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【完结】图解控制理论结构的初步尝试

系统与控制

中国自动化学会会员

一、从一个问题出发

曾经有人问过这样一个问题，我们都知道，对于计算机的各种算法，有一本巨著叫算法导论，那么对于控制理论来说，有没有类似的书籍？

思考这个问题，首先就要搞清楚，控制理论到底包括什么？整个体系是什么样子？

对于这个问题，我也十分好奇，因此近期大家可以看到，在想法区连续推送了三张草稿图，不仅在知乎平台上，同时在微信上，包括国外的社交平台上都发布了类似的版本

有人也许会说，为什么版本更新的如此之快？几乎是一天更新一个版本。

那是因为接收到的信息很多，每个新版本出来之后，都会接收一些意见和建议，也会对不足进行修改，在经历了六次大的修改之后，达成了一个比较统一的意见，也就是今天所要展示的内容。

如图所示，整理了一些常见的控制理论的方法及其相互关系，用结构图的形式表明了它的知识结构，初步展示了控制理论到底包括什么内容，当然仅仅是初步，因为控制理论贴近工程，对于某一类特别的系统都有对应的控制理论，这张图也只是一个初步的工作，仅供参考。

二、绘制过程

在这里简单的说一下绘制的过程，算是对这个工作的总结，也说明一下有些地方为什么这样画。

首先受到了国外大佬的这张图启发

绘制了草稿，包含自动控制原理和现代控制理论的一些内容，得到草稿后，依照2014年的经典文章控制一种视角，进行了一些补充，也和上面这张图的作者交流了一下，形成了第1个版本。如下

第1个版本发布后，收到了一些私信，反映图画颜色单一，可以按照不同的区块染上不同的颜色，第二就是对复杂系统内容不足，提到了混合系统和分布参数系统，结合这些意见，更新了第2版。

第2版的发布范围较广，不仅国内，国外的平台上也有发布，由于被IEEE下属的控制系统协会转发，吸引了很多国外同行的关注，他们也提出了一些意见和建议，比如补充金融系统，生物系统，广义系统，混沌系统，离散事件系统，分数阶系统，同时，评论中还反映了一个问题，那就是一些控制方法由于图的原因很容易让人产生误解，说这种控制方法只适用于这种系统，这在实际当中是不成立的，比如模型预测控制，因此也加上了注释。形成了第三版

在第3版的基础上对一些复杂系统进行扩充介绍，补充了一些遗漏的内容，比如控制分配、ADRC、混合系统等，另外也发到了一些论坛上吸收意见，从而形成了第四个版本。

为了看上去更加直观，有地图风格，模仿着国外的图，给出了第五版

对显得有些杂乱的复杂系统领域进行了划分，并且按照鸡蛋的配色。绘制了第六版

到了这个第六版，参考了非线性系统教材，发现有些缺失，现在有了第七版

对排版进行了优化。

第八版

定稿版本：

到了这次版本，基本上全面的表达了个人对于控制理论的认识，当然仅仅是个人的认识和见解，控制理论博大精深，研究方向千变万化。正如文章标题所言，仅仅是个人的初步尝试，这里也仅仅是提供一个基础性的架构，而对于具体还需要增加或者删减多少，每个方向处在体系当中的什么位置等等？并不可能一一涵盖清楚。

最后，感谢在绘制过程中提供意见和建议的各位大佬，谢谢！

最后给个3D版本~

编辑于 06-14