自动控制技术发展史

日期:2020-02-16 16:55 浏览量:
从远古传说的漏壶计时,到公元前的防洪工程工程项目;从欧洲中世纪的钟摆、天文望远镜,到科技革命的蒸汽发生器;从百年老前的飞机场、小车和电話,到八十多年前的电子器件放大仪、仿真模拟电子计算机;从二战期内的雷达探测、加农炮防空网,到冷暴力时期的通讯卫星、巡航导弹和大数字电子计算机;从六十年代的登陆月球宇宙飞船,到当代的航天飞机、宇宙空间和星体探测仪。这种知名的发明创造立即催产和发展趋势了自动控制技术性。来源于实践活动,服务项目于实践活动,结合实际升化,历经数千年的提炼出,特别是在是近半世纪工业生产实践活动的广泛运用,自动控制技术性早已变成人们科技文明的关键构成部分,在生活中必不可少。
文中将自动控制技术性的历史时间分为初期控制、经典控制、当代控制三个环节,各自给你展现每个阶段问世的杰出控制理论、控制方式、控制设备与控制学者。
1、初期控制
早古时候,劳动者就凭着生活实践中累积的丰富多彩工作经验和对意见反馈的形象化了解,创造发明了很多着闪动控制理论聪慧火苗的作品。假如要追朔自动控制技术性的发展历程,早就在二千年前人们就会有了自动控制技术性的萌芽期。
1)公元前1400至公元前1100年,我国、印度和巴比伦陆续出現了可全自动倒计时的漏壶。
2)公元前300年上下,李冰父子主持人修建的都江堰市水利水电工程集中体现了自动控制系统软件的意识,是自动控制基本原理的典型性实践活动。
3)100年上下,亚力山大的希罗创造发明了启闭庙门和派发圣水的?;ぷ爸?。
4)132年,汉朝优秀科学家张衡创造发明了船运浑象仪,研发出了自动测控系统地震灾害的候风地动仪。
5)235年,汉代阶段最负盛誉的机械设备科学家马钧研发出了用传动齿轮的全自动标示方位的指南车。
6)1637年,明末生物学家宋应星著作的《天工开物》记述了有程序流程控制观念的大提花纺织机构造。
7)1788年:第一次科技革命的关键角色、美国科学家JamesWatt创造发明了飞球控制器,用于控制蒸汽发生器的转速比
8)1868年,美国科学家JamesClerkMaxwell(1831–1879)在ProceedingsofRoyalSociety,vol.16(1867–1868)上发布了知名毕业论文“OnGovernors”,根据对变速系统软件线形常微分方程的创建和解析,表述了瓦特蒸汽机速率控制系统软件中出現的强烈震荡的不平稳难题,明确提出了二阶、三阶系统软件的可靠性解析几何评判标准,开拓了用数学方法科学研究控制系统软件的方式。
9)美国数学家EdwardJohnRouth(1831—1907)与法国数学家AdolfHurwitz(1859—1919)把Maxwell的观念拓展到进阶微分方程叙述的更繁杂的系统软件中,各自在1877年和1895年分别明确提出了立即依据代数方程的指数辨别系统软件可靠性的规则2个知名的可靠性评判标准—劳斯判据和胡尔维茨评判标准,即知名的Routh-Hurwitz可靠性评判标准。
10)1892年,俄罗斯数学家AleksandrMikhailovichLyapunov(1857—1918)进行了博士论文“论健身运动可靠性的一般难题”,明确提出了常微分方程健身运动可靠性理论,接着被导入了控制理论。
2、经典控制
从20新世纪初刚开始,经典控制理论使高新科技水准出現了极大的飞越,工业生产、农牧业、交通出行及国防安全的各行各业都普遍选用了自动化控制。二战期内,意见反馈控制被普遍用以飞机场自动驾驶系统、加农炮手机定位系统、雷达天线控制系统软件及其别的军工用系统软件。这种系统软件的多元性和对迅速追踪、精准控制的性能追求完美,迫切要求扩展现有的控制技术性。另外,还推动了对离散系统系统软件、采样系统及其任意控制系统软件的科学研究。能够说科技革命和战事促进了经典控制理论的发展趋势。
1)1913年,美国福特汽车公司完工了全世界最开始的小车装配流水线。
2)1922年,俄裔美国生物学家NicholasMinorsky(1885-1970)研发出了用以美国军队船只安全驾驶的伺服电机构造,初次明确提出了经典的PID控制方式。
3)1927年,美国Bell试验室的技术工程师HaroldStephenBlack(1898—1983)明确提出了性能的负的反馈放大仪(NegativeFeedbackAmplifier),初次明确提出了负的反馈控制这一关键观念。
 
4)1930年,信息化时代的教父3、美国MIT的生物学家VannevarBush(1890—1974)研发出了全世界第一台大中型仿真模拟电子计算机(DifferentialAnalyzer)。他是二战时期美国最杰出的生物学家和技术工程师之一。
5)1932年,美国国籍德国科学家HarryNyquist(1889–1976)明确提出了在频域内科学研究系统软件特点的相频特性法,创建了以单位阶跃响应为基本的可靠性评判标准,为具备高品质的动态性质量和静态数据精确度的军工用控制系统软件出示了需要的解析专用工具。
6)1938年,美国生物学家HendrikWadeBode(1905–1982)将相频特性法开展了系统软件科学研究,产生了经典控制理论的频域分析方法。
7)1938年,美国数学家、机电工程师ClaudeElwoodShannon(1916—2001)明确提出了汽车继电器逻辑性自动化技术理论,1948年发布了知名的毕业论文《通信的数学原理》,确立了信息论的基本。
8)1942年,美国技术工程师JohnG.Ziegler(1909—1997)、NathanielB.Nichols(1914–1997)明确提出了知名的Ziegler–NicholsMethod,是一种启发式的PID主要参数最好回归分析法,目前为止仍然是工业领域调节PID主要参数的主流产品方式。
9)1942年,控制论创立者、美国运用数学家NorbertWiener(1894—1964)明确提出了Wiener滤波器理论。1947年,Wiener专家教授进行了里程碑式的经典著作《控制论》(Cybernetics),意味着控制论课程的问世。此书得出了控制论的界定:Feedbackisamethodofcontrollingasystembyinsertingintoittheresultofitspastperformance。简易地说:控制论就是说科学研究小动物(包含人们)、全自动设备和生物体的控制和通信的理论。
10)1944年,美国国籍意大利数学家JohnvonNeumann(1903—1957)开创了博弈论,并且于1946年创造发明了全球第一台大数字电子计算机。他是20新世纪最关键的数学家之一,在当代电子计算机、博弈论、核弹和化学武器等众多行业内均有优秀成就,是最杰出的科学研究通才之一,被后代称之为“计算机之父”和“博弈论鼻祖”。
11)1948年,美国生物学家WalterRichardEvans(1920—1999)开创了根轨迹统计分析方法RootLocusMethod,为数据分析系统特性随系统软件主要参数转变的周期性出示了强有力专用工具,被广泛运用于意见反馈控制系统软件的解析、设计方案中。创建在Nyquist相频特性法和Evans根轨迹法基本上的理论,称之为经典控制理论,为工程项目专业技术人员出示了一个设计方案意见反馈控制系统软件的合理专用工具。
12)在我国著名物理学家钱学森工程院院士将控制理论运用于工程项目实践活动,并且于1954年出版发行了知名的《工程项目控制论》。
13)接着,多本经典控制理论名篇陆续出版发行,包含Smith的AutomaticControlEngineering,Bode的NetworkAnalysisandFeedbackAmplifier,MacColl的FundamentalTheoryofServomechanisms及其钱学森的《工程项目控制论》。

3、当代控制
20新世纪50时代中后期,科技进步的发展趋势,非常是空间技术的发展趋势,迫切要求处理更繁杂的多自变量系统软件、离散系统系统软件的最优化控制难题(比如火箭弹和航宇器的导行、追踪和降落全过程中的高精密、低耗控制,抵达总体目标的控制時间最少等)。实践活动的要求促进了控制理论的发展,电子信息技术的发展趋势也从测算方式上为控制理论的发展趋势出示了标准。合适叙述航天飞机的健身运动规律性,又有利于电子计算机求出的情况室内空间实体模型变成关键的实体模型方式。因而,60时代造成的当代控制理论要以状态变量定义为基本,运用当代数学方法和电子计算机来解析、综合性繁杂控制系统软件的新理论,适用多键入、多輸出、时变的、离散系统系统软件。
1)1956年,知名的俄国数学家LevSemyonovichPontryagin(1908—1988)发布了“最优化全过程数学课理论”,并且于1961年证实并发布了知名的极大值基本原理。极大值基本原理和动态规划为处理最优化控制难题出示了理论专用工具。
2)1957年,知名的美国数学家RichardErnestBellman(1920—1984)在兰德公司RANDCooperation数学课部的适用下,明确提出了离开多环节管理决策的最优性基本原理,开创了动态规划方式,发布了知名的DynamicProgramming,创建了最优化控制的理论基本。1979年,Bellman得到了IEEE荣誉勋章(IEEEMedalofHonor),得奖原因为:forcontributionstodecisionprocessesandcontrolsystemtheory,particularlythecreationandapplicationofdynamicprogramming。
3)1957年,国际性自动控制委员会(InternationalFederationofAutomaticControl,IFAC)宣布创立,我国为发起国之一,第一届学术会于1960年在巴黎举办。在我国著名物理学家钱学森工程院院士为IFAC第一届实行联合会(ExecutiveCouncil)委员会。
4)1957年,俄国在拜科努尔航天基地取得成功发送了全世界第一颗人造地球卫星Sputnik。该恶性事件意味着人们航空航天时期的到来,也立即造成了美国、俄国的航天工程比赛。
5)1954年,美国科学家GeorgeCharlesDevol,Jr.(1912—2011)研发出了第一台工业机械手样品;一年后,被称作工业机械手鼻祖的美国科学家JosephFrederickEngelberger(1925—2015)开创了全世界第一家机器人厂家Unimation。
6)1958年,美国国籍伊朗控制理论学者EliahuIbrahamJury发布了知名的毕业论文“Sampled-DataControlSystem”,1964年明确提出了Z转换方式,创建了大数字控制及数字图像处理的理论基本。
7)1960年,美国国籍意大利数学家Rudolf(Rudi)EmilKálmán(1930—2016)发布了“OntheGeneralTheoryofControlSystems”等代表性毕业论文,导入了情况室内空间法分析系统软件,明确提出能控性、能观察性、最好控制器和kalman滤波器等定义,确立了当代控制理论的基本。2009年,美国总理BarackObama向Kálmán授予了國家科学研究纪念章。
8)1961年,俄国修真1号宇宙飞船载着全世界第一名宇航员Gagarin(1934—1968)进到了人造地球卫星路轨,打开了人们航宇时期。
9)1963年,美国知名数学家、加州大学伯克利分校专家教授LotfiAliaskerZadeh与CharlesA.Desoer协作发布了知名的毕业论文“LinearSystemTheory:TheStateSpaceApproach”。1965年,Zadeh专家教授明确提出了模糊不清集合的概念,创建了模糊不清控制理论。
10)1966年,俄国取得成功发送了“月球表面9号”探测仪,保持了探测仪初次在月球表面取得成功着陆;1969年,“阿波罗11号”取得成功地把美国航天员NeilAldenArmstrong(1930—2012)送到了月球表面,保持了人们初次登陆月球,迈开了“人们的一大步”。
11)1967年,德国隆德大学专家教授KarlJohanAstrom明确提出了最小二乘辩识,处理了线形定常系统软件参数估计难题和定阶方式,明确提出了自启控制器,创建了响应式控制的理论基本,在响应式控制理论和运用层面做出了巨大贡献。Astrom于1993年得到了IEEE荣誉勋章。得奖原因:Forfundamentalcontributionstotheoryandapplicationsofadaptivecontroltechnology。
12)20新世纪60时代,英国曼彻斯特大学专家教授HowardHarryRosenbrock(1920—2010)和谢菲尔德学校专家教授DavidH.Owens科学研究了运用于辅助设计控制控制系统设计的当代频域法理论,将经典控制理论传送函数的概念营销推广到多自变量系统软件,讨论了传递函数引流矩阵与状态方程中间的等额的变换关联,为创建统一的线性系统理论确立了基本。1970年,Rosenbrock专家教授发布了经典经典著作《StateSpaceandMultivariableTheory》。1982年,他得到了第一届IEEEControlSystemsAward,得奖原因:Forcontributionstomultivariablecontroltheoryanddesignmethods。
13)1969年,当代最优化控制理论鼻祖、斯坦福学校专家教授ArthurEarlBryson,Jr.与美籍华裔生物学家、美国哈佛大学专家教授何毓琦(Yu-Chi;Ho)协作发布了经典经典著作《Appliedoptimalcontrol:optimization,estimationandcontrol》。1984年,他得到了第2届IEEEControlSystemsAward,得奖原因:Forpioneeringcontributionstooptimalcontrolandestimationandtheirapplications。
14)1971年,美国外交部计算机网基本完工。
15)1974年,多伦多大学专家教授WalterMurrayWonham发布了经典经典著作《LinearMultivariableControl:AGeometricApproach》,并且于1987年得到了IEEEControlSystemsAward,得奖原因:Forpioneeringcontributionstothetheoryofstochasticsystems,linearmultivariablecontrol,anddiscreteeventsystems。
16)1976年,美国控制理论学者、美国哈佛大学专家教授RogerWareBrockett明确提出用微分几何科学研究离散系统控制系统软件。并且于1991年得到了IEEEContro。

 






本文关键词:自动控制系统
出自:www.nblhw.com/view-16.html

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