文件名称：黑箱方法-imx178电路设计原理图
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更新时间：2024-07-01 01:06:08
系统论
一、 黑箱方法 1. 黑箱方法。所谓黑箱，指的是那些既不能打开，又不能从外部直接观察其 内部状况的系统。对于这类系统，我们可以通过外部的观测和试验，利用输入和输 出信息，来研究它的功能和特性，探索它的结构和机理。这种认识方法就是黑箱方 法。黑箱方法的实施步骤可归纳为以下三步： (1) 确认黑箱：首先要把所研究的对象视为一个整体，将其从周围环境中相对 地孤立出来，并根据对象的性质和研究的目的，划定对象与环境的边界。在此基础 上选定对象与环境相互联系的特定通道，并确定对象的一组输入和输出：输入是环 境施加于对象上的作用，输出是对象对环境作用的反应。这时黑箱的模式即被确立; (2) 考察黑箱：考察黑箱可采用直接观测和主动试验两种方式。前者对黑箱的 系统运动不加干预，后者则人为地给予黑箱某种典型的测试信号。在一般情况下多 采取主动试验的方式，此时观测输出端的变化，可以获得黑箱的功能特性和内部结 构的有关信息。 (3) 建立模型：在对所得到的黑箱的功能特性和内部结构的信息进行分类处理 、分析研究的基础上建立起黑箱的数学模型。利用此模型可对黑箱的功能特性做出 定性或定量的分析，对黑箱的结构及作用机理提出合理的假设，对黑箱的未来行为 做出一定的预测。从而通过建立模型，总结出黑箱的变化规律，达到控制黑箱的目 的。X(s)是对黑箱的输入，Y(s)是黑箱相应的输出， KW(s)反映了黑箱的功能和特 性，称为传递函数。它们之间的关系可以用以下数学式子表示： Y(s)=KW(s) ·X(s) 这里，传递函数 KW(s)定量地描述了黑箱输入与输出之间的关系， 表示出黑箱 的信息传递、变换及处理的功能，却忽略了黑箱的具体的物质构造及能量形态等细 节。在控制论中，黑箱方法的使用是以数学为工具的，但是运用黑箱方法的原理， 可以对任何系统进行研究，所建立的模型可以是框图模型、表格式动态模型、物理 模型、逻辑模型，可以只进行定性分析，仍然能够达到认识系统内部运动变化规律 的目的。以巴甫洛夫研究大脑为例。在研究狗的视觉问题时，巴甫洛夫遇到了一个 难题：狗是通过区分不同的颜色(不同波长的光)还是通过区分光的亮度来辨别周围 事物的呢? 他想了一个办法，把给狗看不同颜色或同一颜色不同亮度的东西作为对 狗脑的输入，把狗的唾液分泌情况看作是狗脑的输出，并通过一定的给食训练，用 条件反射原理建立了输入与输出的联系。结果发现，在不给狗食物的情况下，给它 看不同颜色的东西，它的唾液分泌毫无规律，不能按照所建立的条件反射来分泌一 定量的唾液。表明狗不能区分不同的颜色。而给它看同一颜色不同亮度的东西时， 唾液分泌极有规律，可以按原先建立的条件反射来分泌。由此，巴甫洛夫得出结论 ：狗是色盲，它只能通过区别事物的发光亮度看世界，所看到的只是一幅黑白图景 。这里，巴甫洛夫实际上是视狗脑为黑箱， 在不打开它(打开也无法了解它是否看 见)的情况下对其进行研究，运用的正是黑箱方法的基本原理。 52