變色蜥蜴的啟示

　　幼教網(wǎng)整理了關(guān)于幼兒軍事科學(xué)《變色蜥蜴的啟示》，希望對幼兒學(xué)習(xí)有所幫助，僅供參考。

　　“變色龍”，也叫“變色蜥蜴”，它能夠自動適應(yīng)周圍環(huán)境的變化，隨時(shí)把皮膚顏色變成與它所附著的物體相同的顏色(俗稱保護(hù)色)。變色龍這種難能可貴的變色本領(lǐng)具有極好的偽裝效果，通常不會為兇猛野獸識別，從而達(dá)到保護(hù)自己免受其天敵襲擊或吞食的目的。

　　我們?nèi)梭w本身也同樣具有適應(yīng)外界環(huán)境變化的巨大能力。如人的體溫，無論酷暑嚴(yán)寒，總能保持在一個(gè)相對恒定的水平上。

　　人們從生物體具有自動適應(yīng)外界環(huán)境變化的能力這種自然現(xiàn)象中受到了很大的啟發(fā)。如果人們設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)也能夠在外界條件發(fā)生變化時(shí)，仍然保持最優(yōu)運(yùn)行，豈不是美事一樁嗎?正是在這種思想支配下，人們提出了自適應(yīng)控制(AdaptiveControl)的概念。

　　前面我們已經(jīng)介紹了，反饋控制的基本思想是利用系統(tǒng)輸入(受控量)與希望值之間的偏差來控制系統(tǒng)的行為，使誤差趨近于零。但實(shí)際上，由于多數(shù)受控制對象的特性很難準(zhǔn)確掌握，內(nèi)部參數(shù)也隨環(huán)境而變化(如電阻會隨溫度變化)，外界條件會隨時(shí)波動(如電壓波動)，而且這些變化通常是無法預(yù)測的，所以，人們在對原系統(tǒng)進(jìn)行控制的過程中，該系統(tǒng)的特性實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生了不同程度的變化。事先確定的最優(yōu)控制在內(nèi)部參數(shù)和外部環(huán)境變化后，可能已不再是最優(yōu)方案了，因此只有設(shè)計(jì)一種隨內(nèi)部參數(shù)和外部環(huán)境變化而自動調(diào)整系統(tǒng)特性的控制方式，才能保證控制系統(tǒng)始終處于或接近最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，這種系統(tǒng)就是自適應(yīng)控制系統(tǒng)，具有自適應(yīng)能力的控制器叫做自適應(yīng)控制器。

　　自適應(yīng)控制的設(shè)想，最先是由考德威爾(W.1.Caldwell)于1950年提出來的。1958年美國麻省理工學(xué)院的懷特克(H.P.Whitaker)教授首先應(yīng)用自適應(yīng)控制方法設(shè)計(jì)了飛機(jī)自適應(yīng)自動駕駛儀。

　　自適應(yīng)控制系統(tǒng)的兩個(gè)基本功能是：①能夠自動檢測和分析受控對象的特性以及系統(tǒng)所處環(huán)境的變化；②能夠根據(jù)從環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)部檢測到的信息得出決策，適當(dāng)改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或參數(shù)以及控制策略，以保護(hù)系統(tǒng)在任何情況下都能穩(wěn)定和最優(yōu)運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)這兩種功能，顯然必須進(jìn)行大量的復(fù)雜計(jì)算和推斷，所以自適應(yīng)控制系統(tǒng)離不開現(xiàn)代社會的“天之驕子”——電子計(jì)算機(jī)的幫助。可以說，沒有電子計(jì)算機(jī)的參與，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制是不可能的，正如“巧婦難為無米之炊”。

　　如前所述，飛行器的控制是較早應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)的。大家知道，飛行器飛行的高度和速度會隨著高空中云層、氣流等環(huán)境的改變而發(fā)生劇烈變化，飛行器的動力學(xué)參數(shù)也會產(chǎn)生較大波動，依靠常規(guī)的反饋控制往往難以獲得令人滿意的控制精度�，F(xiàn)在，采用帶電腦的自適應(yīng)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)良好的飛行。此外，大型船舶的自動駕駛儀是自適應(yīng)控制技術(shù)成功應(yīng)用的典型范例。

　　海上航行，環(huán)境復(fù)雜，氣候多變，隨時(shí)會出現(xiàn)一些意想不到的情況，如海浪、海潮、臺風(fēng)等。采用船舶自適應(yīng)駕駛儀后，則可以克服風(fēng)、流、浪、水域深度、船舶裝載重量及其他不可預(yù)見的因素對船舶操縱性能的影響，確保船舶在各種環(huán)境條件下能量消耗最小，并安全準(zhǔn)確地航行。目前，瑞典、日本和英美等國已生產(chǎn)出許多性能良好的產(chǎn)品投放市場。由于采用這種自適應(yīng)駕駛儀后，航速可提高1%，估計(jì)每條遠(yuǎn)洋輪船可節(jié)省燃油3%，因此具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　在醫(yī)院，當(dāng)有重病患者需急診搶救時(shí)，往往要對患者進(jìn)行長時(shí)間的輸液治療，這對醫(yī)護(hù)人員是一個(gè)很重的負(fù)擔(dān)。日夜值班守護(hù)，一時(shí)疏忽就可能釀成重大事故。但如果采用自適應(yīng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，就可以日夜不間斷地監(jiān)測病人的脈搏和心電圖，及時(shí)獲得病情信息，并根據(jù)病人病情變化自動調(diào)整輸液量。這樣不但減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，還可明顯提高治療效果。

　　此外，自適應(yīng)控制技術(shù)還廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油勘探與開發(fā)、資源分配、宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控等各個(gè)部門。

　　自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，將走向所謂“自學(xué)習(xí)”、“自組織”和“智能控制”系統(tǒng)。這些系統(tǒng)除具備一般自適應(yīng)功能外，還能夠自動記憶本系統(tǒng)過去的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，回憶過去曾經(jīng)發(fā)生的情況，并基于這些信息改進(jìn)系統(tǒng)的自適應(yīng)功能�；蛟S在不遠(yuǎn)的將來，通過讀者朋友們的辛勤勞動和創(chuàng)造，在自動控制領(lǐng)域內(nèi)將產(chǎn)生更加驚人的突破。

 

　　相關(guān)推薦：

小升初試題、期中期末題、小學(xué)奧數(shù)題

盡在奧數(shù)網(wǎng)公眾號

　　 歡迎使用手機(jī)、平板等移動設(shè)備訪問幼教網(wǎng)，幼兒教育我們一路陪伴同行！>>點(diǎn)擊查看