图，如图2所示，和基本的负反馈闭环控制系统（如图3所示）对应起来，预定飞行路线对应给定输入、弹载计算机对应控制器、气动舵机对应执行机构、导弹就是被控对象、实际飞行路线即是实际输出、弹载测试设备即对应测量输出的传感器。这样讲授下来，由于比较贴近专业方向，同学们就很容易理解控制系统的结构，并对输入、输出、被控对象、执行机构、控制器的作用及反馈的概念有了更为直观和深刻的认识。
在讲述控制系统稳态性能和动态性能的时候，大量引入航空航天的专业案例，尤其是一些因为控制系统设计失误或控制系统未能正常工作产生重大损失的失败案例，对引发学生的学习兴趣颇有帮助。从教学的效果看，这些案例的引入，不仅加深了学生对《自动控制原理》重要性的认识，激发了他们学习的热情，同时，还培养了他们对所学专业的兴趣。在此基础上，可以注意吸收一些对自动控制理论或应用感兴趣的学生提前进入实验室，并挑选与任课教师负责项目相关或者处于航空航天控制前沿的研究方向，如临近空间飞行器的制导与控制技术，让他们自由发挥，思考和创新，切实培养他们的动手能力。
此外，授课教师要非常注重“基于书本、超越书本”。比如香农（Shannon）采样定理认为：对于一个连续信号来说，当采样角频率是该连续信号所含最高次谐波频率两倍以上的话，即能做到一个周期内采样两次以上的话，那么经采样后所得到的脉冲序列，就包含了原连续信号的全部信息，可通过理想滤波器把原信号毫无失真地恢复出来。这一表述在数学理论上是没有任何问题的，但在实际工程项目中往往是行不通的，比如一个正弦曲线的测试，一个周期里只采样两三个点的情况下，几乎没有可能复现原信号。类似于这样的问题，授课教师需要在授课过程中向学生特别强调。
2.4计算机辅助教学
由于《自动控制原理》在授课过程中涉及到的数学公式、图形（结构图、框图、根轨迹图、伯德图等）比较多，非常不方便在课堂上进行直接板书，一旦板书不清楚会直接影响学生的学习效果。而这些公式和图形是非常适合以幻灯片（PPT）的形式来进行表述的，学生也更乐意看到这种方式。北京理工大学授课教师同样采用了以PPT为主的授课模式，配以适当的动画，给学生一个更为直观的展示。如在讲授动态性能指标的时候，延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、调节时间等名词的定义并不是那么容易理解，但通过动画的形式就可以很清楚、明了地向同学们展示这些概念的不同，学生反映良好。再比如在讲授不同阻尼比情况下二阶系统单位阶跃响应特性的时候，只靠文字表述“随着阻尼比的增大，系统的响应越快，但超调量越大”的话，大部分学生是比较茫然的。如果换成通过PPT展示给同学们如图4所示的响应曲线时，就会一目了然，同时，还有助于同学们掌握零阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等情况下单位阶跃响应特性的不同。
MATLAB是学习《自动控制原理》的学生必须掌握的一个计算机辅助分析工具。实际上，一个令人引以为傲的事实是，北京理工大学航空航天类专业本科生的MATLAB基础知识都是在《自动控制原理》的课堂上学到的。由于年轻学生对新鲜事物天生的好奇感，当他们看到教材上一幅幅精美的图片是通过MATLAB展示在自己面前的时候，不但会加深他们对所学知识的理解，更会激发他们学习这门课的热情。比如讲二阶欠阻尼系统阶跃响应的时候，可以首先引导学生思考一个问题：“既然阻尼比越小，系统响应越快，超调量越大，那怎么来选择合适的阻尼比呢？”然后再用教学计算机上装载的MATLAB画出图5，这是阻尼比位于[0.10.9]之间，以上升时间为横坐标、超调量为纵坐标的Pareto图，同时在图中标示阻尼比分别为0.4、0.707和0.8所对应的点。以这个直观的示意图做基础，同学们就很容易理解为什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范围内了，再告诉同学们阻尼比为0.707时控制系统效果最佳，他们也就明白了因果来源。如果更进一步画出阻尼比分别为0.6、0.707和0.8时候的单位阶跃响应曲线来，如图6所示，同学们就会有一个更加明确和直观的印象。此外，授课教师还可以通过课下作业的形式，引导学生利用课堂所学知识编程实现更复杂的响应曲线，使学生可以亲身感受到响应曲线随不同参数变化的规律，不但可以加深学生所学的理论知识，还有助于学生掌握辅助软件的用法。
用MATLAB辅助教学可能会带来的一个副作用就是，同学们可能觉得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自动控制本身的基本原理和定性的分析方法。这是授课教师在教学过程中需要重点留意并刻意避免的问题之一，北京理工大学授课教师在每次用MATLAB辅助教学时，都会强调基本原理的重要性，同时会刻意用所学的定性分析方法来评估MATLAB结果的正确与否，并一再强调，MATLAB只是一个辅助大家进行控制系统分析的工具，不能取代大家所学的基本原理和分析方法本身，考试中也不会考这方面的内容。
2.5注重前后串联，建立系统概念
《自动控制原理》本身的讲授内容多、跨度时间长，而且学生同时还在修习其它课程，所以用在《自动控制原理》这一门课上的时间是极其有限的。而且一般教材也更倾向于将每个章节的内容独立出来，如仅仅在第二章讲述控制系统模型的建立方法，在以后的学习中就直接拿现成的传递函数来用；再如第三章讲述时域分析法之后，在后续章节的讲述中几乎不会再涉及。很可能造成的一个后果就是学习过程中常常不清楚各个知识点之间的相互联系，也无法真正的做到融会贯通，在遇到实际的工程问题时就会显得束手无策、不知如何下手。这需要授课教师帮助同学们理清线索，弄清楚各个章节之间的因果关系。
北京理工大学授课教师在每个章节开始和结束的时候都会向学生展示图7，告诉大家正在学习的内容在图中什么位置，在整个自动控制原理的框架中起到什么作用，它以哪几个章节为基础、又可以为哪几个章节提供帮助。在课程结束的时候，还会精心选取几个航空航天专业的典型案例，让同学们以小组为单位形成一个大作业，这个大作业涉及到《自动控制原理》所讲授的全部核心内容，从系统建模到系统性能分析，并发挥他们自己的独立思维进行系统的二次设计，从学生的反响及实际的教学效果看，这种做法十分可取。
关键词:自我控制;损耗;资源
中图分类号:G804.86 文献标识码:A 文章编 号:1007-3612(2009)07-0112-05
Theory ofLimitedSelf Control Resource and the Mechanism ofSp orts Performance Failure
SUN Yong jun1, ZHANGLi wei2,WU Xiu feng3
(1.Department of Psychology, Peking University,Beijing100871,China;2.BeijingSport University,Beijing10084, China;
3. DepartmentofSportScience,ShenyangNormal University, Shenyang110034,Liaoning China)
Abstract:Self control occurs when people attempts to alter the way whic h people would otherwise think orBehave. It is aLimited resource. As an essent ial regulator, exertingSelf control may consume resource, reducing the amountof resource available for otherSelf control efforts. Although there areSome iNdividual differences, theSelf control canBeStrengthenedBy regular training . The advances ofSocial psychology can give usSomeNew understanding about hum anSocialBehavior and theLost control about performance.
Key words:Self control; depletion; resource
教练员常以“想赢怕输”来概括运动员由于心理因素所导致的发挥失常,对高水平竞技表现中的运动员与教练员来说,“想赢怕输”问题可以说是极为重要、经常出现且似乎又是挥之 不去的影响运动表现的心理症结。究其原因,人们首先会想到“压力”,而压力的来源往往 涵盖观众、媒体、领导、家人和金牌(或目标)等各种干扰。运动心理学领域以压力范式对表现失常所进行的有关研究使我们认识到,如何应对“压力”是个重要问题。尽管大家对此 十分重视,并发展了一系列的应对策略(并结合在心理训练中),但长久以来,却似乎忽略 压力导致运动表现下降的过程是如何发生的这一重要问题。我们在告诉运动员“那样做不好 ”并“如何避免”的同时,更应该了解“它为什么使你不够好”。回答“为什么”总会有点 挑战,但目前社会及人格心理学有关领域的一些实证研究及理论进展,让我们或多或少对这 类问题增加一些了解并获得一些启示。
通过对心理学领域中能够对运动员“想赢怕输”现象做出阐释的有影响的理论分析,发现这些理论在诠释人类独特的自我调节机制的同时,却未进一步探讨为什么这些调节方式会影 响个体其它操作表现的说明。本质上,个体行为所受到的影响不仅局限于单一行为过程,还 可能受其他行为过程的影响。就运动员而言,这个问题似乎更为重要,即我们关心为什么这 些调节举措会导致失败。
以Baumeister的“自我控制资源有限”观点理论框架所展开的一系列实证研究或许更能够帮 助我们加深对运动员调节失败的认识。有资源有限的观点看来,不无论是“参照点”的发生 ,还是“思维抑制的悖理效应”的出现都是一个损耗过程,而该损耗过程会对个体的其它控 制表现产生削弱的影响,以下我们将对自我控制的有关问题作一阐述。
1 自我控制资源有限理论
1.1 自我控制与自我的执行功能
近十几年间,执行功能观点的自我调节观备受关注,持这类观点的学者构建了当今自我控制 领域最强势的工作平台,他们的研究兴趣在于人类所知觉到的控制会对我们的生活及行为方 式发生什么样的影响。Baumeieter等学者在20世纪90年代末提出的“自我控制是有限的资源 ”的观点可以说是社会心理学领域一个较有影响的理论发展。该理论从提出至今的不到十年 间,一批心理学家进行了大量的实证研究,触及人类行为、生活的诸多层面。他们认为,人 类的大部分行为方式是以自动化方式进行的,例如很多行为习惯、生活方式的保持。人类有 意识改变自己的行为反应方式尽管占人类行为过程很少的一部分,但是对长期的健康、幸福 及个体成功却发挥很重要的作用,比如戒烟、减肥、印象管理这样的行为与心理过程。Baum eister 等(1998)在其一系列研究基础上提出,人类的自我控制(self-control)是一种有 限的资源(limited resources),一旦使用,那么以后的自我控制所倚仗的资源就会减少,比较难达到既定的自我控制表现标准,但是这个资源却可以通过训练得以增长。遗憾的是,多年以来,尽管我们对运动中个体自我认知表征的认识取得了许多研究成果,但运动心理学领域对个体的执行功能似乎缺乏一定的研究兴趣,一个可能的重要因素在于执行控制的研究受到关注相对较晚,一些基本理论问题还在成熟过程中,对于强调应用的运动领 域来说,似乎显得难以得心应手。诚如Shoham与Rohrbaugh(1997)对广为人知的反语效应问 题所做的评述:“一直存在的问题就是要解决它。”[1]。然而就该领域所关注的问题来看该领域的研究与高水平竞技运动表现的联系是非常紧密的。
1.2 自我控制是有限的资源
心理学领域中,与“自我控制”联系较为紧密的一个概念是“意志”,一般而言,意志是个体有意识的调节支配、调节行为以期实现预期目的的心理过程[2],依照Baumeist er的观点 ,自我控制可以被看作是发生在意志的执行阶段。依据Carver的反馈环理论,反馈环是用来 监督当前状态与既定标准是否背离的一个过程,Baumeister的观点并不与其矛盾,应当说Ba umeister对控制的理解关注这个反馈环是如何产生变化的,这也是我们理解运动员赛中调节 失败机制的理论基础之一。Baumeister等学者对自我控制诠释的重点在于“克制”(overrid e)与“改变”(alter),即个体由于尝试对以往行为、反应方式的修改,常常对随后或其它 事件的控制表现产生削弱的作用,而削弱的原因在于控制过程是一个损耗过程。
自我控制资源有限理论的着眼点在于这个过程的发生会对其它控制表现产生何种影响。Baum eisiter(1998)认为,人类的自我控制(自我调节)是有限的资源,类似于肌肉的能量,当这个有限资源被用来更改以往的“习惯”,个体就会产生自我控制损耗,他将这个过程称为”自我损耗”(ego depletion),损耗的发生会导致其后的调节努力不像以往那样成功,换 言之,调节资源的减少导致以后的调节失败或效率降低[3]。这批学者将自我控制 定义为对 那些自动化、习惯的、与生俱来的欲望、情绪的压制或禁止。例如,要改掉饭后一支烟这个 习惯,就要施加自我控制,其结果可能往往会使个体比平时饮用更多的茶水,吃更多的水果 。若用该理论解释,即戒烟这一改变习惯的过程是一个控制资源损耗的过程,这种损耗导致个体对其他行为表现控制的下降,即与未戒烟时相比,可能吃更多的水果。
当个体试图改变原有的想法、感受或行为时,自我控制就会发生,应当说人类的自我控制是为个体利益的远期目标而设计的,生活中有许多操作有一定的难度并且需要个体付出努力, 但并不需要自我控制。例如,解答数学题、工人对机械装置的熟练拼装以及运动员精熟的技 、战术运用,这个过程需要个体做出努力,但在克制情绪及改变行为方式等方面有很小的需 求,因而并不是所有的努力行为都是自我控制行为。自我控制对于区分控制过程与自动化过 程来说是一个关键,从资源损耗的角度来看,自动化过程是充满效率和严格的,而控制过程 是需要代价和有弹性的。人类的大部分行为或许可以看作是“自动化方式”的,该过程将自我的积极介入减少到最低程度,而恰是这部分介入使得个体可以压制某些简单反应以执行不 同的反应,自我控制的操作可以被理解为大量小的自我控制过程的集合,一定限度内,我们 是在对自身的反应实施控制,而不是让这些反应以标准的或自动化的方式进行[4] 。
运动员在赛中领先或落后时对技、战术的“刻意”改变就是对原有“自动化”过程的改变, 然而这个改变是有代价的,它要损耗运动员的控制资源储备,力求在这个时段内努力打得更 准,在下一个时段保持这种努力的效果却很难。这种现象在经验水平上可以得到验证,比赛中我们经常会看到乒乓球运动员优势战局时,为“保险”起见,该短的球处理成了出台(要 过网),该长的球,处理成短而高(要上台),这种刻意的控制往往会对随后的控制表现产生 削弱的影响,即所谓的“越打越不顺"。描述这种现象可以应用“参照点”理论,但是解释 它 ,目前较为合适的理论模式就是控制损耗的观点,如果巅峰的竞技表现可以定义为“流畅状 态”,那么此时资源(心理)的损耗应是最小的,自动化过程的“停歇”并不要紧,关键在于 是否“刻意”,“刻意”往往会对竞技状态产生消极影响,因为这个过程可能需要个体付出 额外的控制资源储备。
1.3 自我控制资源有限理论的基本观点
“自我控制资源有限理论”模型的几个基本主张是:1) 自我控制对于自我的执行成分来说 是必要的,这些执行成分涉及决策、开始与中断行为、施加额外控制等等;2) 自我控制是有限的资源,人们可以同时抑制几个欲望,而资源的损耗也是极有可能的;3) 自我控制损 耗共同的资源,在一个任务目标上的损耗会导致在另一任务上自我控制资源的减少;4) 自我控制的 成败与否取决于个体的自我控制水平。例如,自我控制损耗对节食者的影响大过非节食者, 因为节食者已经施加了自我控制;5) 自我控制资源的输出是在控制过程中,自我控制不但 损 耗当前的“资源”,而且也减少其后行为努力所需的“资源”。Muraven,Tice与Baumeiste r还指出,有可能存在基本控制能力的个体差异,但从长远来说,这种资源可以通过训练来 增加[5]。
这些学者认为人类的自我控制有“力”的特征,某些既有的行为方式或特点有抵御改变的倾 向,而要改变它们则要施加“力”。这个“力”不是无限的,需要休息以恢复,个体可以通 过训练使这个“力”得到提升,因而有学者将此理论模型称之为“力量”模型(Strength M odel)。
由上可以看出,Baumeister认为自我控制能力取决于一个资源,他们有时也将其称为能量(ENergy)。本质上,这派学者提到了耗竭(Exhaustion)与保存(Conservation)的问题,他们用 此来解释资源的使用过程,并且认为这个资源是可以补充的。类似对注意容量有限模型证伪问题的争议,自我控制损耗理论也同样面对这样的问题。最近,这些学者的研究似乎在刻意 回答这个问题,他们的研究选取生理指标来证明“资源”的存在,这一系列实验任务包含St roop任务、思维抑制、情绪调节等以及助人、面对死亡、种族偏见克制等部分社会行为。研 究发现,自我控制的实施会导致葡萄糖水平的下降,血糖水平下降对随后的自我控制任务表现有削弱作用;而在摄入葡萄糖以后,实验参与者的自我控制表现会得到改善[6] 。BaumeiSter本人在阐述其理论的内涵时,认为他们的研究可被看作是弗洛伊德的理论的某种延伸, 他们认为该理论的“资源”与弗氏的“能量”有相似的内涵。
1.4 自我控制损耗与其它概念的联系
Baumeister等学者对自我控制损耗与某些心理学概念之间的联系也做了一些探讨。例如,是 否可用心境(Mood)对个体行为的影响来替代解释控制损耗效应,这些学者认为,实验室中对心境的操控实际是使个体进行自我控制,表面上,我们是在操控心境的好与差,实质上是在对心境或情绪进行调节[5]。人类在能够控制情绪时的行为表现与他们控制不住时 往往有很 大的不同,而自我控制关注这个过程对其他行为过程的影响。尽管自我控制损耗的削弱效应 似乎也可以用心境和负性情绪等概念来解释,但一些相关研究显示,心境与情绪状态对无法控制的应激与随后的自我控制表现不具有调节效应[7]。这些观点的提示是,表面上, 消极情绪或焦虑等会对运动竞技状态产生不良影响,而本质上很可能是因为个体的调节举措 损耗了更多的控制资源,因为运动员必须寻求某些方法摆脱这些负性情绪,而该过程却会对个体的“控制能力”产生影响。
那么,能否应用一般意义上的心理疲劳来解这种损耗效应呢?这些学者认为,“疲劳”往往使个体对相对不重要的任务和目标付出较少的努力,而自我控制或自我调节却不对目标的重要与否做区别对待;另外,个体在一项操作上的疲劳并不一定意味着他在随后另一项操 作上表现下降,而自我控制损耗通常会对另一项操作有稳定的削弱作用,即便是无关任务。 疲劳的定义往往是关注个体在相同任务上的持续表现下降,但是自我控制则重点关注自我控 制过程对无关任务的影响。有研究发现,自我控制损耗是心境或唤醒(Arouse)变化的原因, 总的来说,疲劳对自我控制而言可以是调节因素,疲劳常关注简单重复任务,而自我控制则关注复杂操作[8]。这些区分可以帮助我们理解为什么某些体能储备并不占优的“ 老”运动 员仍能有优异的竞技表现,以及这些运动员的“富有经验”为什么会帮助他们战胜对手。依 照控制资源有限的观点,这很可能是因为这类运动员拥有更充沛的控制资源,这使得他们在 技、战术(依赖控制能力)合理自如的使用及应对某些消极事件、情绪等方面显示出了一定 的优势。
自我效能是阐述人类自我调节能力的一个重要理论,但是关于自我效能与操作表现关系的争 论在近几年陡然升起,反响较大。Vancouver(2001,2002)的系列实验中应用HLM(Hierarchi calLinear Modeling)在个体水平考察了自我效能对操作表现的负效应[9,10], 但该实验 任务并非控制任务,类似的效应也发生在Wallace与Baumeister(2002)的研究中,即无论反 馈性质是积极还是消极,第二个控制任务都出现操作表现下降[11]。因而Baumeist er等人认为不能简单应用自我效能理论来解释自我控制。
2 自我控制资源有限理论主要研究成果
2.1 自我控制损耗与耐受性
许多任务需要持续性的自我控制,尽管自我控制损耗对某些简单操作表现的影响并不是这些学者所重点关注的,而且多数关于持续表现的研究也多是考察个体的某些认知功能,但是少 量研究还是在行为水平触及了这个问题,Muraven,Shmueli与Bukley(2006)的研究发现被试实施自我控制任务之后,他们对冰水(低温)的耐受力要低于非实验组[8]。MuraveN, Tic e与Baumeister (1998)的研究发现,实施自我控制的被试在握力坚持测试中表现得更容易放 弃。DeWall与Baumeister(2006)的研究发现,那些“情绪麻木”(emotionalNumbness)者们身体对疼痛的忍受力是较高的[12]。
运动心理学领域对运动员的疼痛知觉与控制也有着长时间的关注,早期研究关注伤痛的感觉 出现时,运动员对疼痛是采用监控(Monitor)还是采用分心策略(DistractionStrategy)。M organ与Pollock的研究发现,顶级长跑运动员通常采用二者结合的方式来处理[13] 。Cioffi (1993)所做的元分析表明,如果是急性伤痛,分心策略效果最好,如果是伤痛是持续性的, 联合策略对于缓解疼痛更有效果[14]。实验室中的研究也表明,训练情境中给个体 提供一些 感觉信息(Sensory Information)有助于缓解痛感[15],最不利的应对方式就是让 自己努力克制疼痛感,结果是疼痛感反倒增加。这也说明,当个体努力调动资源以期缓解疼 痛时,却 会削弱对疼痛感的缓解。这些研究提示,某些耐力性项目中,运动员面对巨大的身体应激,采用监控与分心的联合策略可能是明智的应对方式。
2.2 自我控制损耗与动作表现
多数运动员的都曾体验过“Yips”,尤其在高尔夫球、乒乓球、羽毛球以及网球这类强调技 术动作稳定性与控制能力(尤以前臂与腕)的项目中。一项针对1 031名高尔夫选手的调查中 ,有48%的高尔夫运动员报告他们经历过yips,而且以25 a以上球龄的运动员中(老运动员)发 生居多[12],网球等项目的运动员也有类似的反馈。当教练员、观众及体育评论员 莫明其妙为什么运动员会出现那么多“主动”或“非受迫性”失误时,实际上运动员自己往往也不知 所以然。Yips如果发生在比赛的关键阶段,将是“致命的”。所谓Yips实际上是一种非意愿动作(Involuntary Motion)的出现导致执行意图失败的现象,该现象大量发生在那些貌似简 单的技术环节上,例如,高尔夫的近距离推杆(尤以5码以内发生频率最高),网球运动员的 连续性的双发失误,以及难度并不高的封网动作,结果却下网的结果,Yips是典型的执行控 制失败表现。与未发生这种执行失败的运动员相比,Yips的发生通常会伴有以下一些“症状 ”,左侧脑区的激活水平高于右侧脑区;心率较高;前臂与腕部肌电活动增加较大,肌肉张 力异常;对拍(杆)握得更紧。尽管目前并不清楚该现象发生的神经肌肉工作模型,但是可以 肯定的是,自我控制损耗可以导致这种情况发生频率的增加[16]。
2.3 自我控制损耗与认知加工
控制损耗与个体一些基本认知活动之间的关系也受到了一些关注,Schmeichel, Vohs与Baum eister (2003)的研究表明,自我控制损耗会对人类的思维活动产生影响,这种削弱效应在 涉及诸如抽象、推理等较为复杂的认知活动中更为明显,但在那些诸如无意义音节记忆、一 般知识反应测试等“简单”认知活动中,控制损耗所产生的影响则较小[17]。这些研究证据表明,某些涉及自我调节的认知活动同样依赖于一定的资源,那些相对“自动化”的认知活动则对这种资源的依赖较少。类似效应还被发现在于记忆有关的研究中,Schmeichel, GailLiot与Baumeister (2005)的研究发现,记忆过程中积极的自我介入会对记忆效果有促进作用,但是自我控制损耗却会对这种效应产生消极影响[18]。
目前的研究已经基本确认,人类即便是速度较快的,如启发式(heuristic)决策,都要有逻 辑成分的参与,运动领域的有关研究也间接证明,运动员赛中的直觉决策也存在逻辑成份[19]。这些研究给我们的启示是,运动员进入控制损耗状态,有可能影响他们对比赛 的“阅读”,行为上表现为战术使用的不尽合理。
控制损耗过程还会对个体的某些注意能力产生影响。认知心理学领域往往通过反应时的差异 来了解个体的某些注意机制。但以自我控制损耗为自变量的一系列研究并未发现控制任务对其后任务操作的反应时发生影响,因而这批学者认为使用注意理论来解释自我控制损耗对操 作表现的影响并不充分。这类研究经常涉及自我控制损耗对警戒任务(Vigilance Task)测 试表现的影响。
警戒作为注意的基本成分,也是其它注意能力的基础,是较低水平的认知加工过程,警觉任 务需要个体在一段时间内对刺激维持适当的警戒与唤醒水平。其特点是个体需要调节自身情 绪状态以忽略干扰、停止对无关事件的思考[20],当操作者成为扰者或对某一 事件在内心纠缠不休时,自我控制资源的减少往往会导致较低水平的警戒测试表现。“自我控制资源有限"理论对此的解释是因为警戒任务需要自我控制,由于自我控制的损耗导致其后的 警戒表现较之以前下降。警戒表现会伴随事件的延续而继续恶化,操作者越是集中注意侦测 信号或刺激他们的准确性就越是下降,这类研究较多体现在对注意保持能力的研究。Parasu raman (1987)认为侦测目标的认知加工资源是有限的,因而不能延续过长的时间[21],这种现象用自我控制资源有限模型解释是恰当的。这类研究范式经常采用的手段是CPT(continuous performance test),即持续性表现测试,以及该测试的一些变式。这类测试广泛应用于临床对注意缺陷/多动障碍(attention defici t/hyperactivity disorder, AD/HD)诊断手段及普通人群的注意保持能力测试,美国已经发 展出成年人群该测试的常模,目前我国相关研究较少。这种研究范式可以提供被试在一段时 间内维持注意能力的量化信息,量化注意有关的认知成分,如警觉、选择和反应控制。一般 而言,该测试中的错误反映,即漏报与错报可以反应个体的“控制失调”[22]。Mu raven, Shmueli与Bukley(2006)在其研究中考察了自我控制损耗对CPT的影响,研究发现,自我控制 损耗组对目标任务的反应时损耗前后差异未达到显著性水平[8],但错误率前后差 异达到显 著性水平。这个研究结果一方面体现了自我控制损耗对个体某些注意能力的影响;另一方面 ,也再次说明了自我控制资源有限理论与某些传统注意理论的差异,这个研究也再次验证了控制损耗会对控制表现产生影响。“注意缺陷”的相关研究,在国外已有近六十年的积累, 鉴于其较大的临床意义,该领域一直受到关注。运动员群体相关研究较少应该引起重视,持 续性注意能力对运动员这个特定职业是格外重要的,这个领域的深入研究势必会对选材及竞 技状态状态诊断做出贡献。
自我控制损耗对抑制控制(Inhibitory Control)这一重要注意能力的影响同样受到了关注, 抑制控制体现注意的执行功能,即个体抑制无关刺激的能力。Barkley(1997)认为,行为抑 制包含三个相互联系的成分即对优势反应的抑制、停止一个正在进行的反应和冲突控制。一 般而言,抑制优势反应能力较弱表现为持续性错误,即重复不符合当前规则的优势反应,停 止正在进行的反应以及冲突控制中表现较差,导致运动反应低下。此类研究的任务范式有停 止信号任务(StopSignal Tasks)、延迟反应、Stroop任务以及一些相似的任务变式[23], Muraven,Shmueli与Bukley(2006)在其研究中应用Stroop及stopSignal task测验发现自我控制损耗对抑制控制的削弱效应。还有学者应用VTT(Visual Tracking Task)来证明自我控 制的“资源"恢复特性,被试在历经5 min的损耗任务之后,相对于基线水平的注意控制(Att eNtion Control),任务追踪表现会下降,但是经过两个月的注意控制强化训练,这种因自我控制损耗导致的削弱效应会减弱[20]。这个研究部分证明控制资源的可操作性。近 期,Baum eister在探讨自我控制在人格构成中所扮演的角色时,也将这种现象称为资源的状态性(Sta te),该观点对于某些心理训练手段的改善是有启发意义的。
有研究表明(Web &Sheeran,2002),结合外显执行意图(explicit implementation intent ions)操作任务的被试并未显现自我控制损耗效应[23]。而且存在自我调节的启动 效应(FitzSimons &Bargh,2003),尽管这些“启动”(Prime)并不直接指向目标行为,但是个体却似 乎在目标指向下进行操作,而且操作表现要优于非启动组被试[24]。这些研究似乎表明“执 行意图”的启动不会损耗资源,促进了自动化进程。运动员在赛中经常被鼓励定位于当前操 作,而不是结果,这类研究为该应对策略部分提供了实证研究基础。
2.4 自我控制损耗对某些社会行为的影响
Baumeister等人从人格理论的角度阐述了人类的自我控制,他们认为“自我控制”是个体特 质对行为影响的重要调节因素,是人格构成的重要组成部分。自我控制是人类所具有的一种高度适应性的一种特质,这种能力使得人类可以克制某些行为、反应方式,其中包含改变“ 自我”以符合某些标准[25]。他们再次强调,自我控制依赖有限的资源,一旦发生 ,个体便 进入了暂时的损耗状态,但是自我控制的改善可以使个体不易发生“自我损耗”,就人类某 些特质对行为的影响而言,控制过程是极为重要的调节因素,特别体现在对那些非社会赞许 行为的控制上,如攻击行为。
DeWall与Baumeister(2007)的另一项研究表明,经历自我控制损耗的被试攻击性反应会增加 ,特别是在面对挑衅时,尽管自我控制损耗发生在一些无关事件上。他们在这项研究中还发现,这种效应为特质自我控制(TraitSelf-control)所调节,即低特质自我控制个体面对挑 衅时更易表现出攻击意图[26];Gailliot与Baumeister(2007)的一项研究中暗示, 那些经历自我控制损耗的个体可能更容易与主要以外的人发生[27]。 自我控制的调节效 应还被发现在其他个体密切关系的保持上,例如,Finkel等人 (2006)的研究中发现,人际关系密切程度较高的个体相对于密切程度较低者在解决复杂任务时要付出更多的努力并且效 率较低,该研究假设是与那些“苛刻”(Demanding)个体保持密切关系需要更多的自我控制 [28]。类似研究还体现在自我控制与个体印象管理的关系上,研究表明,自我呈现 (Self-preSentation)需要自我控制。人们在“挑战性”条件下(例如性别、角色互换)进行的自我呈现 会导致其它行为控制表现下降,诸如多话、自我膨胀、不避讳他人隐私。对这类现象的解释为,“不正常”的自我呈现本质上是个体进入了自我控制的损耗状态,从而产生对其它行为控制表现削弱的作用[29]。另外,社会排除(Social Exclusion)也会对个体的自我控制产生影响,这类研究表明,个体经历社会排除后的某些控制表现水平会出现下降[30,31]。从上述研究成果可以看出,该理论的相关研究触及人生活的许多层面。
3研究展望
自我控制资源有限理论是当今社会心理学理论的一个重要发展。该理论背景下所进行的大量研究使我们对社会心理学的许多传统问题,诸如攻击行为、亲社会行为及印象管理问题等有 了新的理解。Baumeister“资源有限"理论模型与Higgins的自我指导模型,Carver与Scheie r 的反馈模型是兼容的,人类文化在个体及群体水平上的成功关键得益于自身的调节能量或资 源。
多年来,社会心理学家执着于自我与认同的问题,但最近20几年间,他们似乎已经取得了 某种共识,即人类的自我调节是一个最重要的过程,这些研究显示出心理学领域对影响人类 生活的调节因素的日益重视[29],心理学家对这个问题的重视有来自实践层面的原 因,即当 今西方社会所关注一些社会问题,如药物成瘾、暴力、性途径传播疾病、学业不良等,甚至 还包含公共管理领域的社会排除问题,我已经看到上述这些社会问题已经或正在成为我国社 会快速发展过程中需要重视的问题,社会心理学理论上的发展无疑会帮助我们对这类问题有 更为深刻的认识。
自我控制损耗关注“有意的”过程对个体控制表现的影响,但是启动效应对该过程的影响并 没有继续探讨,而且部分研究结果显现出一些“正面"信息,即控制过程中的某些信息可能 促进自动化过程,倘若如此,对该过程的发生机制进行深入研究是必要的。
运动员群体是有着独特性的群体,他们的身体、心理乃至职业生涯总要伴随着巨大的“跌宕 ”与挑战。将这个理论介绍到运动科学领域,也是希望通过关注理论上的进展,帮助我们更 深刻的理解这个群体特有的生活及行为方式。该理论可以帮助我们理解焦虑、情绪等问题对竞技表现的某些影响,但是我们仍需了解哪些运动情境特性更可能引发这种损耗效应。顶级运动员独特的调节能力,是如何发展的,以及高应激情境下,某些策略使用的时空特性都是我们所感兴趣的问题。
心理学对比赛中的运动员所提供的帮助许多是重建认知(如果需要的话),排除干扰以期优异表现。目前看来,似乎我们应该对运动员的“执行控制”给予更多的关注,就比赛发挥而言 ,这可能这是一个较为核心的问题。如此看来,某些传统心理训练手段(应对策略)就会有着 较大的完善空间,如,高负荷情境中的思维阻断策略到底有否更合理的施用方式。执行控制问题在运动(竞技)科学中到底能够打开多少空间,实践证明之[32,33]。
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关键词：内部控制 企业管理 制度建设 信息技术建设 文化建设
中图分类号：f272 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）006-158-02
1 引言
在20世纪90年代前，内部控制理论就得到了广泛关注和重视，但由于理论者、监管者和实践者的不同地位和利益决定了各自不同的立场，他们对内部控制的理解也产生了分歧。1992年，美国反欺诈性财务报告委员会（即coso委员会）开创性地发布了《企业内部控制整体框架》（以下简coso《内控框架》），coso《内控框架》明确了内部控制的定义、目标和要素，超越了以往的内部牵制、内控结构等内控思想和理论，得到了世界各国内控标准制定机构的一致认可。为遵循美国《萨班斯法案》中有关财务报告内部控制的要求，在美上市的公司都以coso《内控框架》为标准开展企业内部控制体系建设，进一步推动了coso《内控框架》在世界范围的广泛应用。我国于2008年发布的《企业内部控制基本规范》（以下简称《基本规范》），要求上市公司并鼓励非上市的大中型企业执行，《基本规范》正是在借鉴coso《内控框架》的基础上，结合我国内控实践制定而成的。但以上规范或较为抽象或较为复杂，对于企业如何搭建科学的内控体系提出了挑战。本文就将通过对两个理论的对比分析，提出从制度建设、信息技术建设和文化建设三个方面构建科学的企业内控体系，并对企业如何做好三个方面的工作，切实加强内控体系建设提出了有效的建议。
2 从加强制度建设、信息技术建设和文化建设着手，构建科学的企业内控体系
2.1 三个方面的建设使得内控体系建设清晰明了
coso《内控框架》的五要素较为概括，是对经营管理事项进行控制较为抽象的表达，《基本规范》则较为具体，操作性较强，但《基本规范》内容丰富、体系完善，对于搭建科学内控体系，尤其是初期搭建显得较为复杂。其实，透过现象看本质，我们从企业管理的角度来看待内部控制体系建设，它就在我们的身边，从加强制度建设、信息技术建设和文化建设着手，构建科学的企业内控体系就显得一目了然。
2.2 三个方面的建设与规范是统一的，是从另一个侧面来看待内控体系
为实现内部控制的有效性，《内控框架》和《基本规范》都提出需要五个方面的要素支持，即控制环境、风险评估、控制活动、信息与沟通、监控。从三个方面的建设来看，制度建设是对各类工作流程和员工行为进行规范，覆盖到风险评估、控制活动以及监控工作，突出了法规制度在内部控制上的作用；信息技术建设是推动风险评估、控制活动及监控工作的信息化，强调利用信息手段进行沟通交流，突出了信息技术在内部控制上的作用；文化建设是对控制环境的最好阐述，包括道德观念、管理哲学、经营风格等，突出了意识形态在内部控制上的作用。因此，这三个方面的建设可较大范围涵盖内控建设的主要内容。
2.3 加强三个方面的建设，可极大地提高内部控制的有效性
制度建设是内部控制的基础，它把工作流程、办事规则及具体行为等以一定的方式进行科学合理的总结完善，形成公司全体人员共同遵守的、具有指导性和约束力的文件，实现人定制度、制度管人、制度面前、人人平等，各类工作流程和工作行为的开展以共同的制度为依据，而不以人的意志为转移，确保公司战略的顺利执行和各项工作的正常开展。信息技术建设是内部控制的手段，它在信息技术飞速发展的环境下，通过引入计算机硬件软件、网络及通讯技术等现代技术手段，把原有的工作流程和纸质文字行为转变为现代信息技术下的电子流和信息流，使信息技术成为工作的有效载体，倒逼公司全体人员经营管理理念和行为产生转变，在提高经营效率和效果的同时更好地规避了风险。文化建设是内部控制的灵魂，文化是企业长期培育形成的价值观念、经营理念、道
德规范和行为标准等，它把员工自身价值的体现和企业发展目标的实现有机结合起来，形成公司全体人员的内控自觉。无论多么完善的制度和多么先进的技术，都会由于公司人员不诚实、不规范的行为，而使内部控制流于形式，巴林银行倒闭、美国安然公司和世通公司的财务舞弊、中航油新加坡公司巨亏都说明了文化环境的重要。因此，加强以上三个方面的建设将极大地提高内部控制的有效性。
3 企业应因地制宜，做好三个方面的工作，切实加强内控体系建设
企业构建内控体系可从加强制度建设、信息技术建设和文化建设入手，但仍需深入分析研究，在全面分析总结公司内部控制现状的基础上，制定出符合工作实际、融合创新理论、有针对性和可操作性的举措，并统筹谋划、精心安排，才能确保内控建设工作取得实效。
3.1 系统梳理，构筑起科学有效的内部控制制度体系
（1）推动现有制度的梳理、完善和创新。企业上下各领域、各层级、各条线要主动学习和认知工作职责及相关内部控制制度，特别是对行业监管要求和企业内部控制文件的学习，要清晰认识到自身的工作内容和工作流程，分析工作中的风险并提出规避措施，同时要结合外部环境、组织架构、岗位职责、工作流程等变化，借鉴先进理论及经验，定期对现有制度体系进行排查梳理，查找出欠缺的制度、需要修订改进的制度以及需要废止的制度，不断推进内部控制制度体系的建设和完善。
（2）抓好制度的细化分解和落实。企业各个部门和岗位要把涉及到自身工作的监管规定及公司规章制度进行汇总、分析、整理，对上级公司较为原则性的规定可作进一步的细化分解，最终形成以岗位为中心的制度规定和条款细则，推动岗位员工对工作制度的接受、学习和理解。在制度体系化繁为简、化整为零的基础上，各岗位员工特别是基层公司员工，必须能够熟练掌握涉及本岗位工作的各项制度规定，确保制度在岗位上的深入理解和准确执行，进一步提高制度的使用效率和效果。 （3）强化制度建设和执行的监督检查。各个岗位要认真把“不相容职务相分离控制”、“授权审批控制”等控制措施运用到实际工作中，加强上下级之间和同级之间对制度建设和执行的监督，充分发挥各层级、各条线、各岗位相互制约的作用，把错误和舞弊控制在最低限度。内控职能部门和审计部门要对制度的建设、执行及落实情况进行监督检查，并根据检查结果进行奖励和责任追究，不断强化制度事前建设、事中控制和事后检查的功能，持续提升公司的内控管理水平。
3.2 将风险控制进行固化，建立起先进实用的内部控制信息系统
（1）建立起与工作实际相匹配的信息系统。企业要结合自身工作实际，按照成本效益原则，以科学、先进、实用为标准，以提高工作质量效率和防范风险为目的，搭建起信息系统来承载原有人工作业，用自动控制代替人工控制。同时，要根据组织架构、经营模式、管理方式等的发展变化，推动业务、财务、资产管理等各类专业信息系统的不断更新和完善，促进信息流程与业务流程的充分融合，确保信息系统适用于当前的工作实际并能够满足更新、更高的管理需求，不断发挥信息技术在经营管理中的支撑和保障作用。
（2）持续不断地完善信息技术控制。企业要充分利用信息技术来推动控制手段的不断更新，要把传统的权限控制、审批控制等控制措施嵌入到信息系统中，发挥信息技术刚性制约的作用。要根据信息技术的特点，建立起系统设立和维护控制、软件和操作控制、数据和程序控制、存取安全控制、网络安全控制等控制手段，推动信息系统编码、运行和维护职责的分离，强化信息技术功能，增强信息技术在预防、检查和纠正错误与舞弊方面的机会，完善事前预防和事中控制，进一步提升内部控制的效率和效果。
（3）强化信息的采集、分析和交流。企业应利用信息技术手段，不断充实和完善信息交流和沟通的渠道，不断增强信息数据采集、分析和整理的能力，特别是加强对不同区域、不同产品、不同渠道销售发展情况的分析，加强对业务、财务等数据的分析，及时发现可能存在的经营错误或舞弊，并在此基础上作进一步筛选检查，确保各类违法违规经营问题的及时发现和严肃查处，保障公司及分支机构安全运营。
3.3 积极倡导合规文化，培育起优秀稳定的内部控制文化氛围
（1）加强内部控制理念和文化的培训。根据内部控制的理论
识、制度办法、经验材料以及道德规范等，设计出有针对性和实用性的企业内控培训课程体系，定期组织员工的学习培训，不断提升风险防范意识，培育合规文化，增强内控执行力。内控职能部门要统筹建设公司的内部控制文化和标准，可以采取培训、评估、测试等方法，推动各部门、各岗位员工定期开展内部控制的自我检查评估工作，各部门、各岗位要深入分析内控工作现状并加以改进，形成自我检查、自我整改、自我提升的内控工作局面，营造出人人有责的内部控制文化氛围。
（2）加强对外内控良好形象的宣传。严格规范企业柜面和工作人员的形象及行为，统一品牌形象、工作标识和业务流程，防范工作中的各类错误和舞弊，提升客户对业务工作及相关内控流程的满意度。同时，企业要做好媒体舆情监测工作，及时监测关于公司的各类负面报道，最大限度减少造成的不良影响，同时大力宣传公司的正面形象，不断维护和提升社会公众对企业的认可度。
（3）发挥内控文化在目标引领和价值形成上的作用。企业应把内控文化建设作为文化建设的一个重要组成部分，充分利用内部控制在防范风险和提升效率上的功能，引领员工的工作目标和价值追求，积极培育起稳健的经营理念、规范的行为准则和良好的道德观念，推动内部控制执行的自觉性和有效性，促进形成一支目标明确、行为规范、执行高效并能够不断反省和提高的员工队伍，推动公司上下众志成城、团结奋斗，为公司的战略发展和持续经营创造良好的环境氛围。
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关键词：自适应巡航；模糊控制；遗传算法
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.182
0 引言
近年来，中国已成为全球最大的汽车产销国，而随着汽车保有量的增加，道路拥挤，交通事故频发等问题也日益突出，汽车的安全性正日益受到汽车厂商和消费者的关注。
自适应巡航控制（简称ACC）系统是在定速巡航控制（简称CC）系统的基础上研发的新一代汽车主动安全辅助驾驶系统[1]。ACC系统不仅继承了CC系统的功能，还能够根据车辆当前行驶状况与道路环境变化，实时控制自车与前车之间的相对车距和相对速度以匹配车流[2]，有效地减轻了驾驶员在驾驶过程中的操作负担，提高了道路的交通流量，改善了车辆行驶的舒适性和主动安全性。
ACC系统非常实用，且有着广阔的市场前景，但是目前市场上的ACC产品主要由国外厂商研制生产，国内对相关技术研发比较滞后，因此进行有关于ACC系统的研究是很有必要的。
1 基于模糊控制的ACC设计
本文设计的ACC系统采用分层控制，上层控制器采用模糊控制，将自车与前车的车速、车距等信息作为输入，由模糊控制器换算出期望加速度。下层控制器将该期望加速度作为输入，结合下层车辆动力学系统进行节气门开度和制动压力控制，使汽车的实际加速度达到期望加速度[3]。同时，系统主要适用于车辆在高速及一级公路行驶路况，速度限制60～120km/h，根据相关国家标准[4]，将最大减速度设置为-3m/s2，最大加速度设置为2m/s2。
根据文献[5]的研究，同一车道中前后两车行进时，若自车速度大于前车速度，则自车减速至与前车速度相等时，自车不会追尾前车。基于车辆制动过程模型，以两车行进中的临界安全车距作为理论安全车距：
（1）
其中： t1为驾驶员反映及制动协调时间，取t1=1.15s； t2为制动力增加时间，取t2=0.5s；L为两车安全停车距离，取L=5m
（1）模糊控制器采用双输入单输出模式，输入变量为期望车距与实时车距的偏差（符号P1，取-200～200m）与自车与前车的速度差（符号P2，取-16.67～16.67m/s），输入变量为自车期望加速度（符号Q，取-3～2m/s2）。设输入/输出变量P1、P2、Q对应的模糊集合分别为p1、p2、q，且论域均为[-6，6]，通过线性尺度变换；；完成输入/输出变量的模糊化，同时
将p1、p2、q的语言变量均对称分割为7个等级：PB、PM、PS、O、NS、NM、NB。
（2）确定隶属度函数和模糊控制规则。隶属度函数和控制规则是系统设计的难点，本文采用遗传算法对模糊控制进行优化，遗传算法通过“编码->个体评价->选择->交叉->变异->”过程寻求最优解。
1）编码：编码采用隶属函数与控制规则表联合编码，共58位。设定p1、p2、q的隶属度函数相似，仅仅宽窄不同，均为三角形函数，关于零点对称，且两两相交时隶属度为0.5。则p1隶属度函数（图1）可由{}唯一确定。同理，p2、q的隶属度函数对应图形可由{}和{}决定。因此前9位为隶属函数编码。模糊控制规则采用“If p1 is A and p2 is B， then q is C”形式，根据p1、p2的不同状态，共有49条规则，将{PB、PM、PS、O、NS、NM、NB}用{0、1、2、3、4、5、6}替代，形成后49位控制规则编码。2）适应度函数选取：由于遗传算法评判个体优劣时，适应度越大的个体被认定为越优秀，故将适应度函数设置为：
（2）
其中以ITAE（误差绝对值时间积分）指标的最小值作为目标函数。
3）选择算子：采用文献[1]改进的选择算子，在第N代种群中，计算每个个体的适应度大小，并降序排序，前5%为A类，中间90%为B类，后5%为C类。将A类个体替代C类个体，则种群组成为2份A类+1份B类。该2份A类个体不通过交叉、变异操作直接复制到N+1代种群，B类个体进行交叉、变异操作后，遗传至N+1代种群。4）交叉算子：对于前9位隶属函数编码，采用“算数交叉法”，对于后49位模糊控制规则编码，采用“均匀两点交叉法”[2]。5）变异算子于前9位隶属函数编码，随机选取其中某个基因，允许其在原值0.8～1.2倍范围之内变异为新值。对于后49位是模糊控制规则编码，为避免发生不合理的大跳跃，允许某一基因在{-1，1}范围内变异。6）遗传算法参数设置：种群规模设为20，交叉概率设为0.9，变异概率设为0.2。
（3）运用模糊控制规则进行模糊推理得到模糊输出q，并通过对q反模糊化得到精确输出Q。至此，ACC系统的模糊控制器设计完成，下层连接Carsim软件B-Class车型完成整体设计并进行仿真。
2 仿真实验
工况：0秒时刻，自车从静止状态起步，设定CC速度为100km/h，50秒时，前方80米处，前车以80km/h切入自车车道，并匀速行驶；100秒时，前车加速，经过5秒，前车加速至90km/h，并保持匀速行驶；130秒时，前车加速，经过5秒，前车加速至110km/h。
仿真结果如下：
从仿真结果显示，当50秒前车以车速80km/h在自车前方80米处切入时，理论安全车距应该为90米，因此自车在50秒时立即从CC状态切换至ACC状态，并且立即施加了较大的减速度，从节气门控制切换为了制动控制；随后自车减速度逐渐减小，两车相对速度趋于0，自车保持跟车状态。
当100秒时起前车加速升至90km/h，自车通过增大节气门开度，开始加速，在短短几秒内，达到了跟车效果。
当130秒时，前车加速至110km/h，自车通过增大节气门，开始加速，当132.5秒后时，前车速度提升至100km/h以上，前车速度超过自车最初设定的CC车速，自车从ACC状态切换至CC状态，此后，两车距离越拉越大。
3 结束语
通过理论设计和系统仿真，验证了本文设计的ACC系统控制效果良好，模糊控制非常适用于ACC这类结构复杂的非线性控制系统，有一定的工程应用参考价值。因诸多外在条件因素受限，本文仍有许多尚待进一步研究的不足之处，仿真工况也不是很全面，仍有待进一步探索其他工况下的系统性能。由于受实验设备的限制，仅通过计算机仿真技术，对系统的有效性进行了论证，并未进行系统的硬件设计与实车试验，离实用化仍然有很大差距。希望在今后的工作中能进一步完善与深入研究。
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关键词：自动化控制原理 应用 特点
中图分类号：TL372 文献标识码： A
引言
自动控制学科是近几十年来了发展起来的一门很重要的学科。它的发展很迅速，特别是计算机的快速发展，更加快了它的发展，尤其是工业自动化技术近年来的发展。自动化学科研究的范围也是很广泛的，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。 基础的结论是由诺伯特・维纳，鲁道夫・卡尔曼提出的.
自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置使生产过程或生产机械（被控对象）自动地按照某种规律（控制目标）运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识；自动控制系统的分析与综合；控制用计算机（能作数字运算和逻辑运算的控制机）的构造原理和实现方法。自动控制技术是当展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一；是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术；是自动化领域的重要组成部分。
自动控制技术有很强的应用背景，无论是在炼钢、轧钢、化工、石油、电力等工业上，或是造纸、纺织、皮革和食品等工业上；无论是在航空、航海、汽车和铁路运输工业和国防工业上，或是图书资料的管理、实验室技术设备上都得到广泛应用。自动控制技术对导弹和人造地球卫星是非常重要的，对于研究原子能的应用，研究飞机和导弹的空气动力和结构强度也是有用的。没有应用背景的“控制理论”就缺乏生命力。如何巧妙地运用控制的基础理论来解决实际问题是和研究控制理论本身不同的另一种创造性工作。
一、自动化控制原理
自动化控制有半自动与全自动化
例如：机器、设备可以按照生产的要求和目的，进行自动化生产；全自动人只需要作为操作员，确定控制的要求和程序，不用直接参与生产过程的控制技术；半自动化控制要人通过设施、设备、机械、仪器或手工等劳动力的参与。
自动化控制技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化控制不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化控制是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。
自动化控制理论是自动化专业的重要学习课程。
二、自动化控制的应用
2.1过程自动化
石油炼制和化工等工业中流体或粉体的化学处理的自动化控制。一般采用由检测仪表、调节器和计算机等组成的过程控制系统，对加热炉、精馏塔等设备或整个工厂进行最优控制。采用的主要控制方式有反馈控制、前馈控制和最优控制等。
2.2机械制造自动化
这是机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简单的自动生产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化控制系统。
2.3管理自动化
工厂或事业单位的人、财、物、生产、办公等业务管理的自动化控制，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、通信系统与控制等学科。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机和各种终端组成的局部网络。现代已在管理信息系统的基础上研制出决策支持系统（DSS），为高层管理人员决策提供备选的方案。
三、自动化控制系统
自动化控制系统是指能够实现自动控制任务的系统，由控制器与控制对象所组成。
自动化控制系统的概念
自动化控制是一种现代工业、农业、制造业等生产领域中机械电气一体自动化集成控制技术和理论。
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
四、自动控制系统特点
自动控制能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。
自动控制系统理论
自动控制是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。
自动控制是工程科学的一个分支，它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。
结束语：
随着科技的发展，自动化控制已经广泛应用到各行各业。直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业都有应用。相信不久的将来会带给人们更多的便利。
参考文献
关键词：人工智能 电气 自动化
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法 技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支 它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器．该领域的研究包括机器人．语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制，电力电子技术、信息处理、试验分析 研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。实现机械的自动化，让机械部份脱离人类的直接控制和操作自动实现某些过程是电气自动化和人工智能研究的交汇点。积极运用人工智能的新成果无疑有利于电气自动化学科特别是自动控制领域的发展．也有利于提高电气设各运行的智能化水平．对改造电气设备系统，增强控制系统稳定性．加快生产效率都有重大意义。
1、人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面．计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产．流通、交换、分配等关键一环．实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。
2、人工智能控制器的优势
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但Al控制器例如：神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解．也有利于控制策略的统一开发。这些Al函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势．这些优势如下：
(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合，很难得到实际控制对象的精确动态方程，实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素，例如：参数变化，非线性时，往往不知道)。
(2)通过适当调整(根据响应时间 下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍 ，下降时间快3.5倍， 过冲更小。
(3)它们比古典控制器的调节容易。
(4)在没有必须专家知识时．通过响应数据也能设计它们。
(5)运用语言和响应信息可能设计它们。
总而言之，当采用自适应模糊神经控制器、规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程，但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解，并且找到最简单的拓朴结构配置．自学习迅速，收敛快速。
3、人工智能的应用现状
随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。
3.1 优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
3.2 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3．3智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开．但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法．因而它的应用实例最多。
4、结语
人类智能主要包括三个方面．即感知能力．思维能力 行为能力。而人工智能是指由人类制造出来的 机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。人工智能的应用体现在问题求解．逻辑推理与定理证明，自然语言理解 自动程序设计．专家系统，机器人学等方面，而这诸多方面都体现了一个自动化的特征．表达了一个共同的主题，即提高机械人类意识能力，强化控制自动化．因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为，电气自动化控制也需要人工智能的参与。
参考文献：
【内容提要】当代生态学从生态整体意义上提出了人与自然的依存关系。生态学马克思主义把当代生态学与马克思主义的人与自然关系理论作了调和，以此来分析资本主义生态危机的原因。他们对当代生态危机的现状在理论上从人对自然的控制角度作了深刻的剖析，把科学技术的进步和生产力的发展看作是生态危机的根源，并最终把生态危机看作是一种意识形态问题。马克思主义的历史唯物论蕴涵着人与自然关系的辩证法逻辑，并致力于通过生产力的合理发展和生产方式的变革来解决生态问题，因而在理论上与当代生态学具有被整合的一致性。
【英文摘要】Viewing the ecological world as a whole,modern ecology puts forward the dependent relationship between humanity and nature.Ecological Marxism has reconciled modern ecology with Marxist theory on the relationship between humanity and nature and whereby analyzed the reasons for capitalist ecological crisis.From the angle of human control of nature,ecological Marxists have theoretically given an anatomy to the status quo of modern ecological crisis.They come to reach the conclusion that the advancement&nbs p;of science and technology together with the development of productivity have been the origins of ecological crisis,and they further consider the ecological crisis an ideological problem.The Marxist Historical Materialism contains the dialectical logic in the relationship of humanity and nature and it is dedicated to solve the ecological problems by means of the reasonable development of productivity and the reform of production modes.Therefore theoretically it has the identity of being integrated with modern ecology.
【关 键 词】生态学/控制自然/人与自然的关系/生产力ecology/control nature/relationship between human and nature/productivity
【 正 文 】
20世纪中叶以来，伴随着自然科学的巨大成就和科学技术的迅猛发展，人类控制自然的能力空前强大。然而，当人类沉浸于控制自然的喜悦中时，自然也偷偷向人类伸出了报复的武器：资源匮乏，生态失衡，环境污染。由此引发了60年代以来西方影响广泛的生态哲学。作为一种自然的哲学视角，它要求限制工具理性的膨胀，控制社会生产力的发展，重新审视人与自然、科技与生态环境的关系，从而建立一种非人类中心主义的生态价值观。在实践上，生态哲学直接介入西方社会政治生活，并突发为一种激进的社会改革要求，形成所谓的绿色革命理论流派。在哲学理论上，生态哲学看到了人类主体在发展生产力以改造自然中的一种功能性畸变。70年代，西方马克思主义介入了这场关系人类生存的重大生态革命，并把生态问题与对资本主义社会批判联系起来，创立了“生态学马克思主义”。它对马克思主义历史观逻辑进行责难。他们认为：第一，科学技术的进步和生产力的发展导致了生态危机；第二，生态环境问题的根源在于一种意识形态。最终他们得出马克思的理论“就不得不进行修正和补充”的结论。[1](76)本文立足于对生态学马克思主义的观点评介的基础上，揭示出其马克思主义的唯物史观的本质区别，进而探索一条符合马克思主义历史辩证法逻辑的生态主义道路。
一
生态学这一概念自德国科学家恩斯特·海克尔1886年首创以来，迄今已一个世纪。其实，生态科学在19世纪主要是被理解为非人自然存在之间的生态依存关系，而其作为当代自然科学的一个新的整体学科却是在本世纪60年代才突现出来的，并被从人与自然关系的视角来阐释，而且不是从原来的对象性意义，而是从生态整体意义上。从语言发生学的角度看，生态学一词是从希腊OLKOS派生而来的，它是家园的意思。生态学的“家”是指自然界，这里有一个隐喻，我们将自己整以生存的家当作了征服和奴役的对象。自然与人作为一个整体的生态结构，这个生态总体正是由于组成部分的相互作用和相互依存构成的，因此，当这个系统的任何部分受到损害，生态总体便会发生内 部失调。因而，生态学要求阻止现代工业社会发展对自然资源的破坏性关系，阻止污染毒化生物圈，反对核技术而发展那种促进与环境相互依赖的“适当技术”，发展良性的再生性生产，以根本保护人类的生存。主张生态革命的绿党声称，他们主要是“发展一种既不同于共产主义，亦有别于资本主义的新的社会和经济制度”（所谓第三条道路）。他们提出“恢复生态平衡，实现上公正，实行基层民主和采用非暴力”，反对强权政治，实现各国缓和，主张根本消除生化武器，最终建立一个以“生态平衡”为基础的社会制度。
西方马克思主义者契合了这种生态主张，并折服了其中蕴涵的“绿色政治”所显现的有着巨大潜力的反对现存社会改革要求的新的趋向。他们把生态学与马克思主义结合以作为对资本主义“生态危机”的动因理论分析，从而得出，生态学马克思主义最终可以克服资本主义的生态危机，并提出要建立社会主义的稳态经济。本文将以莱斯的《自然的控制》为代表，来评述生态学马克思主义的观点。
二
莱斯看到了科技发展造成对自然平衡的威胁，人与周围环境关系的状况日益严峻。他把批判理论运用于对生态危机的分析，从而对生产力展开全面的反思，并提出控制自然的非法性，而强调对人类自身行为的控制。
在《自然的控制》开篇，莱斯就站在生态学立场上提出了“控制自然”的观念是环境问题最深刻的根源，并对该问题研究的两种看法作了剖析：一，把环境问题仅仅作为一种经济核算问题，把环境质量看作是一种商品，与支配市场中的一切商品的命运一样，可以由计算来决定；二，认为科学技术是可诅咒的偶像。他认为，这两种思路都没有触及到环境问题的根源。环境问题的根源不在于科学技术本身，而在于一种意识形态，现代科技仅仅是控制自然的工具。因此，控制自然这一观念才是环境问题最深刻的根源。只有深入理解了这一根源才能找到解决环境问题的根本出路。那么，控制自然这一概念有什么意义呢？他指出：控制自然的观念是一种悖论，它既有进步性也有退步性。因此，有必要研究它的历史起源与后来的演变以揭示该观念的内在矛盾。那么，问题的根源何在？莱斯认为，控制自然和控制人之间有不可分割的联系。“控制自然”这种意识形态行为最根本的不合理目标就是“把全部自然作为满足人的不可满足的欲望的材料来加以理解和占有”，[1](8)而导致“人的那些最关键的需要已被社会的持续不断的控制所扭曲了”，[1](8)它破坏了人的自由，否定了人的解放。
为了说明这个问题，莱斯列举了大量关于阐述控制自然的正反两方面的资料，从而得出了“社会的发展总是对所有的理性控制的要求毫不在意，相反，总是受到一种虚假的潜藏力——非理性技巧的支配，它的最大现象就是科学技术的理性主义落入了社会矛盾的非理性罗网的过程”。[1](19)为了论证这点，莱斯对“控制自然”的概念作了历史的考察。
他首先把控制自然观念的内在矛盾追溯到古代神话传说、宗教世界观和文艺复兴时的炼金术的观点。莱斯谈到，在古代文化中，在冶金操作形式的象征仪式中，就开始表现出人和自然积极合作的观点。与古代世界泛神论的崇拜自然的态度不同，犹态——基督教保持着“精神”与自然相分离并且从外部统治它的思想。《圣经·创世纪》中，上帝进行创造的故事宣布了上帝对宇宙的统治权以及人对地上具有生命的创造物的派生统治权。文艺复兴是现代控制自然的观念的重要根源，人类控制与利用自然的能力迅速发展与提高，并广泛传播于欧洲大陆。在此之后，培根比以往任何人都清楚的阐述了人类控制自然的观念，并确立了它在人们心中的突出地位。
启蒙运动是一场改变一切观念的改革运动，控制自然的观念明确的获得了现代的形式，而且作为一种权威至今稳固不变，它彻底清除了培根控制自然的宗教背景。通过科技征服自然的观念，在17世纪以后日益成为一种不证自明的东西，已经无人对它作进一步的分析与解剖了。
莱斯不但在古代神话到文艺复兴这段历史中追求控制自然的观念的来源，并且对近代的历史也作了考察。他着重分析了马克思关于人与自然关系的思想后，指出，马克思和恩格斯在有关控制自然的复杂问题上得出了最为深刻的见解，在马克思所有时期的着作中，自然概念都是最重要的范畴之一。经过劳动形成的人与自然的相互作用对于马克思来说是认识历史的关键。他认为，在马克思那里，一方面人是自然的存在，劳动能力仅仅是自然能力的一种形式；另一方面，人努力去改变自然以满足自己日益增长的需要。马克思把人与自然的关系定位于自然是人的一种对象化存在，人通过改变自然界而改变自身，这就是人与自然的辩证法。人通过劳动而成为自然和社会的主人。莱斯一方面承认马克思对控制自然的观点的分析是深刻的见解，但又批判他无法预料科技的复杂已成为社会主义和资本 主义国家间残酷斗争的重要工具，而不是解决人与自然关系的工具这一现实。这样，他认为马克思的理论就不得不进行补充、修正。
莱斯通过对“控制自然”的观念的历史考察，甚至把人统治自然历史追溯到古代的神话和炼金术中，试图对其作溯本清源的说明。但是其结论却值得商榷。控制自然的观念的真正起源不能归结为一种宗教精神。人类对自然的控制是随着生产方式的改进而得以逐步提高的，只不过近代科技发展才为人真正支配自然提供了现实可能。可以说，人类对自然的控制是人类文明发展的必然结果，是历史发展的产物。莱斯的批判，是对马克思主义哲学历史辩证法逻辑的一种根本性的否定。
以莱斯为代表的生态学马克思主义以人与自然关系的协调统一为理论基点，以控制技术、限制人类生产力发展，并排除人类中心主义的生态价值取向为落点，建立了一种全新的生态社会观。要想看清他们生态社会观的真实面目，看清他们的解释和观点在多大程度上符合马克思本人的原意，唯一的途径就是回到马克思，看看他本人是如何论述的。
三
马克思的历史辩证法蕴含着生态学的整体逻辑，它体现在马克思强调人与自然的和谐统一，并把解决生态问题的最终落脚点归结为生产力的发展和生产方式的变革上，它与生态学马克思主义具有本质上的区别。
马克思在处理人与自然的关系时，不是把自然看作异己的对象，而是强调人与自然的协调统一。一方面，他认为自然是社会的、历史的自然即人化的自然。他说：“费尔巴哈在其中的那个自然界是‘人化的自然界’，这种人化的自然界是直接与人的社会实践活动相关的，而人的实践活动从来就不是单纯的人与自然的物质变换关系，它始终表现为双重关系；一方面是自然关系，另一方面是社会关系。”(33)只有从这两重关系才能真正说明自然的生成、本质和特征。马克思认为，与人相对的自然界是人通过劳动创造、占有和再生产的自然界，是人化的自然。人把自然纳入劳动过程，作为“劳动本身的要素”或“劳动的自然要素”。(42)因此，“整个所谓世界历史不外是人通过人的劳动而诞生的过程，是自然界对人说来的生成过程”。(131)他特别强调：“在人类历史中即在人类社会的产生过程中形成的自然界是人的现实的自然界。”(128)离开人而“被抽象的独立的理解的、被固定为与人分离的自然界，对人说来也是无”。(178)马克思断言，我们周围的感性世界（自然界）决不是开天辟地以来就存在的始终如一的东西，而是工业和社会状况的产物，是历史的产物，是世世代代活动的结果。(48)另一方面，马克思将历史看作自然的历史，将人看作自然的人。他指出自然界和人的相互影响：人在“人化”自然界的同时，也在“人化着”自己的感情、意识和语言，“人的感觉、感觉的人性，都只是由于它的对象的存在，由于人化的自然界才产生出来”。(128)马克思发现过去一切历史观的最根本的缺陷是忽视了物质实践活动这个现实的基础，这样，就把人对自然界的关系从历史中排除掉，因而造成了自然和历史的对立。(44)实际上，“在工业中向来就有那个着名的‘人和自然的统一性’”。 (49)历史本身就是“自然史的即自然界成为人这一过程的一个现实的部分”。(128)他说：“社会是人同自然的完成了的本质的统一，是自然的真正复活，是人实现了的自然主义和自然界实现了的人道主义。”(122)“历史可以从两方面考察，可以把它划分为自然史和人类史。这两方面是密切相联的；只要有人存在，自然史和人类史就彼此相互制约”。(20)
由此可见，马克思在社会实践的基础上，历史的再现了人与自然的辩证统一关系。人对自然的关系，不是统治与被统治的关系。正如恩格斯所说：“我们统治自然界，决不象征服者统治异民族一样，决不象站在自然界以外的人一样，相反的，我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界，存在于自然界的；我们对自然界的整个统治，是在于我们比其他一切动物强，能够认识和正确运用自然规律。事实上，我们一天天的学会更加正确的理解自然规律，学会认识我们对自然界的惯常行程的干涉所引起的比较远或比较近的影响。”(519)不难看出，马克思主义关于人与自然关系的论述体现了生态整体的逻辑视角，是对生态学马克思主义责难的有力反击。
马克思强调发展社会生产力，并强调科技在解决人与自然关系中的积极作用。事实上，也只有发展社会生产力，发展科学技术，才能最终解决生态问题。
马克思将科技视为现代生产力发展的内趋力。他认为：“科学在历史上是一种起推动作用的、革命的力量。”那么，人对自然的改造和控制能力的提高，生产力的高度发展是人类由必然王国向自由王国飞跃的基本前提和物质保障。马 克思看到了随着劳动和分工的发展，人与自然之间的关系发生了重大变化，他说：“现代自然科学和现代工业一起变革了整个自然界。”(241)“人和自然的统一性在每一个时代都随着工业或快或慢的发展而不断改变，就象人与自然的斗争促进生产力在相应的基础上发展一样”。(49)一方面，人越成功的改造自然界，人与人之间的分工和协作关系就越大。随着财富的积累和私有制的产生，人与人之间的对立和冲突也变得尖锐起来。另一方面，在资本主义雇佣劳动制度下，当人作为自由劳动者出现的时候，当人与人之间的分工与协作关系获得了巨大发展的时候，人对自然的改造和利用也达到前所未能的程度。“与这个社会阶段相比，以前的一切社会阶段都只表现为人类的地方性发展和对自然的崇拜。只有在资本主义制度下才不过是人的对象，不过是有用物”。(393)自然从被崇拜的对象降低为“有用物”之后，人与自然的关系被倒转过来，人才开始肆意破坏自然界，从而给自己的生存带来危机。
这样看来，生态问题的根源是生产方式和由生产方式决定的社会制度，并不是一种意识形态。因而，解决生态问题的最终落脚点应该是生产方式的变革和建立一种合理的社会制度。马克思认为，要使人与自然之间的关系获得辩证的解决，就必需扬弃异化劳动，扬弃私有制，从根本上解决好人与人之间的关系，这一点只有在共产主义制度下才能做到。“这种共产主义，作为完成了的自然主义，等于人道主义，而作为完成了的人道主义，等于自然主义，它是人和自然之间、人和人之间的矛盾的真正解决，是存在和本质、对象化和自我确证、自由和必然、个体和类之间的斗争的真正解决”。(120)因为到了共产主义社会，“联合起来的生产者，将合理的调节他们和自然之间的物质变换，把它置于他们的共同控制之下，而不让它作为盲目的力量来统治自己；靠消耗最小的劳动量，在最无愧于和最适合于他们的人类的本性的条件下进行这种物质变换”。(926)只有在共产主义社会，生产的有计划使得大规模调整人与自然的关系成为可能，生产力的高度发展为人的自由创造了可靠的物质基础，只有在这种社会中人才能获得这种自由。只有借助科学技术，才有可能去实现这样一种社会制度，在这种社会制度下，人们才能第一次谈论那种同已被认识的自然规律相协调的生活。生产方式的变革的最终途径是发展社会生产力。马克思始终将自然视为人类改造的对象，人与自然的关系是一种改造和被改造的关系，物质生产就是人在特定的社会形式中对自然的占有，如果没有人对自然的改造，没有生产力的现实发展，也就没有人的存在，就没有社会历史的进步，也就谈不上人与自然的和谐伙伴关系。要在实践方面通过高度发展的科技来完善人类自身的认识和实践能力，合理的组织人类改造自然的实践活动；调整社会关系，建立合理的社会制度。人与自然的矛盾，直接由人类的物质生产活动所引起，因此，它的解决也有赖于物质生产的调节。调节不是要消除人类的需要，也不是停止向自然索取，而是在“索取的同时也要考虑给予”，即通过人的实践活动为自然建立一种有益于人类的新的平衡而自觉的创造条件。要做到这一点，人类还要依靠科技和生产力的发展。
可以看出，马克思主义历史观与当代生态学的思路具有本质上的一致性。当代生态学并不反对人类物质生产力在社会历史发展中的重要推动作用，它只有反对当代人类技术系统对自然环境的过渡开掘而造成的人与自然关系的失衡。生态学承认人对自然的征服和改造这一历史关系，只是在人与自然对象性关系的一定质点上，即生产力发展以庞大的科技为主导时所造成的人与自然关系的特定倾斜中，发生人对自然改造能力的过渡滥用。从而提出要建立人与自然的生态伙伴关系。质言之，“生态学与马克思主义历史辩证法的整体逻辑并不相悖”。(396)
马克思时代的确没有生态学的视角，他们的确也没有提出将自然作为人类自身发展的伙伴关系这样明确的生态意识。但马克思的历史唯物论把人与自然的关系放在特定的社会实践（物质生产）基础上，从而为最终解决生态问题指明了方向。
当代生态学的厘定不可避免的要吸收生态学马克思主义的观点，并对西方马克思主义理论批判改造后，才能成为科学的理论，并要在实践中付诸尝试，使其对未来社会的绿色设计不仅是被视作偏激与偏执的意义上的乌托邦理想，还应该成为人类面向21世纪超越传统工业社会进入信息社会的坐标参照与能动选择。
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[关键词]电工技师论文论文撰写要求
一、电工技师论文的作用及分类
电工技师(高级技师)论文是其在总结研究本职业(工种)领域中的有关技术或业务问题时，表达其工作或研究过程及其成果的综合实用性文章，是维修电工技师从事本职业(工种)的学识、技术能力的基本反映，是科学研究成果和工作经验总结的文字体现，也是个人劳动成果、经验和智慧的升华。技师专业论文是社会实践活动的产物，是撰写者在长期的社会生产实践中不断总结经验，努力学习理论知识，不断追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰写技师专业论文是培养人才、选拔人才和保证人才质量的重要途径之一。
按电类技师本身的内容和性质不同，一般电类技师论文分为：专题型、论辩型、综述型和综合型。按电类技师论文具体涉及内容的主要有：维修电气经验总结类、技术革新类、新产品开发类和四新技术推广类。
二、电工技师论文撰写的要求
撰写电工技师专业论文，既是一个艰苦的思考、探究和再学习的过程，又是一种复杂的创造性劳动，需要对工作实践、技术革新和技术改造等做出客观的评价。
1.注意论文的科学性。科学性是指电工技师专业论文的基本观点和内容能够反映事物内在的基本规律。电工技师专业论文的科学性来自对客观事物周密而详实的调查研究，掌握大量丰富而切合实际的材料，使之成为研究论述的基础。
2.注意论文的翔实性。电工技师专业论文要求作者所提出的观点、见解确实是属于自己的。那么，要使自己的观点能够得到普遍的承认，就一定要拿出有说服力的论据来证明自己的观点是正确的。这样，就应该在已掌握的大量材料中选择具有典型性、代表性的关键证据来证明。
3.内容正确、语言简明。撰写技师专业论文应当力求言简意赅，无多余的字句。对论文的内容不要进行艺术性渲染和夸张；切忌不适当地夸大个人在技术革新和技术改造中的贡献；更不能将技术问题的争论引入政治观点。同时，在撰写技师论文时，要注意按照撰写格式进行撰写，并熟练应用。
三、电工技师毕业设计论文的选题
论文的选题必须立足于总结工作成果与实践紧密联系上。在对已获得的大量素材进行分析、归纳和研究的基础上，提出问题，确定写作的基本方向。
1.论文的选题原则：准确恰当、提高创新和可行实用。
(1)准确恰当。论文的选题要提得准确恰当，面向实际，着眼于社会的需要，确实是生产实践中亟需解决的问题。选题一定要与生产实践相结合，与自己的工作领域相结合。
(2)提高创新。创新性原则是指选题要有新颖性、先进性，有所发明，有所发现，以推动本职业(工种)的发展。遵循这一原则，选题时必须注意选择位居本职业(工种)较前沿的并具有普遍意义的课题；选择填补空白的课题；选择补充前人学说的课题；选择突破禁区的课题；选择借他山之石可以攻玉的课题，即借用其他学科的新理论、新技术、新工艺和新材料，从新的角度进行研究、验证或论证来解决本职业(工种)中的老问题或疑难问题的课题。
(3)可行实用。可行实用性原则是指要选择有利于发挥个人的聪明才智，有完成的把握，同时也符合自己的志趣、适合个人能力的论题。
2.论文的选题方法
(1)选择能发挥本人特长的论题。申报电工技师(高级技师)的人员，都具有相当长的本职业(工种)专业工作的经历，在理论与实践的结合上有自己的独到之处和技术特长；而预备技师在学校学习4～5年，理论知识特别是新技术的知识非常充实，但实践经验欠缺。
(2)选择具有突破性的论题。申报电工技师(高级技师)的人员长期工作在第一线，对于生产实践中出现的问题最有发言权。如果敏锐地抓住问题的关键处，加以研究，就能形成应用性极强的专业论文。
(3)选择具有普遍性的论题。所谓具有普遍性的论题是指在生产实践中有广泛的用武之地的课题。例如，用现代电气技术改造机床的电气控制问题、变频技术在中央空调系统的应用问题及电梯的技术改造和维修技术问题等。有些问题看似简单，但实际上有很多需要进一步研究总结的内容，这些都属于具有普遍意义的论题。
3.论文的推荐选题
(1)典型PLC控制系统的设计、安装与调试。机械手的PLC控制系统设计、安装与调试；组合机床PLC控制系统设计、安装与调试；立体车库控制系统设计、安装与调试；材料分拣装置的PLC控制系统设计、安装与调试。(2)典型低压电气柜的设计。两台三相异步电动机动力控制电气柜的设计、安装与调试；变频调速控制柜的设计、安装与调试；总计量配电箱设计、安装与调试。(3)供配电系统的设计。某通用机械厂供配电系统的电气设计、安装与调试；某学校生活区配电系统设计、安装与调试。(4)电子技术应用设计。三相正弦波变频电源的设计、安装与调试；晶闸管串级调速系统的设计、安装与调试。(5)典型单片机控制系统的设计。基于单片机和LCD的电子钟的设计；数字钟的设计与制作等。(6)机床电气控制系统改造。Z3050型摇臂钻床PLC改造；M1432A型万能外圆磨床PLC改造；T68型卧式镗床PLC改造；B2012A型龙门刨床PLC、变频器改造等。(7)楼宇自动化技术及维修。电梯控制线路的安装与维修；无塔供水系统控制线路的安装与维修等。
总之，加强对电工技师毕业论文的指导，可使他们通过论文的写作，在以后的工作岗位上更好地发挥技术带头人的作用，为高层次实践经验和科研成果转化成现实生产力打下坚实的基础。
参考文献:
[1]王建.国家职业资格证书取证问答[M].机械工业出版社,2006,3.
[2]机械工业技师考评培训教材编审委员会[M].维修电工技师培训教材.机械工业出版社,2001,3.
独开创新型课题 建设创新型国家
1965年起，杨学实初步接触导弹型号空气动力热防护设计。在研究过程中他发现，在低热环境的热防护采用的是玻璃钢或高硅氧材料，而玻璃钢或高硅氧材料在复杂外形以及大型尺寸车床加工方面存在严重缺陷，这种防热方案不适合用在所有的导弹型号中，于是独创性提出了‘涂层法’热防护。并成功运用于相应型号。遗憾的是，在当年的大背景下，杨学实并未提出理论成果，但他仍坚持不懈的随机进行科学实验研究。时至今日，我国航天型号仍在沿用涂层热防护法。
1977年，为了积极响应邓小平同志提出的“科学技术是第一生产力”的号召，杨学实展开深入研究，针对型号设计中低空到高空导弹底部环境条件设计方面，参数因素复杂，虽进行了理论分析，但对结论没有绝对把握时，最好在风洞中火箭燃气喷流实际测量，以便较真实得到设计参数。这个办法是全世界未曾有的冒险实验，我国实现并成功了，创立了在风洞中火箭燃气喷射环境测量试验方法。
1979年，杨学实在烧蚀试验过程中，当仔细观察烧蚀状态时，发现边界层气流中有无数亮点物质飞舞。当视线集中在表面一个点时，观察到一个发白的亮点突然变黑，同时表面有亮点物质飞离表面进入气体边界层；之后，留下一个黑点。随即出现黑点逐渐变成暗红、淡红，直至发白发亮。紧接着又是亮点突然变黑，如此反复。当视线移向整个表面时，观察到有无数亮点物质连续地急速飞离表面进入气体边界层，烧蚀表面上交错着“黑星闪烁”，这是一种“快烧蚀现象”。这个现象表明烧蚀表面存在“有限尺度微元”的物质流失。
杨学实指出，“前面讲到的‘亮点’就是烧蚀前的热层温度曲线的表面温度，‘黑点’就是烧蚀后的热层温度曲线的表面温度。随着有限尺寸微元脱离表面，也带走了一段温度剖面，称‘流失剖面’；于是‘流失剖面’造成了热漏现象。显然，亮点温度比黑点温度高，在亮点至黑点之间存在一系列的温度点；由于温度点的任意性，使得整个热层存在热漏。于是，从理论角度提出一个问题，在快烧蚀条件下传热数学方程式是否为古典传热方程式呢？不能确定。因为古典传热方程的建立条件，是热层内既没有热源，也没有热漏。因此，只能利用新近建立的物理概念，和数学技巧知识，重新建立具有热漏传热特性的方程式。经过归纳、总结、抽象、提高，利用能量守恒原理，得到了新的‘快烧蚀传热方程式’。结果发现，快烧蚀传热方程式与古典传热方程式不同，相差一个一阶偏微分项，这个偏微分项在方程中的物理含义正好是‘热漏’。这种热漏体现出烧蚀物质越多，热漏越大，热防护效果越好，这正是烧蚀热防护设计所追求的目标。”杨学实特别强调，作为科学研究工作者必须具备如下基本素质：尤其在实验过程中必须认真观察实验现象，注意发现同过去已知的知识范围以外的物理现象，即有所发现；同时具备对物理现象进行深入分析的素质，即有所成果。所谓“数学是科学的科学”，就是它能把客观存在的物理规律以数量关系联系在一起，之后，再进行抽象数学运算。鉴于上述创新，吸引了一批科学院著名专家学者参与研究，并形成了规模研究队伍。
“也有少数纯数学工作者对快烧蚀方程中的热漏项提出质疑（《自动化学报》23（2）期）。理由是‘外国人计算烧蚀用的是古典传热方程’，从未见过快烧蚀方程；以此认定外国人既然是正确的话，必然中国人是错误的。严肃地正确判断是：‘那是因为外国人没有认真研究古典方程建立时所须满足的条件，更没有认真研究烧蚀域内存在的热漏’。不能以为外国人错了跟在人家后面犯错就应该理直气壮（《自动化学报》24（2）期）。然而，在‘慢烧蚀’条件下，‘快烧蚀’方程中的热漏项贡献变小，几乎可以忽略，于是快烧蚀方程蜕化为古典方程；这种近似在工程上是允许的。但是，使用古典方程处理烧蚀问题，理论上严格地说，是不恰当的，是错误的。”杨学实说。
关于类似核爆中心的极高热环境，如“电磁导轨炮”的导轨放电热环境。它的放电导轨处于30毫米距离内数千伏电压和几十万安培电流放电环境下，热环境极端恶劣。钨渗铜导轨由于烧蚀难以实现连续发射，影响实用价值。同样对于高超音速再入弹头，通常在弹头的音速点附近出现严重烧蚀，造成弹头外形发生改变，致使飞行弹道偏移，弹着点精度偏差变大。如果有一种方法使得弹头表面烧蚀材料以及放电导轨烧蚀材料得到补充，则能保持导弹外形以及放电导轨外形不变，提高实用价值。这种方法是存在的，就是发汗冷却控制方法。
杨学实在控制理论创新方面贡献卓越，比如发汗热防护控制：人体出汗能使身体降温，因此发汗具有明显的冷却效果，能够降低结构温度。冬天冷了就封闭毛孔不出汗，天气愈热出汗愈多；或者利用扇风增加皮肤表面水分蒸发来降温。前者是人体的自动控制，后者是人为控制。如果在飞行器上装一瓶冷却剂，利用机体无数微孔结构材料，通过计算机控制，使得飞行器结构表面温度处于不烧蚀状态。实现初始设计外形不变，又使得发汗剂消耗量最少，这就是发汗控制理论要研究的最优控制问题。
杨学实说，“同样按照发汗物理概念和数学技巧，利用微元受热能量守恒原理，与局部热平衡，随即又建立了‘发汗传热数学方程式’。结果发现，‘发汗传热数学方程式’同‘快烧蚀传热数学方程式’属于同一类型，也多出一个一阶偏微分热漏项。这个发汗热漏项容易理解：由于外表面存在加热源，使得热层中外表面温度高而内表面温度低而存在的温度逐渐变化过程。当低温发汗剂从低温内壁一路渗流通过温度逐渐升高的热层到达高温外壁面时，存在沿途吸热而产生热层的热漏现象，效果上和烧蚀物质流失类似的热漏性质，物理过程相同因此数学关系属于同一类型。因此，可以把‘发汗传热数学方程式’和‘快烧蚀传热数学方程式’俩数学模型合并，再加入‘工程控制’概念，形成‘变域传热发汗分布参数系统控制’理论课题。如果飞行器不出现烧蚀过程，单就发汗而言，也具备非常优秀的热防护性质。于是从控制论角度，我们得到一组发汗剂流量控制参数既出现在边界条件中，又出现在方程中的分布参数系统控制问题；这组控制问题在国际学术界是空前的”。同时他指出，“就发汗控制方法而言，从低热环境到极高热环境的工程应用角度，也具有十分重要的价值。上述理论的应用对象除了高超音速飞行器，也用于接近核爆中心的极高热环境，如电磁导轨炮的导轨放电热环境，尤其电磁炮连续发射问题”。1985年，他在《自动化学报》上发起了“烧蚀发汗冷却控制”理论研究。国际上命名该方程为“杨学实方程”。
1991年起，杨学实在导弹型号空气动力学工程设计任务之余，同时开展理论研究。上述“变域传热发汗分布参数系统控制”理论研究获得国家自然科学基金资助，并连续三期主持基金项目。研究班子以中科院系统所和航天部高级研究人员为核心，国际院士和国内重要研究单位和大学参与，约30多人。其间，他每年在北京主持召开研究成果学术讨论会，每年论文有30多篇。研究内容包括对其提出的三项新思想相结合的研究，即发汗对结构温度的影响、快烧蚀变域热传导、分布参数系统控制。这三项结合，为变域传热发汗分布参数控制课题的理论研究、实验研究和应用研究相互促进奠定了基础。归纳为动边界分布参数系统控制。随着研究的深入引导，内容越来越丰富，在一维问题的基础上，又逐渐建立了二维和三维问题的全面系统研究。在连续获国家自然科学基金资助下，他致力于全面推动每个问题的数学模型、数值方法、数学仿真、数学定理证明、控制理论研究、试验研究和应用研究等方面的拓展。结题被国家自然科学基金委评为“特优”项目。他在国内外公开发表学术论文近60篇，国际上重要刊物（《EI》和《INSPEC》等）跟踪检索多篇。曾获火箭导弹型号设计科技进步多项奖励。著作两本书：编辑出版发行英文论文集《Recent Advances in Distributed Parameter Theory on Transpiration Control System。SCI-TECH Information Services，British（first edition），1996》，和中文专著《变域传热发汗控制理论》。
杨学实相继提出的理论研究课题为“气膜悬浮分布参数控制”，它的空气动力学流动属于“三维缝隙剪切流”，物理上指的是“发汗边界缝隙剪切流”。对于这类问题，为便于开展理论研究，按照量阶分析法，随即建立了它的数学方程组。他指出“这类理论问题比国际上有名的‘Couette流动’要困难得多，‘Couette流动’属于单纯的一维流动和二维流动。这就是说，‘气膜悬浮分布参数控制’课题不仅是三维问题，而且要控制。于是，我们又建立了一门‘空气动力学’与‘控制论’相结合的边缘学科”。
杨学实指出，“当考虑创建理论的应用问题时，应该着眼力求广泛性。前期的研究，控制参数属于小发汗量。对于大发汗量控制参数，例如适用于大孔隙率发汗结构材料的工程应用问题，需要借助地下石油天然气在砂层中渗流规律。从空气动力学角度，前述流动同多孔材料的发汗剂渗流之间不同点在于连续性方程与空气动力学通常意义上的连续性方程不同。同时，一位以色列人Darrcy曾经对石油天然气在砂层中的渗流提出过‘Darrcy定律’，这一定律同大孔隙率多孔材料渗流在物理规律上存在某种类似。据此，按照空气动力学的三大守恒、四大方程关系式，通过数学运算，我们又建立了‘压力分布参数控制’数学模型”。并开展了基础理论研究。
航天飞机与高超音速飞机就热防护而言，属于同一类型。美国航天飞机的防热设计采用防热瓦。防热瓦设计属于“隔热”和“热沉”的复合设计。我们知道，“隔热法”和“热沉法”没有“烧蚀法”效率高。隔热表面不会烧蚀，要求材料导热系数小，尽量把热隔在外面，使其尽量少的进入物体结构。然而，热流一旦传入结构，就散失不出去，因此依靠增加结构体积重量满足“热沉”要求。多余的重量载荷会使飞机增加负担。同时，在飞机头部粘贴一千多块防热瓦的办法很原始，工艺上稍有不慎将会出现防热瓦脱落。2003年美国航天飞机返回过程中因防热瓦脱落，航天飞机解体，宇航员瞬间失去生命。由于热防护方法不当，使得事件似乎存在必然性。
承担国家气浮车项目 助推高速发展之路
1999年，杨学实在发汗控制实验过程中，用手感受发汗物体表面渗流状态时，发现手与物体表面之间始终存在一层膜，用力施压也不能触及表面，这种力是气膜压力。就是说，发汗固体表面气膜存在较大压力。这种压力的发现是否存在工业应用价值呢？需要经过进一步细致的测量，结果证实它的压力为1.44公斤／平方厘米。它的净有效压力超过气垫船的净有效压力将近一倍多，接近0.5。也就是说，1个平方米的气膜能够悬浮5吨重物。如果一节车有4个腿，他的悬浮重量可以达到20吨，这就证明物面压力明显存在工业应用价值。于是发明了气膜悬浮车，称“气浮车”。
气浮车就是把飞机机身放到轨道上“飞行”。具体就是去掉飞机的主翼、尾翼、竖翼、起落架、发动机、油箱和燃油，只剩机身。安装4个腿代替机翼，放在轨道上，依靠4—5个压力的压缩空气，通过控制方法，在气腿与轨道平面之间生成气膜，使飞机机身悬浮。悬浮高度约1—2毫米量级。不带滚轮，依靠车腿支撑运行。在推力作用下，行驶时速可达800公里，使高速行驶成为现实。简单地说，气浮车就是“有轨、无轮、高速、气膜悬浮、无接触摩擦、近地面轨道飞行器”。这样一来，使得高速轨道交通与空气动力学相结合的技术创新成为速度竞争在交通领域的进步点。随后，他又相继申请并获授权的专利为：发明专利“发汗电极控制装置及控制方法”和“气浮车气膜的控制方法”；实用新型“气浮车车腿”和“气浮车分流式底盘”；并提出国际发明申请，发明专利国际申请号：PCT/ CN2007/000786；发明专利国际申请号：PCT/CN 2007/000787。
我国气浮车的优势是车腿支撑，不用滚轮。最高时速800公里，速度快；轨道为突出地面8—10厘米的两条道路，可用石材，简单，造价低；悬浮气膜1-2毫米厚度存在收敛效应，不会上下颠簸，运行稳定；左右车腿外侧有生成气膜的挡板，限制车辆运行方向，没有摩擦；动力采用电网供电，开关磁阻电动机噪声小；工作介质是空气，吸入空气，再排出空气，没有污染；气浮车体是飞机的机身和管道底盘组成，结构简单，重量轻，安全系数高，有效载荷效率高，耗能低；工程造价是磁浮的16%，是轮轨的56%，建设成本低；能耗是磁浮的67%，轮轨的50%，运行成本低；运行安全控制由三组分布参数控制系统组合管理，有理论保证；车腿有侧挡板底挂钩、进气道有防护网、三重刹车分阶段制动、中央卫星定位控制、按导弹可靠性质量控制设计气浮车安全系统，安全性高；具有丰富的“系统集成总体技术”经验，航天系统在长期型号设计过程中，所形成的丰富设计经验，具有绝对优势。
航天科工集团早在2004年就召开了“高速气浮车技术方案可行性”评审会。参加会议的有铁道科学院、北京交通大学、中国南车集团、航天科技集团和航天科工集团等单位。以庄逢甘院士为首的院士、研究员、教授和高级工程师等13人组成评审专家组。会议听取了气浮车项目组杨学实所作的《高速气浮车可行性论证报告》，并观看了试验样车的轨道运行试验录像。专家们在热烈的讨论中认为，这种气浮车属于轨道飞行器；是一项具有全球性意义的项目。并得出如下评审意见：“气浮车与磁悬浮车以及轮轨高速列车甚至飞机相比所存在的一系列优点是可信的；气浮车的技术可行性以及研制的现实性是存在的；气浮车是具有我国自主知识产权的创新项目，建成后可以填补高速交通速度链的空白”。
创新工程气浮车项目在未来追求高速交通的世界大环境下是有重大意义的。而它的社会效益同样不可忽视：第一，气浮车项目能够创造的就业岗位将达几十万；第二，它的经济效益在年均数百亿美元的等级上；第三，它在学术价值上既创造了国际上新的分布参数系统控制的数学模型组合，又建立了一门“气膜悬浮与控制”边缘学科研究；第四，它在技术价值上将空气动力学与轨道交通相结合并成为提速的亮点，使得轨道运输方式发生变革，不要滚轮而用车腿运行；第五，国家价值上大大增加中国软实力，国际价值上全世界没有时速450公里以上的轨道交通工具，国际市场中国独占。在有利条件方面：有中共中央政策研究室、国家领导人、国务院、国家发展改革委员会的重视；再加上国家的“自主创新”政策和在2020年建成“创新国家”的号召；又加上多位院士集体的“极力推荐”；研制团队又具有丰富的系统工程的“实施经验”；以及建立了一套完整的理论研究、试验研究、应用研究的研制体系的保证；再加上已经完成了三个设计阶段的第一阶段设计，处在产业化成熟阶段；又完成了气浮车1∶5模型样车的轨道运行试验。
杨学实指出，“涉及气浮车工程控制的理论问题需要三类数学模型来实施：第一类为大发汗量气源压力分布参数控制，即‘压力控制方程’；第二类是车腿底部粘性气体的高速剪切，造成车腿结构加热的热防护控制，即‘变域传热发汗分布参数控制方程’；第三类是发汗边界缝隙剪切流控制，即‘气膜悬浮分布参数控制方程组’。在前期理论研究过程中，这三类数学模型曾经在理论研究阶段已经具备。按照这三类分布参数系统控制组合后，具体实施为航空电机大流量空气压缩机转速控制、到气浮车腿底部因高速气流剪切摩擦而产生车腿结构的加热控制、再到气膜悬浮控制，组成一套完整的大型复杂控制系统。这三类控制的核心，涉及气浮车运行的‘安全控制’，因此这组控制模型的理论问题十分重要，它在分布参数控制学术界也是空前的。于是在工程上又建立了一套完整的理论研究、试验研究、应用研究的研究研制体系”。通过前述访问，笔者认为，杨学实是一位真才实学的空气动力学与控制论相结合的不仅理论科学家，也是应用科学家。目前，他在理论研究同时，仍然带领研制班子继续推进“高速气浮车”工程的产业化进程。
目前国际上，包括国内，所有轨道交通工具，速度不超过时速450公里。磁悬浮列车430公里，昂贵、污染、不具备商业价值。高速轮轨列车实用时速330公里。由于存在黏着力的结构性问题，速度快了就出现车轮打滑，再提速非常困难，除非不顾一切消耗大量能量，且又增加车轮结构力学的危险因素。欧洲上世纪六十年代研制过气垫车，悬浮高度几十厘米，带滚轮，燃气发动机为动力，存在能耗大、噪声污染、运行不稳定问题。属于方案设计缺陷，一次试验后，很快下马。铁道部目前为了继续提高轮轨列车的速度，开展了480公里时速的刹车技术试验；同时又投入资金开展一项将“磁悬浮列车”放进“真空管道”的外国人设想的工程，希望达到时速1000公里。从工程造价角度，这种“真空管道磁悬浮车”方案比单纯磁悬浮车更不具有商业价值，带来高风险。日本东北大学利用美国人“带翼气垫车”在地面是平面和两堵墙围成的槽内的失败试验，继续原方案，改称“飞行列车”，带滚轮；投入大量资金，予计时速500公里，2020年投入运营，座位335个；它的问题是由于空气的粘性效应，又运行在大尺寸的气垫上，带有飞行机翼的列车上下颠簸、机翼两边撞墙、左右倾斜。这是一种“严重不稳定”的危险运行方案，转弯撞墙的现象难以避免，尤其高速飞行更危险。为了得到高速交通工具，全世界在不计成本地执著追求，表明高速轨道交通在国际领域的迫切需求程度。气浮车的优势在前面已经讨论过，不存在前述各类轨道交通工具的缺陷，时速800公里，属于高速轨道飞行器的最优方案，而且是具有完全自主知识产权的，长中华民族志气的具有世界性意义的创新工程。
专家简介：
杨学实，中国航天科工集团第四总体设计部高级工程师、研究员。1937年7月出生於陕西省安康市。九三学社社员。1962年毕业于兰州大学数学力学系，分配到中国科学技术大学近代力学系任教。曾任世界著名科学家郭永怀学部委员的《边界层理论》教学的助教，以及华罗庚学部委员的《微分方程》数学教学的助教，并对钱学森学部委员的《星际航行概论》课程在开阔学术思路视野方面受益匪浅。深受前三位世界著名科学家的学术思想、严谨思维、研究方法、民族精神、工作态度的巨大影响。
1965年杨学实调入第七机械工业部第二研究院第26研究所，从事火箭导弹空气动力学研究、试验、设计，先后任技术员、工程师。1980年转入中国航天工业部第二研究院第四总体设计部，先后任高级工程师、研究员。1993年应俄罗斯原喀山航空学院校长G·L·Degtyarev 教授和科学家T·K·Sirazetdinov院士邀请赴俄罗斯讲学。中国航空学会和中国宇航学会会员，中国计算物理学会第三届、第四届理事。俄罗斯《PROBLEMS OF HUMANRISKS》杂志编委。
关键词：人工智能；自动化控制；电气
Artificial intelligence in the electrical automation and control applications
Li Lufeng
Wengfu (Group) limited liability company of Wengfu Phosphorite Deposit in Fuquan city of Guizhou550500
Abstract: human intelligence is mainly divided into three parts: the thinking ability， behavioral and perceptual skills， while the artificial intelligence is a human from the manufacture of" machine" show out of intelligence. Artificial intelligence， computer science and technology is a branch， it attempts to understand the nature of intelligence， and create a new high imitation human intelligence way of reacting to intelligent machines. This paper introduces the artificial intelligence in the electrical automation and control the application of the theory and control advantage characteristic， then discuss the application of artificial intelligence system.
Key words: artificial intelligence; automation control; electric
人工智能主要研究包括语言识别、自然语言处理、图像识别、机器人和专家系统等项目领域。电气自动化是研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、信息处理、试验分析和研制开发等应用范围的学科，实现自动化，就相当于节省了人力资本的投入，并提高了运作的效率。本文就来阐释人工智能应用理论和控制器的优点，并对人工智能在电气自动化控制中的应用现状展开详细描述。
一、人工智能应用理论简介
人工智能是一门自然科学与社会科学互相交叉的边缘学科，涉及到哲学、数学、心理学、计算机科学、认知科学和控制论，其探讨的范畴主要为自然语言处理、知识表现、推理、规划、智能查询、机器培训、知识获取、模式判别、逻辑程序设计、感知问题、不确定和不精确的管理、遗传学算法、神经网络和系统复杂化等，运用于机器人科学、图像和语言理解、遗传编程和智能控制。人工智能控制技术在电气自动控制领域的研发与应用已经十分普遍，能够运用于控制的人工智能方式有三类：神经网络控制、专家系统控制和模糊控制。
现如今，以计算机科学与技术为主要标志的第三次科技革命方兴未艾，其所产生的科技成果已逐步渗透到人们生产和生活的点点滴滴，也极大地改变了人类的思维和交流方式。计算机编程技术也获得了相当大的进步，这也使自动化生产、传播和运输有了持续、快速的发展。编程归根到底也是由人脑来开展和实现的，人脑作为最有智慧、最严密的机器，编程序只是简易的仿照人脑的分析、交换、搜集、处理和回馈，由此可见，仿造模拟人脑的机能将会是完成自动化任务、实现自动化目标的关键方式。电气自动化控制是顺利完成生产、流通、交换、分配等整套环节的必要保障，提高自动化的应用程度，对于提升运行效率具有重要意义。
二、人工智能控制器的优势
人工智能控制的目标和对象不同，自然采用的方法也不一样，但神经、模糊神经、模糊和遗传算法等类型的人工智能控制器，均可被当作一种非线性函数近似仪器。如此分类就会获取直观、清晰、完整的人工智能控制方法，对统一研究开发控制策略也很有帮助。相对于常规的函数估计器而言，这些人工智能函数近似器有下列些许优势：
依据响应时间、鲁棒性能和下降时间，经由合理、科学地调整，能显著提高性能；比传统控制器的调节更加简便、快捷；在无技术手段对其创新时，由响应数据信息和自动化程序语言也会设计它们；它们的设计无需控制对象的相应模型，事实上，在多数情形下，难以取得实际控制对象的准确追踪方程，实际控制对象的模型在设计控制器期间经常有不少不明确性因素，一般无法弄清楚非线性时的参数变化；当运用一部分新的未知输入程序便会获取较好的估计结果，与驱赶器的特征没有关联。如今没有运用人工智能的控制算法对特定对象控制的效果能合乎预期规定的目标，但对其他对象的控制效果就欠佳了，从这个意义上来说，对不同的对象所采用的设计方法也要有所区别。
三、人工智能在电气自动化控制中的应用现状
