自动控制的历程和发展

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：第二次世界大战期间，飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统的研制成功大大地推进了自动控制理论的发展。如果说，在第二次世界大战前，控制系统设计在很大程度上凭借着工程人员的直觉，是一种“试凑性”的实证性发明，那么，从20世纪40年代起，随着数学和分析方法的推广，控制工程逐步发展成为一门工程学科。目前，自动控制理论已日臻完善，并得到了广泛的应用。

反馈控制系统的设计与研究有着悠久的历史。现今公认的最早的反馈控制实例是在公元前250年左右在古希腊出现的浮子阀门调节装置（floatvalveregulator），用于控制水位。近代最早的温度控制装置是荷兰化学家和机械学家CornelisDrebbel（1572—1633）发明的，用于控制熔炉保持恒温。

人们普遍认为，最早应用于工业过程的自动反馈控制装置是JamesWatt于1789年发明的飞球调节器（flyballgovernor），用来控制蒸汽机的转速。这是自动化发展的前奏。当蒸汽机带动轴旋转时，由于离心力的作用，两个球向外旋转。当转速增加时，离心力随之增加，力通过杠杆机构转换成阀门的线性运动，减小阀门的并度，通过阀门的蒸汽流量减小。此时导致输入能量的降低而使发动机减速。球的转速降低，离心力减小，又会使阀门开度增加。最终，发动机达到一个平衡状态。

1868年，麦克斯威尔（J.C.Maxwel）用微分方程建立了蒸汽机的调节器数学模型，发展了与控制理论相关的数学理论，从而开始了自动控制理论的研究。第二次世界大战之前，美国的伯德（Bode）、奈奎斯特（Nyquest）和布莱克（Black）等人在贝尔验室对电话系统和电子反馈放大器所进行的研究，被认为是促进反馈系统应用研究的主要动力。同时，苏联科学家在控制理论上进行了深入的探讨。

第二次世界大战期间，飞机自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达天线控制系统的研制成功大大地推进了自动控制理论的发展。如果说，在第二次世界大战前，控制系统设计在很大程度上凭借着工程人员的直觉，是一种“试凑性”的实证性发明，那么，从20世纪40年代起，随着数学和分析方法的推广，控制工程逐步发展成为一门工程学科。

20世纪50年代，控制理论的重点是平面法，在这一时期，根轨迹法的应用占主导地位。到20世纪80年代，逐步采用数字计算机作为控制器部件。随着宇航技术的发展，自动控制理论的发展又获得了新的动力，控制系统的设计向高精度、高复杂性发展，人们开始进行最优控制理论、鲁棒控制等现代控制方法的研究。目前，自动控制理论已日臻完善，并得到了广泛的应用。

自动控制的历程和发展

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