第 33卷 第 5期 控 制 与 决 策 Vol.33 No.5
2018年 5月 Control and Decision May 2018
文章编号: 1001-0920(2018)05-0835-06 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2017.1479
因果关系与因果控制初探
郭 雷
1†
, 王成红
2
, 王 岩
1
(1. 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院,北京 100191;2. 国家自然科学基金委员会,北京 100085)
摘 要: 控制理论中系统的输入输出与事件的因果关系具有对应关系, 以事物的因果性为出发点探索控制的方法
论问题,提出基于“因体果”(Cause-plant-effect, CPE)关系的因果控制方法. 从模型角度看,因体果控制方法可用于
描述事件演化、时间关联和空间量化的混合动态模式, 因果的驱动方式兼具时间演化、事件关联和规则关系, 因此
可涵盖更一般的、更具社会性、智能性的控制和优化问题. 从分析角度看,提出多因多果的广义可控、广义可观性、
相关的干扰 (或故障) 可补偿性、可估计性、可抑制性概念, 以扩展控制理论原有的“内部性”范畴. 从时序机制看,
因果的驱动方向可兼具正向和倒向, 具有时间的不一致性和非因果性/逆时序性. 控制的目的是使得通过改变“可
控制的因(内因)”,在“不可控制的因(外因)”的共同影响下, 使得“不可预测的果(恶果)”可能性减少、“可预测的
果(善果)”可能性增大.
关键词: 因果控制;混合驱动;逆时序性;广义可控可观性;可补偿性/可估计性;可抑制性/可抑制度;非因果
性
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Preliminary study on causality and cause-effect control
GUO Lei
1†
, WANG Cheng-hong
2
, WANG Yan
1
(1. School of Automation Science and Electrical Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China;2. National
Natural Science Foundation of China,Beijing 100085,China)
Abstract: The input-output relation in control theory corresponds to the cause-effect relation among events. Based on
causality between matters, this paper investigates the methodology problem in control theory, and proposes a
cause-plant-effect(CPE) relationship based cause-effect control method. From the modeling perspective, the
cause-plant-effect control method can be applied to describe the propagation of events, links between matters and rules,
and can thus encompass a class of more generalized, more social and more intelligent control and optimization
problems. From the analysis perspective, we propose the concepts of generalized controllability, generalized
observability, generalized disturbance estimatability, compensatability and attenuatability for multi-cause-multi-effect
systems to extend the domain of internality in traditional control theory. From the perspective of time sequence
mechanism, the driving direction of causes and effects can be either forward or backward, presenting time inconsistency
and non-causality/time inversion. The objective of control is to reduce the probability of unpredictable(adverse) effects
and increase the probability of predictable(good) effects, under the influence of the uncontrollable(external) causes, via
alternating the controllable(internal) causes.
Keywords: cause-effect control;mixed driven;time inversion;generalized controllability and observability;
compensatability/estimatability;attenuatability;non-causality
0 引 言
因果律和因果论是一个重要的哲学概念, 其思想
涉及到事物之间所具有的因果联系
[1]
. 自然科学的任
务是发现自然界中事物之间的联系, 进而描述联系、
理解联系、分析联系, 最终运用联系. 其中, 控制科学
的研究范畴是发现被控对象、环境因素和任务目标
的数量描述和表征方法, 建立其关联关系、影响机理
和评价指标, 进而确定并施加控制的作用, 以使被控
对象在所处环境下完成任务目标
[2-4]
. 从哲学意义上
看, 控制科学是一种典型的认识世界、改造世界的科
学,如何认识和表达“因”、“体”和“果”,如何通过
向“体”施加“因”, 从而改变“果”,是控制科学的基
收稿日期: 2017-11-04;修回日期: 2017-12-17.
作者简介: 郭雷 (1966−), 男, 教授, 博士生导师, 从事鲁棒控制及抗干扰控制等研究;王成红 (1955−), 男, 研究员, 博
士, 从事控制理论和系统可靠性理论等研究.
†
通讯作者. E-mail: lguo@buaa.edu.cn