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自动化技术发展历史
发布日期:2022-06-17 14:39     浏览量:
  自动化技术有着一段引人入胜的历史。在控制理论出现之前,由于没有控制理论的统一指导,各类控制器基本是秉持着“即用即设计”的原则独立设计出现的。自动控制被许多新的发明推动着不断前进。但是,如果想要提高控制的精准性,就必须发展出自动控制领域一套完整的理论。1868年,物理           学家詹姆斯·马克士威在论文《论调速器》(On Governors)[2]中用微分方程为离心力控制器建立了一个模型,提出了控制领域最早的数学理论。此后,自动控制系统的理论便不断发展,指导实践,并由在二战期间得到了重大突破与广泛应用。
  控制理论出现之前
  最初的控制器在公元前300年的古希腊就被发明了出来。来自埃及的古希腊工程师科泰西比奥斯设计了通过浮子控制的水钟。公元前250年,比赞兹发明了通过浮子来控制油面高度的油灯。
  最早的反馈控制机制被用于搭风车的风帆,它在1745年已经被埃德蒙·李(Edmund Lee)申请了专利。[3]17世纪初中叶,荷兰人科尼利斯·德雷贝尔发明了第一个带有反馈的温度控制器。1681年,法国人帕潘发明了第一个蒸汽锅炉的压力调节装置。
  1788年,瓦特为改良纽科门蒸汽机发明的离心调速装置[4]是第一个在工业领域使用的带有反馈的调节装置,是世界上最早的自动化机器。[3]与此同时,俄罗斯人波尔祖诺夫发明了带有反馈的水面高度控制器,也属世界首创。水面高度的信息传递到浮子上,然后再反作用于蒸汽阀门上。[5]
  控制理论出现之后
  从1868年起直到二战,自动控制系统的理论和实践在美国与西欧、俄国与东欧分别沿着不同的方向发展。在美国与西欧,系统一般都在频域描述,问题都用来自贝尔实验室的波德,奈奎斯特和布莱克的方法解决,而俄国与东欧的数学家和工程师们一般在时域用微分方程解决问题。
  自动控制技术的重大突破发生在二战时期,因为制造武器装备,必须处理复杂的系统。雷达,无人驾驶和自动瞄准系统只是几个带有反馈系统的例子。对新的控制系统的需求导致了新的数学方法的改善,从而控制技术有了自己的一套准则。
  20世纪40年代,通过美国数学家维纳等人的努力,在自动调节、计算机、通信技术、仿生学以及其他学科互相渗透的基础上,产生了控制论。这一理论对自动化技术有着深远影响。维纳提出的反馈控制原理,至今仍然是控制理论中的一条重要规律。
  20世纪60年代,随着复杂的工业生产过程、航空及航天技术、社会经济系统等领域的进步使自动控制理论得以迅速发展,自动化技术水平大大提高。两个显著进展是数字计算机得到广泛应用以及现代控制理论的诞生。
  1980年代,由于电子技术的出现,控制技术有了新的动因。工程师们可以更快更好地进行计算,高度复杂和精准的控制系统成为可能。
  到了21世纪,自动化技术进入了计算机自动设计(英文:Computer-Automated Design,CAutoD)的年代。
       
       
      
        

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