负反馈系统的来源包括天然形成和人为设计两种。
定义:人为设计的负反馈系统叫做人工控制系统。
自动控制理论作为一门学科,自它诞生之日起就显示出了强大的生命力。在人类社会进步和生产技术发展的各个阶段,自动控制理论都发挥着重要的作用。控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开环系统存在一个不可忽视的缺点,即周围环境的变化会影响系统的输出精度。闭环控制系统中采用负反馈,能够降低系统误差、提高控制精度。还能使系统对内外部参数的变化不敏感,有可能采用一般精度的元件来达到很高的控制要求。其实,开环控制中也有负反馈,只不过这个负反馈回路中把人包括进去了,闭环控制的回路中可以不包括人。
在控制理论和控制实践中,负反馈几乎无处不在,以至于人们甚至忘记了正反馈的存在,说起闭环和反馈都认为是负反馈。随着与信息科学、计算机科学和能源科学等相关学科的交叉融合,自动控制正在向智能化、网络化和集成化的方向发展。
大家都知道负反馈在控制过程中很重要,但到底占据一个什么位置还并不十分明确。有些书上把控制的基本功能归结为信息的接收、交换、存储、处理、反馈和输出(吴舒辞.自动控制技术[M].北京:中国林业出版社,2000:1.),这种说法是不对的,因为反馈就包括信息的接收、处理和输出。一个系统只要在无人参与的情况下具备负反馈功能,就可以称为自动控制系统,没有负反馈的系统一定不是自动控制系统,即负反馈是构成自动控制系统的充分必要条件。其他所有的条件,包括信息的接收、交换、存储、处理和输出都不是构成自动控制系统的充分条件。
经典控制理论是研究单输入、单输出的自动控制系统的理论,现代控制理论则是研究多输入、多输出、多参数、非线性等控制系统的理论。经典控制理论以传递函数为基础,而现代控制理论则以状态空间法为基础(吴舒辞.自动控制技术[M].北京:中国林业出版社,2000:1.)。但不管是经典的还是现代的控制理论,在实现自动控制的基本方法上都是一样的,需要控制什么变量,就针对这个变量设置一个或多个负反馈回路。
前面说过,推动系统进化的主要方法是创立新的正反馈和负反馈机制。控制论主要研究负反馈的作用和如何创立负反馈,非线性控制理论涉及了正反馈的作用和如何创立正反馈。
生物系统和社会系统是复杂巨系统,这些复杂巨系统能够存在和发展,主要的原因是系统结构稳定,能够抵御内部和外部的各种干扰破坏。能保持稳定就能不断进化,而系统稳定的主要原因就是有多重负反馈回路。生物系统和社会系统的负反馈回路与非生物系统(包括工程系统)的主要区别是负反馈回路中的一些环节由正反馈组成。
生物进化的每一个重要环节都依靠某些新的反馈功能的建立,例如,对基因复制过程的调控功能,体温控制功能,血液循环系统,神经系统,感觉器官的出现和进化等。社会进化的每一个重要环节也都依靠某些新的反馈功能的建立,例如,商鞅变法,家庭伦理道德的变革,专利制度等。推动社会进步的主要方法就是创立新的正反馈和负反馈机制。
管理学的主要内容都属于创立正反馈和负反馈机制。管理指对所有社会组织,包括赢利组织和非赢利组织的控制。现在多数管理学教材对于管理都是这样定义的:“管理是管理者或管理机构,通过计划、组织、指挥、控制、协调和激励等工作,对组织所拥有的资源(包括人、财、物、时间和信息)进行合理培植和有效使用,以实现组织预定目标的过程。”其实,这个定义是不准确的。管理就是对社会组织的控制,因为控制过程本身就包括了计划、组织、指挥、协调和激励等工作。计划(标准是没有时间的计划)是控制的依据,组织是控制的主体,指挥、协调和激励是控制的方法。