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自动控制系统的发展及技术现状 古 代 17~19世纪 自动控制理论的早期发展 自动控制装置的优点：改进生产技术，提高生产效率 17~18世纪是自动化技术的逐渐形成时期 18世纪之后是自动化技术的发展时期，期间数学描述和理论分析起到了至关重要的作用 。 自动调节器的稳定性问题、蒸汽机的剧烈振荡问题、自动操舵机的稳定性问题 一些数学家尝试用微分方程来描述和分析系统的稳定性问题。 自动控制理论的早期发展过程 英国物理学家麦克斯韦，在1868年发表了《论调速器》的文章，总结了无静差调速器的理论，对控制系统进行了最初的数字描述 俄国机械学家И﹒А﹒维什涅格拉茨基 1876年发表《论调节器的一般理论》的文章﹐进一步总结了调节器的理论。 1877年英国数学家劳斯（E.J.Routh）提出了著名的劳斯稳定判据 1895年德国数学家A.胡尔维茨提出著名的胡尔维茨稳定判据 自动控制理论的早期发展过程 1892年俄国数学家李雅普诺夫发表了《论运动稳定性的一般问题》的专著 。以数学语言形式给运动稳定性的概念下了严格的定义﹐给出了判别系统稳定的两种方法 李雅普诺夫第一法 李雅普诺夫第二法 自动控制理论的早期发展过程 1925年英国电气工程师O.亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上﹐提出了运算微积分，求得瞬态过程 利用拉普拉斯变换描述线性定常系统或线性元件的输入输出关系，就得到了传递函数 在传递函数基础上，发展了频率响应法 1927年美国贝尔电话实验室在解决电子管放大器失真问题时，电气工程师H.S.布莱克从电信号的角度引入了反馈的概念 自动控制理论的早期发展过程 1932年美国电信工程师奈奎斯特提出著名的奈奎斯特稳定判据﹐可以直接根据系统的传递函数来画出奈奎斯特图，判定反馈系统的稳定性 1938年苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫应用频率法来研究自动控制系统的稳定性﹐提出著名的米哈伊洛夫稳定判据 自动控制理论的早期发展带动了其它领域的发展 程序控制、逻辑控制和自动机的思想同时得到了发展 1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的概念 1936年英国数学家图灵提出著名的图灵机﹐成为现代数字电子计算机的雏形。图灵机定义可计算函数类﹐建立了算法理论和自动机理论。 1938年美国电气工程师香农和日本数学家中岛﹐以及1941年苏联科学家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分别独立地建立了逻辑自动机理论﹐用仅有两种工作状态的继电器组成了逻辑自动机﹐实现了逻辑控制 控制理论的形成 自动化技术的实际应用划分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个阶段 自动化技术形成时期为18世纪末~20世纪30年代 局部自动化时期是在20世纪40~50年代 ，期间形成了经典控制理论 20世纪50年代之后，是综合自动化阶段，出现了各种复杂的控制系统，如：多环控制、多变量控制、分级控制、集散控制系统等。 自动控制系统设计的基本知识 自动控制系统的工程设计流程 设计任务书 初步设计 详细设计 现场调试 资料归档 设计任务书 设计任务书是控制系统设计、评价的主要依据，在设计任务书中要明确： ① 工艺流程或被控对象特征 ② 主要工艺参数及指标要求 ③ 系统运行环境 ④ 特殊工艺要求 ⑤ 系统设计目标 初步设计 ① 系统方案选择 ② 系统结构的确定 ③ 主要设备和装置的选择 ④ 性能价格比评价 详细设计 根据初步设计所确定的系统方案和系统构，系统的软硬件系统进行具体详细的设计。 ① 系统功能块划分 ② 硬件设计 ③ 各功能块软件设计 ④ 辅助系统设计 ⑤ 系统离线调试与评价 现场安装调试 ① 系统现场安装 ② 现场调试 ③ 在线测试 ④ 系统最终评价 资料归档 ① 设计图纸整理 ② 评价结果整理 ③ 编写使用说明书 ④ 设计完成确认书 * * 自动控制系统的发展及技术现状(技术和理论) 自动控制系统设计的基本知识 本章主要内容 第一章 绪论 1.1.1 发展过程 自动控制技术的发展经历了机械自动化 机械、电气自动化的过程 中国，埃及和巴比伦等 自动计时漏壶 汉朝 张衡 浑天仪和地动仪 三国 公元1090年 苏颂 指南车 水运仪象台 古埃及 希腊 自动开启装置、自动洒圣水的铜祭司、投币式圣水箱、青铜小鸟 钟壶滴漏 指南车 1642年法国物理学家 帕斯卡 加法器 1657年荷兰机械师 惠更斯 钟表 1745年英国机械师 E.李 1765年俄国 波尔祖诺夫 风磨 水位调节器 1788年英国科学家 瓦特 离心式节速器 1854年俄国 康斯坦丁诺夫 电磁调速器 1868年法国工程师 法尔科 反馈调节器 惠更斯发明的