叢書序

自動控制、智能控制、智慧控制是相對AI控制技術(shù)的普遍話題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用，這已是公認(rèn)的事實(shí)。

在控制技術(shù)中離不開將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測（遙測）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

所謂信息，一般可理解為消息或知識，在自然科學(xué)中，信息是對這些物理對象的狀態(tài)或特性的反映。信息是物理現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。而信號則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號是物理性的，并且隨時間而變化，這是信號的本質(zhì)所在。

一般說來，傳輸信息的載體被稱為信號，信息蘊(yùn)涵在信號中。例如，在無線電通信中，電磁波信號承載著各種各樣的信息。所以信號是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過程，在數(shù)學(xué)上，信號可以表示為關(guān)于一個或幾個獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時間或空間變化的圖形。實(shí)際的信號中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號，以提取所研究對象的有關(guān)信息。

為達(dá)到以上目的，必須將原始信息進(jìn)行必要的處理再轉(zhuǎn)換成信號。諸如信息的獲得，將無效信息進(jìn)行過濾，將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘枺蚍糯鬄楸匾碾娖叫盘枺换驅(qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”較高頻率的信號；或?yàn)榱藵M足傳輸，特別是遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊螅瑢⒃寄M信息進(jìn)行數(shù)字化處理，使其成為數(shù)字信號等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”——信息的收集與調(diào)制。

然后，將調(diào)制后的信號置于適用的、所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號傳輸至信宿端——乙地。當(dāng)然，調(diào)制后的信號在傳輸過程中由于受到傳輸線路阻抗的作用，使信號衰減；或受到外界信號的干擾而使信號畸變，則需要在經(jīng)過一段傳輸距離后，進(jìn)行必要的信號放大和（或）信號波形整形，即加入所謂的“再生中繼器”，對信號進(jìn)行整理。

在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來的信號后，一般都需要進(jìn)行必要的“預(yù)處理”——信號的放大或（和）波形整形，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”，即，將高頻信號或數(shù)字信號還原成原始信息。將原始信息通過揚(yáng)聲器（還原的音頻信號）、顯示器（還原的圖像或視頻信號）、打印（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。

本套叢書就是對智能控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場合及其優(yōu)勢和不足等問題進(jìn)行討論和分析。

智能控制系統(tǒng)的主要部分在于：原始信息的采集和有效信息的獲取——“傳感器”，也被稱作“人類五官的延伸”；將原始信息轉(zhuǎn)換成傳輸線路要求的信號形式——“調(diào)制器”，也是門類最多、計(jì)算較為復(fù)雜的部分；傳輸線路技術(shù)——諸如，有線通信的“載波通信線路技術(shù)”“電力載波通信線路技術(shù)”“光纖通信線路技術(shù)”，無線通信的“微波通信技術(shù)”“可見光通信技術(shù)”及近距離、小容量的“微信通信技術(shù)”“藍(lán)牙通信技術(shù)”等。還包括未來的通信技術(shù)——“量子通信技術(shù)”等，對其基本原理、基本結(jié)構(gòu)、主要優(yōu)缺點(diǎn)、適用場合及整體信息智能控制系統(tǒng)做一些基礎(chǔ)性、實(shí)用性的技術(shù)介紹。

對于信息接收端，主要工作在于對調(diào)制后的信號進(jìn)行“解調(diào)”，當(dāng)然包括對接收到的調(diào)制信號的預(yù)處理，并按照信號的最終控制目的，將信號逆向轉(zhuǎn)換成需要的信息，使之達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)和智能控制的目的。

本套叢書則沿著“有效信息的取得”“有效信息的調(diào)制”“調(diào)制信號的傳輸”“調(diào)制信號的解調(diào)”及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開，對比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。

本套叢書分為4本，包括《傳感技術(shù)與智能傳感器的應(yīng)用》《信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)》《信息的傳輸與通信技術(shù)》和《智能控制技術(shù)及其應(yīng)用》。

本套叢書對于現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)不能說是“面面俱到”，但基本技術(shù)鏈條比較齊全，涉及面也比較廣，但也很可能掛一漏十。書中的主要舉例都是作者在近30多年的實(shí)踐中，通過學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、制造、使用，得到驗(yàn)證的智能控制范例。可以將本套叢書用于對智能控制基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，作為基本智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考。本套叢書雖然經(jīng)歷了10多年的知識積累，但仍然覺得時間倉促，加之水平有限，錯誤與疏漏之處再所難免，懇請讀者批評指正。

蘇遵惠

2024年5月于深圳