信息流的方向和构架：理解控制在系统中的角色

监视和控制都依赖于从过程（或传感器）中提取出的信息，控制单元将信息传递至系统中，将决定过程下一步所要采取的行为（或通过执行机构）。因果性决定了信息流的方向。

信息流的基本构架是串联和闭环。到目前为止，我们只讨论了简单的互联系统：简单的串联系统、简单的闭环系统或者像两自由控制结构的含有反馈环的串联系统。同时，由于子系统间决定因果性是很简单的，所以信息流理解起来也是很简单的。

然而，对于复杂的自然系统或者工程系统，区分信息流就不那么简单了。尽管如此，因果性仍然能通过对动力学的理解推断出来。另外，当互联系统的拓扑结构变得凌乱，例如有许多闭环和串联关系交互在一起，跟踪控制信息的轨迹就变成了主要的方式。原则就是分步解决。首先，辨认每个互联的信息流向：什么是因，什么是果（即使这项工作由于子系统很难与其他系统分离变得很艰难）。然后，通过运用方框图，分别研究关联或者闭环的子系统。回路将被考虑成一个简单的单元。通过这种方法，可以建立系统的层级，直到我们获得外部的信号、独立的输入以及被测量的输出。最后，我们能够分析系统中任何一个子系统的层级，进而建立对系统全局行为的理解。

如图8-3所示是一个非常典型的信号流图。信息的主要流动方向就是从操作变量到数据采集系统的测量。过程产生的信号提供给了关于系统响应的信息，这些信息受到外部扰动的影响，然后被分析处理，最终被提交给控制器，操作员决定系统下一步该如何进行。

如图8-3所示可以推广到描述国家经济的运行方式。经营者对市场信息的采集决定了货币的价格（利率），另一方面价格也影响着经济。这里面的重要数据，如交易平衡、负债水平和失业条件使经营者做出更长远的决定。(www.xing528.com)

图8-3 信号流图

对于分布控制系统，信息流向变得更加复杂。因为分布式系统由许多相联系的子系统组成，各子系统具有不同的动态特性，运行在不同的时间尺度。对信息流的理解将对了解控制在系统中的角色起到重要的作用。