交通系统绪论

交通系统分析目标了解描述交通供需关系、土地利用、出行行为、需求预测、交通流、网络分析等的系统分析模型及应用了解用于交通系统分析的系统工程方法、统计方法、仿真工具，为交通规划、设计、政策制定工作提供定性及定量的研究工具具体交通系统分析：公交、物流、ITS等参考书.Ortuzar,J.deDiosandL.G.Willumsen(2001).ModellingTransport,ThirdEdition,Wiley(OW).2.GouliasK.G.(2003)TransportationSystemsPlanning,CRCPress(KG)3.HCM手册4.Otherresearcharticlesonasneededbasis

第一讲绪论第二讲交通与土地利用关系第三讲出行者行为分析及需求模型第四讲交通流分析第五讲网络分析技术（路径优选技术及网络流量平衡分析）第六讲交通系统评价方法（拥挤评价、可达性评价、经济评价、仿真评价、综合评价）第七讲城市交通需求管理第八讲交通安全分析第九至十一讲讨论第十而周考试第一章绪论交通系统概念交通系统面临问题交通供需分析交通系统几点认识交通系统分析的流程软、硬系统工程方法论交通系统概念交通系统人\车\路交通法规环境交通系统的作用把人(货)在预期的时间运送到预期的目的地完成某项活动面临问题效率：机动性、可达性、可靠性安全：可持续：资源、环境；人性化不仅发达国家，还是发展中国家都面临越来越严重的交通问题。交通拥挤、延误、事故及环境问题是当前各国家所面的问题，而未来还将面临能源短缺的问题。经济的快速的增长时的机动车大量增加，远远超过了交通基础设施的供给能力。长期的对交通设施建设投资不过，造成交通基础设施短缺。供需的矛盾使得交通系统十分脆弱。这些问题短期内不可能消除。如何解决以上问题并实现交通系统功能?硬币的两面交通规划与交通工程基础：系统分析因为资源的有限，有必要进行审慎的交通系统分析及规划设计，使得投资及负面影响最小。交通分分析面面临的的新问问题由于电电子计计算机机及计计算技技术的的发展展，交交通问问题分分析及及规划划技术术自上上世纪纪80年代代以来来，经经历了了大的的变革革。21世世纪我我们不不仅依依然面面临拥拥挤、、污染染、事事故等等问题题，而而且由由于道道路资资源的的有限限，人人的出出行行行为日日趋多多样化化，交交通问问题更更为复复杂。。而中中国作作为发发展中中国家家，还还面临临基本本道路路设施施缺乏乏、路路网结结构不不合理理、资资金缺缺乏、、快速速的城城市化化、高高公交交需求求、低低收入入人口口较多多，缺缺乏可可靠的的数据据资源源及数数量的的交通通工程程及规规划人人员等等问题题。我们所所需解解决的的构建什什么样样的城城市道道路网网络，，如何何引导导城市市用地地开发发发展什什么样样的交交通方方式，，满足足交通通需求求的增增长，，促进进社会会经济济的发发展如何合合理的的交通通设计计、管管理与与控制制，使使交通通系统统更加加高效效、安安全、、人性性化供需分分析及及供需需平衡衡调节节手段段交通问问题大大多是是因供供需矛矛盾引引起的的供需平平衡影影响因因素及及调节节手段段供给与与需求求交通需需求特特性交通需需求随随时段段、工工作日日与否否、出出行目目的、、货运运种类类等的的不同同而不不同。。交通通服务务必须须针对对不同同的需需求而而提供供。交交通服服务具具有可可量化化及差差异性性的特特点。。交通通需求求的这这些特特性造造成预预测的的困难难。交通需需求是是一种种派生生需求求。人人们出出行是是为了了到目目的地地满足足一种种需要要或实实现一一个活活动（（工作作、休休闲及及医疗疗等））。货货物运运输更更是如如此。。一个个好的的交通通系统统为完完成这这些需需要提提供了了更广广泛的的机会会。而而严重重拥挤挤或连连通差差的系系统限限制了了选择择的机机会，，进而而限制制了经经济及及社会会的发发展。。交通需需求的的发生生是跨跨越空空间的的。正正是这这些活活动地地点的的空间间分布布产生生了交交通需需求。。即使使用很很集聚聚的分分析，，交通通问题题也很很少不不考虑虑空间间分布布。大大多数数情况况下，，直接接的空空间处处理不不可避避免的的。常常用的的办法法是将将研究究区域域进行行小区区划分分并标标号。。然后后借助助计算算机进进行分分析。。不同同区域域的出出行分分析及及OD对分分布的的分析析是交交通系系统分分析的的一项项基本本内容容。需求的的这种种特性性会产产生不不协调调的问问题，，进而而严重重影响响供需需的平平衡。。比如如在城城市的的某些些地区区出租租很难难打到到，而而其他他地方方出租租车则则会争争夺客客源。。另一一方面面，人人口及及经济济在某某交通通走廊廊上的的集聚聚会导导致高高质量量的大大容量量快速速公交交的修修建，，人口口分布布较散散的地地区则则很难难做到到。交通需求具具有很强的的动态特性性。大量的的交通需求求集中在一一天中的若若干时段，，特别是城城市的拥挤挤区域拥挤挤往往在高高峰时间发发生。这种种交通需求求的时变特特性使得它它很难被分分析及预测测。交通系系统可能能能应对一个个地区的平平均交通需需求，但在在高峰时间间可能会瘫瘫痪。许多技术试试图对需求求消峰填谷谷，减小峰峰值，如采采用可变工工作时间，，高峰收费费等措施，，然而高峰峰及非高峰峰的需求差差异仍然是是交通系统统分析及规规划中的一一个中心问问题。交通供给的的特性交通供给的的第一个最最显著的特特性是它不不能被储存存。比如说说，不能将将需求在低低峰时的供供给存起来来在高峰时时使用。因因此交通供供给是一个个服务而非非一种产品品。一个交通服服务必须在在建成时就就必须使用用，否则效效益将会丧丧失。因此此应尽量准准确的预测测需求以使使得交通供供给尽可能能地发挥作作用。许多交通系系统的特性性来自于他他的服务本本质。交通通系统很多多都包括固固定资产-交通基础础设施及流流动的车辆辆。他们与与各种交通通规则一起起构成了交交通系统，，共同完成成了人与物物的移动。。除大多数铁铁路系统外外，交通基基础设施及及车辆并非非由一家公公司或某一一个人所拥拥有。交通通基础设施施的建设者者及最终服服务的提供供者的分离离导致了各各政府机构构（中央及及地方），，建筑商、、投资商、、运营者、、出行者、、货运者及及一般公众众之间存在在着错综复复杂的关系系。后者在在交通系统统供应方面面扮演着多多重角色：：通常是新新交通项目目影响的居居民。也可可能是想畅畅通无阻的的驾车出行行者。或寻寻求改进可可达性以提提高就业机机会的的失失业者。从供给的角角度出发，，交通基础础设施的提提供十分重重要。为满满足逐步增增加的交通通需求，交交通基础设设施的供给给应随需求求而不断调调整，但不不一定同步步。一般来来讲，交通通基础设施施建设投资资大，建设设周期长，，相比需求求可适当超超前。但应应避免在投投资早期进进行造价高高昂的设施施。设施的建设设者及最终终服务的提提供者的分分离也造成成了系统经经济分析的的复杂性。。开始的时时候，并非非所有的出出行者或货货运者总能能认识到给给他们提供供的交通服服务的总费费用。比如如说，道路路使用收费费，很少能能直接执行行，即使执执行，收取取的费用往往往也并不不包括拥挤挤费用及其其他外部影影响费用，，如高速公公路收费仅仅仅为收回回建设成本本及运营成成本。燃油油税及车船船税仅仅是是对交通基基础设施的的近似收费费。最接近近实际费用用的是拥挤挤收费措施施。交通系统是是国家福利利很重要的的部分。如如果利用交交通基础设设施的人们们不能感受受到他们的的出行选择择所耗资源源或真实成成本，可能能会产生低低效的供需需平衡。免免费的稀有有资源会被被浪费，而而其他富足足但收费的的资源却不不被使用。。事实上，，若道路占占用所征收收的钱低于于实际价值值，难以保保障资源的的合理分配配。仅对小小汽车每年年征收税收收会影响其其买小汽车车的决策，，但不会影影响其使用用。价格扭曲的的另一个反反映是提供供某项交通通服务时会会产生副作作用，如事事故、污染染、环境恶恶化等，但但这些影响响很少被交交通服务享享受者所感感受，因而而也很少为为此买单。。对这些费费用的正确确认识有助助于更好的的决策并促促进交通需需求在不同同交通方式式间的合理理分配。交通供应的的另一个问问题是拥挤挤，这个词词很难定义义，往往在在小城市认认为是拥堵堵的状态在在北京上海海等大城市市却被视为为基本畅通通。拥挤发发生在需求求超过交通通设施的通通行能力时时，在这种种情况下增增加一辆车车会增加其其他车辆的的延误。这这种延误随随着拥挤程程度的增加加而越加严严重。这是拥挤的的外部费用用，可有被被人感受到到，但造成成延误加剧剧的司机本本身却感受受不到。这这就是道路路拥挤收费费试图体现现的，目的的是帮助个个人更理性性地决策。。平衡与稳定定需求费用是是什么？普遍意义：：人们为了了某种服务务而付出的的代价（意意愿）。影响出行选选择的一切切因素:价价格、时时间（考虑虑时间价值值）、舒舒适程程度、便利利程度等方方面；以上因素最最终可以用用货币价值值来衡量；；并表现为为一种“普普遍意义上上的成本””；大部分重要要的因素是是与时间、、价格相关关的。提供服务相相应付出的的成本(价价值)?以上二者达达到的均衡衡状态理性与感知知交通供给的的费用时间特性均衡如何实实现？无论信息情情况如何，，假设出行行者能做出出合理的行行为；合理行为→→网络均衡衡？完全的均衡衡不可能实实现，现实实中只能通通过外部因因素的调整整不断接近近均衡状态态。系统均衡与与用户均衡衡影响供需平平衡关系的的系统因素素影响交通系系统供需平平衡的系统统因素：交通基础设设施（路网网等）交通管理系系统（如管管理规则、、控制策略略等）各种交通模模式及其运运营者考虑到在交交通管理系系统M下，，网络流量量V，及其其上个各种种交通流的的速度S，，交通容量量Q。通常常速度可用用下式表达达：S=f{Q,V,M}速度可视为为服务水平平的更通常常的指数。。服务水平平更全面的的反映是用用速度、运运行时间、、等待及步步行时间及及费用的组组合。管理系统通通常包括针针对各种交交通方式的的一系列的的规则、控控制策略等等。通行能能力与管理理系统M及及投资水平平I有关，，即Q=f{I,M}（（1）管理系统也也可在效率率（公交））、环境及及平等（对对行人的考考虑）的基基础上用于于交通设施施容量的再再分配，产产生Q’及及对某类用用户用户的的优先权。。在货物及服服务方面，，人们认为为需求水平平依赖于交交通系统的的服务水平平，，也与与活动A在在空间的分分布有关：：D=f{S,A}（（2）（1.2））(1.3)相结合合，对一个个固定的活活动系统而而言，人们们会在供需需之间需找找到平衡点点。但活动动系统本身身可能会随随着服务水水平的时空空变化而变变化。因此此，人们会会有两个不不同的平衡衡点：短期期及长期的的平衡点。。交通规划划的任务是是预测并管管理这些平平衡点随时时间的演变变。使得社社会效益最最大化。这这不是一个个简单的任任务，对这这些平衡点点建模有助助于更好地地理解这种种演变，并并有助于交交通管理策策略M及投投资计划I的发展及及实施。交通系统几几点认识交通系统是是动态变化化的交通系统演演化是可控控的1+1〉2各措施及部部门需协同同作用恶性循环/良性循环环？交通系统演演化是可控控的1+1〉2这是一种思思维方法，，是“积少少成多，滴滴水石穿””的意思。。缓解城市市交通拥堵堵要采取各各种对策和和各种措施施，这些对对策都会对对缓解城市市交通拥堵堵起作用，，都会有贡贡献，可能能单个对策策或措施贡贡献不大，，但是把它它们相加起起来就是一一个大数，，这就叫1+1〉2。。就是说，，对于缓解解交通拥堵堵，我们不能指指望一两条条对策就能能达到目的的。缓解交通拥拥堵提高通通行能力的的效果估算算（其中“良良”或“小小”是指这这种措施的的效果是一一个慢过程程，将来很很大）协同作用因为城市交交通问题是是一个极其其复杂的巨巨大的社会会系统工程程，缓解城城市交通拥拥堵的对策策和措施很很多，不能能单靠某个个人、某个个部门，要要全社会上上下动员起起来才能解解决，政府府决策部门门、规划设设计部门、、管理部门门及其相关关部门还有有交通参与与者各定其其位、各负负其责、各各尽所能，，其最终效效果是各得得其所。只只有这样，，城市交通通拥堵的缓缓解一定会会大有希望望。交通系统分分析的流程程系统分析的的基本概念念所谓系统分分析，是指指从系统的的角度出发发，对需要要改进的现现有系统或或准备建立立的新系统统进行定性性和定量的的理论分析析或实验研研究，从而而完成系统统目的的重重申、系统统结构的分分析、系统统性能的估估计、系统统效益的评评价、系统统和环境相相互影响的的分析以及及系统发展展的预测，，为系统综综合、系统统规划设计计、系统协协调、系统统优化控制制和系统管管理提供理理论和实验验依据。系统分析要要素①问题②目的及目目标③方案④模型（结结构、数学学、仿真））⑤评价⑥决策者系统分析程程序认识问题探寻目标综合方案模型化优化或仿真分析系统评价决策（分析）NY初步SA规范分析综合分析系统分析程序SA程序图图是SA的的一般过程程，也为全全课程提供供了基本的的逻辑框架架，因而十十分重要。。在对其理理解和应用用上应注意意以下各点点：①重视做好好初步SA.5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做做好这段工工作的基本本线索。②在规范分分析中一般般需（或尽尽可应）建建立结构模模型、数学学模型或仿仿真模型。。系统分析程序③每段结束束后系统方方案的变化化轨迹是：：可行方案案→非劣方方案→经排排序的非劣劣方案（或或称选择性性方案）。。④环境分析析贯穿SA全过程，，在SA中中是十分重重要和必不不可少的。。⑤在管理应应用SA过过程中，并并不一定要要（或能））遍历并完完成每一个个具体过程程。系统分析的的特点（1）问题题导向（2）以整整体为目标标（3）多方方案模型分分析和选优优（4）定量量分析与定定性分析相相结合（5）多次次反复进行行系统分析的的原则外部条件与与内部条件件相结合当前利益与与长远利益益相结合局部利益与与整体利益益相结合定量分析与与定性分析析相结合系统工程方方法及在交交通中的应应用系统工程的的方法硬系统方法法论软系统方法法论硬系统方法法论霍尔三维结结构A.D.Hall1969系统工程活活动矩阵：T-L知识维（K）运筹学控制论社会科学工程技术……逻辑维（L）规划阶段设计阶段分析阶段运筹阶段实施阶段运行阶段更新阶段时间维(T)摆明问题系统设计方案综合模型化实施计划决策最优化软系统方法法论切克兰德方方法论问题及其环境的识别与表达建立概念模型(目标系统概念化)根底定义比较寻求改善途径选择设计实施评估.两种方法论论的比较(?)相同点：问题导向向；注重程程序及阶段段；…不同点：(研究对象象或应用领领域、基本本方法、核心内容或或关键点、、反馈机制制、…)所谓硬系统统一般是偏偏工程、物物理型的，，它们的机机理比较明明显，因而而比较容易易用数学模模型来表述述，有较好好的定量方方法可以计计算出系统统的行为和和最优解。。所谓“软软系统”一一般是偏社社会、经济济型的，它它们的机理理往往并不不清楚，较较难完全用用数学模型型来表述，，而常用定定量与定性性相结合的的方法来处处理问题。。在20世纪纪50年代代到60年年代末，由由于定量方方法的发展展和电子计计算机的广广泛应用，，使不少社社会经济问问题和管理理问题有了了科学计算算的具体方方法，并可可以具体求求出它的最最优解决方方案，极大大地推动了了运筹学和和系统工程程的发展。。但是到20世纪70年代中中期，一些些有远见的的学者感觉觉到“过分分定量化””、“过分分数学化””会给运筹筹学、系统统工程的应应用带来副副作用，有有些人满足足于数学公公式的推导导本身，而而忽视了最最有生命力力的源泉———实际问问题本身。。基于过分定定量化、过过分数学化化的模型难难以解决一一些社会实实际问题，，许多学者者开始了反反思。到20世纪80年代，，在美、英英出现了一一批新的系系统方法论论，他们的的共同特点点是偏软，，大多没有有数学模型型，而强调调思考方法法、工作过过程和人的的参与等。。Checkland在在他他的的著著作作《《软软系系统统方方法法论论》》一一书书中中，，基基于于系系统统的的目目标标、、结结构构、、机机理理特特征征，，将将系系统统分分为为两两种种，，即即目目标标明明确确、、结结构构清清晰晰、、机机理理清清楚楚、、可可用用数数学学模模型型表表达达的的硬硬系系统统，，和和目目标标不不明明确确、、结结构构不不良良、、机机理理不不清清楚楚、、难难以以应应用用数数学学模模型型表表达达、、偏偏社社会会、、经经济济、、文文化化、、生生物物的的软软系系统统RANDCorporation的的系系统统分分析析方方法法被被采采用用的的条条件件1））至至少少有有一一个个要要被被达达到到的的目目标标2））实实现现目目标标有有若若干干种种方方法法或或途途径径3））每每个个系系统统都都需需耗耗费费资资源源或或成成本本4））数数学学模模型型表表明明目目标标、、可可选选的的方方法法、、环环境境及及资资源源相相互互依依赖赖5））有有一一个个与与目目标标及及成成本本或或资资源源相相关关的的参参数数可可用用于于选选择择最最佳佳的的方方案案。。“硬”系统“软”系统运筹学系统分析系统工程系统动力学(硬系统方法)社会系统设计战略假设表面化与检验社会系统科学软系统方法论(软系统方法)表2－3软系系统统与与硬硬系系统统的的对对比比交通通规规划划的的发发展展始于于1950年年芝芝加加哥哥，，底底特特律律及及其其他他城城市市1950年年到到1960年年计计算算机机的的发发展展有有利利于于大大型型数数据据的的处处理理推推动动了了交交通通规规划划的的发发展展大型型模模型型应应用用于于Pittsburgh,SanFranciscoandthePenn-JerseyCorridorintheUS(Klosterman1994)andforLondonandtheWestMidlandsintheUK(Atkins1977).私人人咨咨询询公公司司兴兴起起上世世纪纪60年年代代后后期期，，硬硬系系统统方方法法论论较较为为普普遍遍。。规划划一一般般采采取取的的框框架架：：对观观察察到到的的交交通通现现象象进进行行解解析析（（如如重重力力模模型型））用硬硬系系统统方方法法论论对对交交通通系系统统进进行行概概念念化化理性性的的规规划划方方法法利用用计计算算工工具具去去实实施施这这些些规规划划理智智的的选选择择（（规规划划过过程程））利用用系系统统方方法法进进行行理理性性规规划划以以弥弥补补科科学学方方法法的的缺缺点点的的原原因因在在于于：：尽管管科科学学在在物物理理化化学学方方面面取取得得了了长长足足的的发发展展，，但但在在心心理理学学方方面面却却未未取取得得重重大大进进展展。。尤尤其其在在涉涉及及人人的的学学科科如如社社会会学学及及政政治治学学上上，，采采用用一一般般的的科科学学方方法法被被证证明明难难以以奏奏效效。。四阶阶段段法法出出行行者者的的选选择择过过于于理理性性，，事事实实上上，，目目前前城城市市出出行行越越来来越越复复杂杂，，多多样样化化，，因因此此有有必必要要采采取取软软规规划划方方法法上世世纪纪70年年代代后后期期，，城城市市交交通通规规划划开开始始同同时时从从技技术术及及政政治治的的角角度度系系统统看看问问题题。。并并寻寻求求满满意意解解。。交通通规规划划目目前前共共识识交通通规规划划是是城城市市交交通通问问题题的的一一部部分分，，需需要要在在各各级级政政府府层层面面考考虑虑。。多模模式式的的整整合合及及无无缝缝化化连连接接是是重重要要的的满足足所所有有的的交交通通需需求求是是不不可可能能的的交通通不不仅仅仅仅是是简简单单的的技技术术问问题题，，它它还还需需要要有有对对人人的的行行为为及及出出行行动动机机的的更更深深理理解解不同同的的交交通通重重要要性性不不同同。。有有些些交交通通是是必必要要的的，，需需要要赋赋予予较较高高的的优优先先级级规划划师师与与模模型型师师（（依依赖赖于于计计算算机机））的的区区别别预测测及及供供给给越越来来越越受受到到批批判判。。但但目目前前没没有有成成熟熟的的可可替替代代的的规规划划方方法法应有有一一个个新新的的规规划划评评价价方方法法系统统理理论论在在交交通通系系统统中中的的应应用用从系系统统思思想想发发展展到到(一一般般)系系统统论论、、控控制制论论、、信信息息论论等等系系统统理理论论，，是是和和近近代代、、现现代代科科学学技技术术的的兴兴起起与与发发展展紧紧密密联联系系、、到到20世世纪纪初初中中叶叶才才实实现现的的。。老三三论论：：形形成成于于20世世纪纪40年年代代一般般系系统统论论、、控控制制论论和和信信息息论论新三三论论：：形形成成于于20世世纪纪70年年代代耗散散结结构构理理论论、、协协同同论论和和突突变变论论系统统论论或或狭狭义义的的一一般般系系统统论论，，是是研研究究系系统统的的模模式式、、原原则则和和规规律律，，并并对对其其功功能能进进行行数数学学描描述述的的理理论论。。其其代代表表人人物物为为奥奥地地利利理理论论生生物物学学家家贝贝塔塔朗朗菲菲。。控制论是研研究各类系系统的控制制和调节的的一般规律律的综合性性理论，““信息”与与“控制””等是其核核心概念。。它是继一一般系统论论之后，由由数学家维维纳在20世纪40年代创立立的。信息论是研研究信息的的提取、变变换、存储储和流通等等特点和规规律的理论论。一般系统论论的基本观观点系统的整体体性系统的开放放性系统的动态态相关性系统的层次次等级性控制论的产产生与发展展维纳于1948年出出版了《控控制论》一一书，他对对控制论的的定义是：：“关于动动物和机器器中控制和和通信的科科学。”明明确地指明明这门新科科学既突破破了动物和和机器地界界限，又突突破了控制制工程与通通信工程地地学科界限限。因而维维纳的控制制论阐述着着两个根本本观念：①一切有有生命、无无生命系统统都是信息息系统。控控制的过程程也可以说说是信息运运动的过程程。无论是是机器还是是生物，在在构成控制制系统的前前提下，都都存在着对对信息进行行接收、存存取和加工工的过程。。②一切有有生命、无无生命系统统都是控制制系统。一一个系统，，一定有它它的特定输输出功能，，而要具有有这种输出出功能，必必须有相应应的一套控控制机制。。控制必须须要有目标标，没有目目标，则无无所谓控制制。通过一一系列有目目的的行为为及反馈使使系统受到到控制。人们根据维维纳的定义义形成的比比较公认的的看法是：：“控制论论是以研究究各种系统统共同存在在的控制规规律为对象象的一门科科学。”钱学森认为为其是二十十世纪上半半叶最伟大大的三项理理论（相对对论、量子子论、控制制论）之一一。控制论的发发展已大致致经历了三三个时期。。从40年年代末到50年代是是第一个时时期，即经经典控制理理论时期。。在这一时时期，主要要的研究对对象是单因因素控制系系统，重点点是反馈控控制，借以以实现的工工具是各种种各样的自自动调节器器、伺服机机构及其有有关的电子子设备，着着重解决单单机自动化化和局部自自动化问题题。如用自自动调节器器来控制锅锅炉水位，，用伺服机机构使雷达达自动跟踪踪目标，控控制火炮自自动瞄准等等。但是这这些都是单单变量自动动控制，只只解决单输输入与单输输出系统的的控制问题题，在应用用上有一定定局限性。。控制论发展展的第二个个时期为60年代，，即现代控控制理论时时期。随着着导弹系统统、人造卫卫星、航天天系统等科科学技术的的迅速发展展，提出了了多输入、、多输出、、高精度和和参数时变变系统的分分析和设计计问题，以以往经典控控制论已不不能满足需需要了。因因而这一时时期，控制制论的主要要研究对象象就成了多多因素控制制系统，研研究重点是是“最优控控制”，研研究借助的的工具是电电子计算机机。美国科科学家卡尔尔曼（Kalman）等人将将量子力学学等内容引引入到了控控制论中，，扩展了经经典控制论论的内容，，将控制论论从“经典典控制论””推向“现现代控制理理论”，从从单变量的的自动调节节发展到多多变量的最最优控制。。进入70年年代以后，，是大系统统控制理论论时期。在在这一时期期，主要研研究对象是是因素众多多的大系统统，重点是是大系统多多级递阶控控制，借助助的工具是是电子计算算机联机和和智能机器器，应用领领域主要为为社会系统统、经济系系统、生态态系统、管管理系统、、环境系统统等。这些些大系统是是大规模复复杂系统，，其规模庞庞大、结构构复杂、环环节数量大大或层次较较多，其间间关系错综综复杂，影影响因素众众多，并常常带有随机机性质的系系统。研究究大系统的的结构方案案、稳定性性、最优化化、建立模模型的模型型简化等问问题成为大大系统理论论。分解与与协调的方方法是大系系统优化的的基本方法法。控制论研究究的重点是是带有反馈馈回路的闭闭环控制系系统，并不不是任意的的控制系统统。控制论论首要的观观点是反馈馈，从反馈馈的观点看看，反馈（（负反馈））就是控制制的调节行行为，因而而多把控制制论系统局局限于带反反馈回路的的闭环控制制系统。控控制论的另另一个重要要观点是信信息。从信信息的观点点出发，可可以认为控控制论所说说的反馈是是指信息反反馈。因而而控制论系系统是通过过信息的传传输、变换换和反馈来来实现自动动调节的控控制系统。。

输入偏差控制输出反馈施控器受控器检测器比较器环境耗散结构理理论简介1969年年比利时物物理学家普普利高津（（I•Prigogine）对非平平衡态不可可逆过程的的研究提出出了一种学学说：一个个远离平衡衡态（平衡衡态时熵最最大）的开开放系统（（不管是力力学、物理理化学的，，还是生命命的），在在外界条件件发生变化化达到一定定阈值时，，量变可以以发生质变变（由无序序到有序的的突变）。。突变后形形成的有序序状态称耗耗散结构。。如贝纳德德流就是一一种耗散结结构。有序序的耗散结结构与平衡衡结构不同同，平衡结结构虽稳定定有序，但但是一种““死”结构构，它不需需要靠外界界供应物质质、能量来来维持。而而稳定有序序的耗散结结构是一种种“活”结结构，它要要不断同外外界交换物物质、能量量来维持其其有序状态态。正是因因为它要通通过这种有有序状态去去耗散物质质和能量，，所以被称称为耗散结结构。耗散散结构定量量研究描述述了无序向向有序的转转化，统一一了非生命命与生命系系统之间的的联系。协同学是七七十年代后后期由西德德理论物理理学家哈肯肯（Haken）创创立的。早早在60年年代初激光光问世时，，哈肯就积积极从事激激光理论研研究，他发发现激光呈呈现出丰富富的合作现现象，从而而得出了协协同作用的的重要概念念，但协同同学正是形形成框架是是1977年。协同同学是一种种研究各种种不同系统统在一定外外部条件下下，系统内内部各子系系统之间通通过非线性性相互作用用产生协同同效应，使使系统从混混沌无序状状态向有序序状态，从从低级有序序向高级有有序以及从从有序又转转化为混沌沌的机理和和共同规律律的理论。。它以信息息论、控制制论、耗散散结构理论论、突变论论等现代科科学理论的的新成果为为基础，同同时采用了了统计学与与动力学考考查相结合合的方法，，通过类比比，对各学学科中的从从无序到有有序的现象象建立了一一整套数学学模型和处处理方案，，从而可把把在一门学学科中所取取得的成果果、很快推推广到其它它学科类似似现象上去去。哈肯认为系系统由无序序到有序的的关键不在在平衡、非非平衡或者者离平衡态态有多远。。关键在于于组成系统统的各子系系统在一定定条件下，，它们之间间的非线性性作用、相相互协同和和合作，自自发产生有有序结构。。因此强调调了协同现现象的普遍遍性和重要要性。协同同学着重研研究系统中中各元素间间的合作，，它不仅研研究开放系系统从无序序到有序的的演化规律律，而且也也研究其从从有序到无无序的演化化规律，真真正统一了了有序与无无序。因而而协同学较较耗散结构构理论来说说有更广的的适用领域域，它把研研究从远离离平衡态的的开放系统统扩展到近近平衡态和和平衡态系系统。协同同学的出现现把非平衡衡系统的自自组织理论论推到了一一个新的发发展阶段。。协同学所阐阐述的基本本原理主要要为协同效效用原理、、支配原理理和自组织织原理。协同效用原原理即“协协同导致有有序”，系系统的有序序性是由系系统要素的的协同作用用形成的，，协同作用用是任何