1.3 自动控制理论的基本概念

   在已知控制系统结构和参数的基础上，求取系统的各项性能指标，兵找出这些性能指标与系统

参数间的关系就是对自动控制系统的分析，而在给定对象特性的基础上，按照控制系统应具备

的性能指标要求，寻求能够全面满足这些性能指标要求的控制方案并合理确定控制器的参数，

则是对自动控制系统的分析和设计。

1.4 自动控制的历史

   利用反馈来控制系统有着悠久的历史。最早的反馈控制出现在公元前 330 年的古希腊，运用在

一种改进的浮球控制器装置上。

Ktesibios 的水钟就运用了浮球控制器的远离。大约在公元前 250

年，为了燃油在油泵中能保持恒定的液位，

philon 在一种油泵装置中采用了浮球控制器。在公元

1 世纪，亚历山大港的 Heron 出版了一本名为 Pneumatica 的书，概述了很多种应用浮球控制器的

例子。

   现代欧洲的第一个反馈系统出现在荷兰人 Cornelis Drebble(1572-1633)发明的温度控制器中。在

1681 年，Dennis Papin(1647-1712)发明了第一台用于蒸汽锅炉的压力控制器，这是一种与高压锅

炉阀门相识的安全压力控制器。

    18 世纪，瓦特(James Watt)的蒸汽机离心调速器被公认是第一台应用在工业生产中的自动反馈

控制器，这是将自动控制技术应用到工业中的最早代表。它是在

1769 年为了控制蒸汽机速度改

良而来的。整个机械装置如图

1.1.1 所示，它从旋转轴的输出端测量速度，利用飞球相应的运动

来控制阀门，从而控制相应量的蒸汽进入到机器中。随着速度的增加，非球的高度相应增加，它

们离轴线的距离也变远，因此阀门渐渐关闭。由于非球的转动需要机械提供能量，所以速度测量

的精度不高。

在

1765 年俄国声称发明了历史上第一套反馈系统，急 I.Polzunov 发明的浮球水位控制器。这种调

节器系统如图

1.1.2 所示，浮球探测到水面的高度值，并用来控制锅炉内进水阀门的开度。

    在 1868 年以前的整个时期，自动控制系统的发展仅仅是靠直觉和发明。为了提高控制系统精

度，不得不减慢瞬变震荡的衰减，甚至导致系统的不稳定。因此，有必要发展一套自动控制的理

论。

J.C.Maxwell 总结了一套与控制理论结合的

学理论，而这套控制理论用用了控制器不同的等效模型。他的研究还注意到了和系统性能密切相

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