控制系统的发展历史(英文).docx

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控制系统的发展历史

摘要

从远古的漏壶和计时容器到公元前的水利枢纽工程；从中世纪的钟摆、天文望远镜到工业革命的蒸气机、蒸汽机车和蒸汽轮船；从百年前的飞机、汽车和电话通讯到半个世纪前的电子放大器和模拟计算机；从二战期间的雷达和火炮防空网到冷战时代的卫星、导弹和数字计算机；从六十年代的等月飞船到现代的航天飞机、宇宙和星球探测器，这些著名的人类科技发明直接催生和发展了自动控制技术。

源于实践，服务于实践，在实践中升华。

经过千百年的提炼，尤其是近半个世纪工业实践的普遍应用，自动控制技术已经成为人类科技文明的重要组成部分，在日常生活中不可或缺。

随着新型制造业的兴起和网络信息技术的进步，自动控制技术的发展和应用将进入一个全新的时代

从20世纪40年代起，特别是第二次世界大战以来，由于工业的发展和军事技术的需要，自动控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。

如今，自动控制技术不仅广泛应用于工业控制中，在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也发挥着重要的应用。

例如电厂中锅炉的温度或压力能够自动维持恒定不变，机械加工中数控机床按预定的程度自动地切削工件，军事上导弹能准备地击中目标，空间技术中人造卫星能按预定轨道运行并能准确地回收等，都是自动控制的结果。

所谓自动控制，是指没有人直接参与的情况下，利用控制装置对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求。

自动控制的应用可以追溯到18世纪（1784年）Watt利用离心飞锤式调速器使蒸汽机转速保持恒定的开创性突破，以及19世纪（1868年）Maxwell对轮船摆动（稳定性）的研究。

但在初期，自动控制的进展并不快。

自动控制的飞速发展是在20世纪。

如1932年Nyquist对控制系统稳定性的研究（奈氏判据），Bode于1940年在频域法中引入对数坐标，Evans于1948年提出根轨迹法，Weiner于1949年出版了划时代的著作《控制论》，都对控制理论作了系统的阐述。

他们的研究工作以及前人的努力，奠定了经典控制理论的基础，经典控制理论到50年代趋于成熟。

经典控制理论的特点是以传递函数为数学工作具，主要研究单输入—单输出的线性定常连续和离散系统的建模、分析与设计问题，对非线性系统的性能分析方法也作了初步研究。

20世纪50年代末60年代初期，由于空间技术发展的需要，对自动控制的精确性和经济指标提出了极其严肃的要求，数字计算机特别是微型计算机的迅速发展，又在客观上提供了必要的技术手段，从而使自动控制理论有了重大发展。

如Pontryagin的极大值原理，贝尔曼的动态规划理论、卡尔曼的最优滤波理论等，这些都标志着经典控制理论发展到了现代控制理论的阶段。

现代控制理论的特点是采用状态空间法，对多输入—多输出、定常和时变、线性和非线性系统进行分析和设计。

20世纪70年代以来，随着技术革命和大规模复杂系统的发展，自动控制理论又向大系统理论和智能控制理论的发展。

智能控制理论的研究是以人工智能的研究为方向，引去人们去探讨自然界为深刻的运动机理。

当前的研究方向有自适应控制、模糊控制、人工神经元网络以及混沌理论等，并且有许多研究成果产生。

智能控制理论的研究和发展，启发且促进了人们的思维方式，标志着信息与控制学科的发展远没止境。

现代控制理论、大系统理论和智能控制理论，虽然解决了经典控制理论不能解决的理论和工程问题，但这并不意味着经典已经过时，相反，在自动控制技术的发展中，由于经典控制理论便于工程应用，今后还将继续发挥其理论指导作用，同时它也是进一步学习现代控制理论和其他高等控制理论的基础。

Abstract

FromtheancientLouHuandtimingofthecontainertotheBCHydroProject;fromtheMiddleAges,thependulum,astronomicaltelescopestotheindustrialrevolutionsteamengine,steamlocomotivesandsteamships;fromahundredyearsago,airplanes,carsandtelephonecommunicationstoahalf-centuryelectronicpre-amplifiersandanalogcomputer;fromtheradarandartilleryduringWorldWarIItotheColdWareraairdefensenetwork,satellite,missileanddigitalcomputer;fromthesixtiesandsoonspacecrafttothemodernspaceshuttle,theuniverseandtheplanetdetectors,thesewell-knownofhumanscientificandtechnologicalinventionanddevelopmentofadirectbirthcontroltechnology.Frompractice,andservicepractice,inpractice,distillation.Afterthousandsofyearsofrefinement,especiallyinthelasthalfacenturyofindustrialpracticeofuniversalapplicationofautomaticcontroltechnology,humanscienceandtechnologyhasbecomeanimportantpartofcivilization,anindispensableineverydaylife.Withtheemergenceofnewmanufacturingandnetworkingadvancesininformationtechnology,automaticcontroltechnologyandapplicationswillbeenteringanewera。

Keyword：

Classicalcontroltheory、ModernControlTheory

Fromthe20thcentury,40years,andparticularlysinceWorldWarII,duetoindustrialdevelopmentandmilitarytechnologyneeds,automationtechnologyhasbeenrapiddevelopmentandwideapplication，Today,theautomaticcontroltechnologyisnotonlywidelyusedinindustrialcontrol,military,agriculture,aviation,marine,andotherareasofuseofnuclearenergyalsoplayanimportantapplication.Forexample,thepowerplantboilertemperatureorpressurecanautomaticallymaintainconstant,CNCmachiningautomaticallyaccordingtoapredeterminedlevelofcuttingtheworkpiece,themilitarycanpreparetohitthetargetmissile,spacetechnology,satellitecanorbitasplannedandcanaccuratelyrecallandsoon,aretheresultsofautomaticcontrol.

Theso-calledautomaticcontrol,isthatnoonedirectlyinvolvedinthecircumstances,theuseofcontroldevicesformachineryandequipmentorproductionprocesscontrol,sotoachievethedesiredstateorperformancerequirements.

Theapplicationofautomaticcontrolcanbetracedbacktothe18thcentury（1784）WattCentrifugalflyweighttypegovernorallowstheuseofsteamtomaintainaconstantspeedofpioneeringbreakthroughs,aswellasthe19thcentury（1868）Maxwelloftheshipswing（stability）studies。

However,intheearly,automaticcontroloftheprogresshasnotbeenfast.Thedevelopmentofautomaticcontrolinthe20thcentury.Suchasthe1932Nyquiststabilityofthecontrolsystem（Nyquistcriterion）,Bodein1940inthefrequencydomainmethodintroducedinlogarithmiccoordinates,Evansmadein1948,therootlocusmethod,Weinerin1949publishedalandmarkbook"controltheory",areallmadeasystematicexpositionofcontroltheory.Theirresearchworkandtheeffortsofourpredecessorshavelaidafoundationforclassicalcontroltheory,classicalcontroltheoryto50yearstomature.Thecharacteristicsofclassicalcontroltheoryisbasedonthetransferfunctionforthemathematicalworkisthemainresearchsingleinput-single-outputlineartime-invariantcontinuousanddiscrete-timesystemsmodeling,analysisanddesignissuesofnonlinearsystemperformanceanalysiswasalsomadebyapreliminar