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自動化技術(shù)發(fā)展歷史

發(fā)布日期：2022-06-17 14:39 ????瀏覽量：

　　自動化技術(shù)有著一段引人入勝的歷史。在控制理論出現(xiàn)之前，由于沒有控制理論的統(tǒng)一指導(dǎo)，各類控制器基本是秉持著“即用即設(shè)計(jì)”的原則獨(dú)立設(shè)計(jì)出現(xiàn)的。自動控制被許多新的發(fā)明推動著不斷前進(jìn)。但是，如果想要提高控制的精準(zhǔn)性，就必須發(fā)展出自動控制領(lǐng)域一套完整的理論。1868年，物理學(xué)家詹姆斯·馬克士威在論文《論調(diào)速器》（On Governors）[2]中用微分方程為離心力控制器建立了一個(gè)模型，提出了控制領(lǐng)域最早的數(shù)學(xué)理論。此后，自動控制系統(tǒng)的理論便不斷發(fā)展，指導(dǎo)實(shí)踐，并由在二戰(zhàn)期間得到了重大突破與廣泛應(yīng)用。

　　控制理論出現(xiàn)之前

　　最初的控制器在公元前300年的古希臘就被發(fā)明了出來。來自埃及的古希臘工程師科泰西比奧斯設(shè)計(jì)了通過浮子控制的水鐘。公元前250年，比贊茲發(fā)明了通過浮子來控制油面高度的油燈。

　　最早的反饋控制機(jī)制被用于搭風(fēng)車的風(fēng)帆，它在1745年已經(jīng)被埃德蒙·李(Edmund Lee)申請了專利。[3]17世紀(jì)初中葉，荷蘭人科尼利斯·德雷貝爾發(fā)明了第一個(gè)帶有反饋的溫度控制器。1681年，法國人帕潘發(fā)明了第一個(gè)蒸汽鍋爐的壓力調(diào)節(jié)裝置。

　　1788年，瓦特為改良紐科門蒸汽機(jī)發(fā)明的離心調(diào)速裝置[4]是第一個(gè)在工業(yè)領(lǐng)域使用的帶有反饋的調(diào)節(jié)裝置，是世界上最早的自動化機(jī)器。[3]與此同時(shí)，俄羅斯人波爾祖諾夫發(fā)明了帶有反饋的水面高度控制器，也屬世界首創(chuàng)。水面高度的信息傳遞到浮子上，然后再反作用于蒸汽閥門上。[5]

　　控制理論出現(xiàn)之后

　　從1868年起直到二戰(zhàn)，自動控制系統(tǒng)的理論和實(shí)踐在美國與西歐、俄國與東歐分別沿著不同的方向發(fā)展。在美國與西歐，系統(tǒng)一般都在頻域描述，問題都用來自貝爾實(shí)驗(yàn)室的波德，奈奎斯特和布萊克的方法解決，而俄國與東歐的數(shù)學(xué)家和工程師們一般在時(shí)域用微分方程解決問題。

　　自動控制技術(shù)的重大突破發(fā)生在二戰(zhàn)時(shí)期，因?yàn)橹圃煳淦餮b備，必須處理復(fù)雜的系統(tǒng)。雷達(dá)，無人駕駛和自動瞄準(zhǔn)系統(tǒng)只是幾個(gè)帶有反饋系統(tǒng)的例子。對新的控制系統(tǒng)的需求導(dǎo)致了新的數(shù)學(xué)方法的改善，從而控制技術(shù)有了自己的一套準(zhǔn)則。

　　20世紀(jì)40年代，通過美國數(shù)學(xué)家維納等人的努力，在自動調(diào)節(jié)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、仿生學(xué)以及其他學(xué)科互相滲透的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了控制論。這一理論對自動化技術(shù)有著深遠(yuǎn)影響。維納提出的反饋控制原理，至今仍然是控制理論中的一條重要規(guī)律。

　　20世紀(jì)60年代，隨著復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程、航空及航天技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等領(lǐng)域的進(jìn)步使自動控制理論得以迅速發(fā)展，自動化技術(shù)水平大大提高。兩個(gè)顯著進(jìn)展是數(shù)字計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代控制理論的誕生。

　　1980年代，由于電子技術(shù)的出現(xiàn)，控制技術(shù)有了新的動因。工程師們可以更快更好地進(jìn)行計(jì)算，高度復(fù)雜和精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)成為可能。

　　到了21世紀(jì)，自動化技術(shù)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)自動設(shè)計(jì)（英文：Computer-Automated Design，CAutoD）的年代。

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