1、自動化控制和應(yīng)用從古到今一提到自動化很多人就會問自動化是什么？所謂自動化就是指機器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動地進行操作或運行。廣義的講，自動化還包括模擬或再現(xiàn)人的自能活動。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等各方面。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展、放大人的功能和創(chuàng)新的功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此自動化是一個國家或社會現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。在我國的古代，很多的能工巧匠就發(fā)明了許多原始的自動裝置，以滿足生產(chǎn)、生活和作戰(zhàn)的需要

2、。其中比較著名的就有以下幾種：（1） 指南車指南車是中國古代用來指示方向的一種具有能自動離合齒輪系裝置的車輛。指南車是一種馬拉的雙輪獨轅車，車箱上立一個伸臂的木人。宋史輿服志中對指南車的構(gòu)造和各齒輪大小和齒輪數(shù)都有詳細的記載。（2） 銅壺滴漏即漏壺，中國古代的自動計時裝置，又稱刻漏或漏刻。漏壺的最早記載見于周記。這種計時裝置最初只有兩個壺，由壺上滴水到下面的受水壺，液面使浮箭升起以示刻度（時間）。（3） 飲酒速度的自動調(diào)節(jié)宋朝仇士良著的嶺外代答（公元1178）蹭記載中國南方和西南方部落村民的一種習(xí)俗，就是常用長0.6米以上的飲酒管飲酒。在這種竹制飲酒管中有一條銀制小魚，作為可動的開關(guān)（即浮子式

3、閥門）。這種閥門可用來保持均勻的飲酒速度。（4） 記里鼓車中國古代有能自報行車里程的車制，是東漢以后出現(xiàn)的，由漢代改裝而成，車中裝設(shè)具有減速作用的傳動齒輪和凸輪、杠桿等機構(gòu)。車行一里，車上木人受凸輪牽動，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以表示車的里程。（5） 漏水轉(zhuǎn)渾天儀公元2世紀，中國東漢的天文學(xué)家張衡創(chuàng)制的一種天文表演儀器。它是一種用漏水推動的水運渾象，和現(xiàn)在的天球儀相似，可以用來實現(xiàn)天體運行的自動仿真。（6） 候風(fēng)地動儀公元132年東漢張衡發(fā)明的一種觀察地震的自動檢測儀器，它的工作原理涉及到檢測地震信號的大小和方向。（7） 水運儀象臺北宋哲宗元祐三年，蘇頌、韓公廉等人制成的水力天文裝置。它既

4、能演示或能觀測天象，又能計時及報時。中國古代人民在原始的自動裝置的創(chuàng)造和發(fā)明上作出了輝煌的成就，也為后來自動化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。自動化的發(fā)展在世界的其他地方也有很大的發(fā)展。公元一世紀古埃及和希臘的發(fā)明家頁創(chuàng)造了教堂廟門自動開啟、銅祭司自動灑圣水、投幣式圣水箱等自動裝置。17世紀以來，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在歐洲的一些國家相繼出現(xiàn)了多種自動裝置，其中比較典型的有：法國物理學(xué)家B.帕斯卡在公元1642年發(fā)明的加法器;荷蘭機械師C.惠更斯于公元1657年發(fā)明的鐘表；英國機械師E.李在公元1745年發(fā)明帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨；俄國機械師H.波爾祖諾夫于公元1765年發(fā)明了蒸氣鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)

5、節(jié)器。18世紀末至20世紀30年代自動化技術(shù)形成，由于第一次工業(yè)革命的需要，自動化調(diào)節(jié)有了更廣泛的應(yīng)用。公元1968年法國工程師J.法爾科發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器；到了20世紀2030年代，美國開始采用PID調(diào)節(jié)器。這是一種模擬式調(diào)節(jié)器，現(xiàn)在還在許多工廠中采用。隨著自動化裝置的廣泛應(yīng)用，就暴露了許許多多的問題，許多人就對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了質(zhì)疑。自動調(diào)節(jié)器和控制對象組成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。有許多科學(xué)家對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)從理論上加以研究。公元1868年英國物理學(xué)家J.麥克斯韋爾用微分方程描述并總結(jié)了調(diào)節(jié)器的理論。公元1876年俄國機械學(xué)家H.A.維什捏格拉茨基進一步總結(jié)了調(diào)節(jié)其理論，歸結(jié)為只要研究描述自動調(diào)節(jié)

6、系統(tǒng)的線性其次微分方程的通解。公元1877年英國數(shù)學(xué)家E.勞思、1895年德國數(shù)學(xué)家A.胡爾維茨提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，沿用到現(xiàn)在。公元1892年俄國數(shù)學(xué)家A.李雅普諾夫提出穩(wěn)定性的嚴格數(shù)學(xué)定義并發(fā)表了專著。他的穩(wěn)定性理論至今還是研究分析線性和非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要方法。20世紀4050年代局部自動化時期，第二次世界大戰(zhàn)期間，為了防空火力控制系統(tǒng)和飛機自動導(dǎo)航系統(tǒng)等軍事技術(shù)問題，各國科學(xué)家設(shè)計出各種精密的制動調(diào)節(jié)裝置開創(chuàng)可防空火力系統(tǒng)和控制這一新的科學(xué)領(lǐng)域。第二次世界大戰(zhàn)后工業(yè)迅速發(fā)展，隨著高速飛行、核反應(yīng)堆、大電力網(wǎng)和大化工廠提出的新控制問題：非線性系統(tǒng)、時滯系統(tǒng)、脈沖及采樣系統(tǒng)、時變系統(tǒng)、分布參

7、數(shù)系統(tǒng)和有隨機信號輸入的系統(tǒng)的控制問題的深入研究，經(jīng)典控制理論在20世紀50年代有新的發(fā)展。與此同時，在工業(yè)上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器，并用電子模擬計算機來設(shè)計自動控制系統(tǒng)。20世紀50年代研制出了電動單元組合儀表，這些為工業(yè)自動化提供了必不可少的技術(shù)工具，并使得構(gòu)成和設(shè)計自動控制系統(tǒng)更簡便、更工程化了，我國也能生產(chǎn)系列化得國產(chǎn)氣動單元組合儀表QDZ型和電動單元組合儀表DDZ型，在國內(nèi)使用很廣。19431946年，美國電氣工程師J.?？送泻臀锢韺W(xué)家J.莫奇利為美國陸軍研制成世界上第一臺基于電子管電子數(shù)字計算機電子數(shù)字積分和自動計數(shù)器。1950年美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾小組研制成世界上第二臺存儲程序

8、式電子數(shù)字計算機離散變量電子自動計算機。電子數(shù)字計算機的發(fā)明為20世紀6070年代開始的再控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用程序控制和邏輯控制以及應(yīng)用數(shù)字計算機直接控制生產(chǎn)過程奠定了基礎(chǔ)。我國也在20世紀50年代中葉開始研制大型電子數(shù)字計算機，并研制出了“銀河”電子數(shù)字計算機。20世紀50年代末起至今進入綜合自動化時期。復(fù)雜工業(yè)、復(fù)雜工業(yè)過程和航天技術(shù)的自動控制問題，都是多變量控制系統(tǒng)的分析和綜合問題，迫切需要加以解決。單經(jīng)典的控制理論的直接應(yīng)用遇到了困難。20世紀70年代微處理器的出現(xiàn)對實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)起了重大的推動作用。20世紀50年代末到60年代初，開始出現(xiàn)電子數(shù)字計算機控制化的化工廠，20世紀60年代末在制造工業(yè)中出現(xiàn)了許多自動生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)開始由局部自動化想綜合自動化方向發(fā)展。20世紀70年代出現(xiàn)專用機床組成的無人工廠，20世紀80年代初出現(xiàn)用柔性制造系統(tǒng)組成的無人工廠。20世紀60年代末至70年代初，美、英等國的科學(xué)家們注意到人工智能的所有技術(shù)和機器