1    自动控制理论简介  

1.1  控制思想起源的意义   

控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。  

1.2  自动控制的定义  

自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用动控制技术，可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控操作，自动控制显得尤其重要  

1.3  自动控制理论的基本概念  

在已知控制系统结构和参数的基础上，求取系统的各项性能指标，兵找出这些性能指标与系统参数间的关系就是对自动控制系统的分析，而在给定对象特性的基础上，按照控制系统应具备的性能指标要求，寻求能够全面满足这些性能指标要求的控制方案并合理确定控制器的参数，则是对自动控制系统的分析和设计。  

2    自动控制技术的早期发展

 2.1  水钟   

具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例子当属古代的计时器“水钟”(在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”)。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。约在公元前三世纪中叶，亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮子(phellossive tympanum)。按迪尔斯(Diels)本世纪初复原的样品，注入的水是由圆锥形的浮子节制的。而这种节制方式即已含有负反馈的思想 (尽管当时并不明确)。中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。

2.2  指南车   

公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之等还曾制造过具有开环控制指南车。并发明了齿轮及差动齿轮机。   

 2.3  风车技术   

另外，我国在公元前350年已经用在结构上与水轮相似的水臼来碾米；在公元前50年用水轮来引水灌溉；在公元前31年在锻冶场里使用水动风箱等。大大地减轻了人们的劳动。十八世纪，随着人们对动力的需求，各种动力装置也成为人们研究的重点。1750年，安得鲁米克尔(1719-1811)为风车引入了“扇尾”传动装置，使风车自动地面向风。

 2.4  蒸气机   

十八世纪也是蒸机取得突破发展的时期，并成为机械工程最瞩目的成就。托马斯.纽可门和约翰.卡利(又译为考力)是史学界公认的蒸气机之父。到十八世纪中叶已有好几百台纽可门式蒸气机在英格兰北部和中部地区、康沃尔和其他国家服务，但由于其共作效率太低，难以推广。1765年俄国的波尔祖诺夫发明了蒸汽机锅炉的水位自动调节器（这在俄国被认为是世界上的第一个自动调节器）。

3    自动控制理论发展的现实

 3.1  经典控制理论、现代控制理论在应用中面临的难题   

随着现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，形成了复杂的大系统，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化，从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用。   

 3.2  原因分析   

经典控制理论、现代控制理论在应用中遇到了不少难题，影响了它们的实际应用，其主要原因有三： ①这些控制系统的设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的，而实际系统由于存在不确定性、不完全性、模糊性、时变性、非线性等因素，一般很难获得精确的数学模型；②研究这些系统时，人们必须提出一些比较苛刻的假设，而这些假设在应用中往往与实际不符；③为了提高控制性能，整个控制系统变得极为复杂，这不仅增加了设备投资，也降低了系统的可靠性。   

 3.3  寻求自动控制新出路的思考   

自动控制工作者一直在寻求新的出路，他们在考虑：能否不要完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究主体呢？能否用20世纪50年代中期出现并得到快速发展的人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统等来解决难以建立精确数学模型的控制问题呢？第三代控制理论即智能控制理论就是在这样的背景下提出来的，它是人工智能和自动控制交叉的产物，是当今自动控制科学的出路之一。    

4    未来展望  

控制系统继续发展的目标是实现高度灵活和高度自动化。现在用的工业用机器人实现了高度的自动化，即一旦程序确定，就不需要更多的人工干预了，但是这些机器人对于周围的环境变化无法灵活响应，这也是计算机科学应该着重解决的一个问题。控制系统的确非常有用，但这取决于人类思维的前瞻能力。先进的机器人系统通过革新传感器的反馈功能可以达到灵活的目的。通过提高智能化，增加传感器功能、计算机可视功能和离线式CAD/CAM编程功能将使系统更经济且得到更广泛的应用，使控制系统正朝高度自动化方向买进。  

5    结语  

对于自动化专业，我想它是一个大有前景、应用广泛的“万金油”专业。它可以使人们从繁重的工作中解脱出来，更好的享受科技给我们带来的乐趣。自动化专业是在不断向前发展的、工业化与信息化相结合的一门技术，自动化专业已从早期的局部自动 化发展到了综合自动化时代，一些新技术和其它学科的发展与它相互促进，共同发展。按照这些思路已经研究出的智能控制的理论和技术有专家控制系统、模糊控制系 统 、神经控制系统及学习控制系统等。它应用广泛是因为它在我们生活中所占有的 重要地位所决定的。火力发电、柔性生产线、彩印伺服系统无不是它应用广泛的生动例证。

参考文献 

1 左为恒，周林.自动控制理论基础.北京：机械工业出版社，2007. 2 卢强.控制理论的发展.电网技术，1993，04期