“有问必答”栏目组最近收到北京理工大学辛斌博士的来信。他的问题如下：
在控制科学领域内，有些学者认为多数控制问题可以归结为优化问题，并用优化方法解决。我也赞同这种观点，因为实际的控制问题总是包含各种各样的指标要求，这就意味着优化的必要性，因此最优控制问题备受关注。在复杂系统的控制中（如电网的控制)，很多控制问题的解决还与资源的规划、分配、调度密切相关，在这种情形下优化与控制之间密切相关，但又不像最优控制中那样直接体现为优化控制（optimized control）的形式？那么，在控制系统的分析与综合中（尤其是复杂系统的控制），控制与优化之间到底是一种什么样的关系？
针对以上问题，“有问必答”组答复如下：
- 控制是达到系统运行目标的手段，而优化是求取控制与决策变量的重要工具。许多控制器设计问题可转为优化问题，其中一些优化问题有解析解，如线性系统最优控制与最小方差估计问题，而其它一些优化问题无解析解，需要靠数值算法来求取，如带约束的最优控制问题。
- 对许多复杂系统，优化也为下一层的控制提供参考输入，如空调系统和制造过程。对这些系统来说,如果将所有动态过程、资源约束、空间和时间约束等联合起来优化求解控制和决策变量将非常复杂，难以得到实时解。通常我们将问题进行分解。如空调系统涉及互相耦合的多个回路，优化技术可以应用于冷却水的温度、管道压力等设置点的优化以满足致冷要求和节省能源，而底层控制用于达到所设置的输入值。又如机器人或无人机的导航问题, 通常我们将任务分配、路径规划和无人机的跟踪控制分开。在给定的目标函数如最短飞行时间或最少能耗情况下，考虑空间约束及无人机的飞行约束，我们使用优化技术给出最优任务分配和每架无人机的最佳路径。无人机的控制问题转化为跟踪路径点（Way points）的问题。通常跟踪控制系统的设计也涉及优化问题，如最优跟踪。从这些例子中，我们可以看出优化和控制技术都是必不可少的。优化技术除用于控制器的设计，也为控制系统提供参考输入。
- 优化的应用不仅限于控制。资源分配的优化，工艺流程的优化，设备参数的优化，设计的优化，软件（代码、运行）的优化等，这些可能是离线的，或者实时性要求不高的，有时也不考虑动力学。
总之，优化是控制系统设计和运行的重要工具，但控制系统的设计还涉及其它方面，如实现系统运行的原理设计、元器件选择、建模、控制器设计、系统仿真、控制实现、系统调试等。优化的应用不仅限于控制；控制不只是需要优化算法，更需要有系统的概念、有动力学的概念。
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