自动控制原理的发展概况及前景

 

摘 要

：论述了自动控制原理从无到有、各个发展时期的特点；指出了自动控

制原理今后的发展方向。

关键词：自动控制原理、自动化、负反馈调节系统

引言

:

在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动

控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或
控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数
（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

1.

自动控制简史　（

History of Automatic Control）

⑴：公元前 300 年左右，李冰设计和建造的都江堰水利工程，运用了反馈

原理

⑵：公元前 300 年至公元前 1 年，古希腊出现的浮球调节装置。大约公元

250 年，Philong 发明的油灯，其中用浮球调节装置来保持燃油的油面高度。

⑶：近代欧洲最早发明的反馈系统是荷兰人 Cornelis Drebbel(1572-

1633)发明的温度调节器．Dennis Papin(1647-1712)在 1681 年发明了锅炉
压力调节器。

⑷：1769 年，为了解决工业生产中蒸汽机的速度控制问题，J. Watt(瓦特,

1736-1819)发明了蒸汽机。他在蒸汽机上安装了一个飞球，构成蒸汽机调速
器．．．

⑸：J. C. Maxwell(1831-1879)，1868 年发表的文章：On Governors,

首先全面地论述了反馈系统的稳定性，建立了调速器的微分方程，在平衡点附
近线性化后，获得了代数特征方程，并以该方程的根作为判断稳定性的依据，
他解决了二阶、三阶系统的稳定性。随后，剑桥大学的

E. J. Routh 与瑞典的

Hurwitz 解决了高阶系统的稳定性判断．

⑹ ： A.   Lyapunov(1857-1918) ， 数 学 家 ， 在 他 的 博 士 论 文 中 ，

Lyapunov 系统地研究了由微分方程描述的一般运动系统的稳定性问题，建立
了著名的

Lyapunov 方法．

⑺：M. Minorsky,  美国工程师，在１９２２年首先提出了ＰＩＤ控制方

法，成功地将其应用于美国海军军舰

New Mexico 的控制问题．

H. S. Black , AT&T 贝尔实验室的研究员, 于 1927 年发明了负反馈方法

与电子放大器

,其工作为现代电子系统和通信系统奠定了基础.

⑻：在美国的 MIT、Bell 实验室的一批科学家工程师，例如 N. Wiener  

、

V. 

Bush  

、

H. Nyquist、H.W. Bode  

、

N.B. Nichols、C. Shannon 、H. Hanzen 等

为首的科学家设计了一系列的自动控制装置和系统

⑼ 在第二次世界大战中，因为飞机自动驾驶仪、火炮位置跟踪系统、雷达天