附錄一序自動控制技術(shù)與人類進步

1、序：自動控制技術(shù)與人類進步 automatic control & human civilization前言i.前期控制(early controlearly control)(1400b.c. - 1900) ii.經(jīng)典控制前期(the pre-classical the pre-classical periodperiod)(1900-1935) iii. 經(jīng)典控制(classical controlclassical control)(1935-1950)iv. 現(xiàn)代控制 (modern control)modern control) (1950- )自動控制技術(shù)與人類進步aut

2、omatic control & human civilization前言 自動控制是人類在認識世界和發(fā)明創(chuàng)新的自動控制是人類在認識世界和發(fā)明創(chuàng)新的過程中發(fā)展起來的一門重要的科學技術(shù)。依靠過程中發(fā)展起來的一門重要的科學技術(shù)。依靠它，人類可以從笨重，重復(fù)性的勞動中解放出它，人類可以從笨重，重復(fù)性的勞動中解放出來，從事更富創(chuàng)造性的工作。自動化技術(shù)是當來，從事更富創(chuàng)造性的工作。自動化技術(shù)是當代發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)代發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一，是推動新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的之一，是推動新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。自動化也即現(xiàn)代化。關(guān)鍵技術(shù)。自動化

3、也即現(xiàn)代化。經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論-萌芽階段和起步階段萌芽階段和起步階段n早在古代早在古代, ,勞動人民就憑借生產(chǎn)實踐中積累勞動人民就憑借生產(chǎn)實踐中積累的豐富經(jīng)驗和對反饋概念的直觀認識的豐富經(jīng)驗和對反饋概念的直觀認識, ,發(fā)明發(fā)明了許多閃爍自動控制智慧火花的杰作。了許多閃爍自動控制智慧火花的杰作。n如果要追朔自動控制技術(shù)的發(fā)展歷史如果要追朔自動控制技術(shù)的發(fā)展歷史, ,早在早在兩千年前中國就有了自動控制技術(shù)的兩千年前中國就有了自動控制技術(shù)的萌芽萌芽。i.i.前期控制前期控制(early control)(early control)(1400b.c. - 1900)(1400b.c. - 19

4、00)(0) 中國，埃及和巴比倫出現(xiàn)中國，埃及和巴比倫出現(xiàn)自動計自動計時漏壺時漏壺(1400b.c. 1100b.c.)。孫武孫武著著孫子兵法孫子兵法(600b.c.)(1) 秦昭王時，秦昭王時，李冰李冰主持修筑主持修筑都江堰都江堰體現(xiàn)的系統(tǒng)觀念和實踐體現(xiàn)的系統(tǒng)觀念和實踐 (300b.c.)西漢漏壺西漢漏壺(3) 中國中國張衡張衡發(fā)明水運渾象，研制出自動測量地震的發(fā)明水運渾象，研制出自動測量地震的候風候風地動儀地動儀 (132年年)(2) 亞歷山大的亞歷山大的希羅希羅發(fā)明開閉廟門和分發(fā)圣水等自動裝發(fā)明開閉廟門和分發(fā)圣水等自動裝置置 (100年年)(4) 中國中國馬鈞馬鈞研制出用齒輪傳動的自動指

5、示方向的研制出用齒輪傳動的自動指示方向的指指南車南車 (235年年)(5) 中國明代中國明代宋應(yīng)星宋應(yīng)星所著所著天工天工開物開物記載有程序控制思想記載有程序控制思想(cnc)的的提花織機提花織機結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 (1637年年)小知識：小知識：指南車指南車 指南車與司南、指南針等相比在指南的原理上截然不同。它的車箱指南車與司南、指南針等相比在指南的原理上截然不同。它的車箱里裝著非常巧妙而復(fù)雜的機械。是一種雙輪獨轅車。它的中央有一個大里裝著非常巧妙而復(fù)雜的機械。是一種雙輪獨轅車。它的中央有一個大平輪，木頭人就豎立在上面。在大平輪兩旁，裝著很多小齒輪。如果車平輪，木頭人就豎立在上面。在大平輪兩旁，裝著

6、很多小齒輪。如果車子向左轉(zhuǎn)，右邊的車輪就會帶動小齒輪，小齒輪再帶動大平輪，使大平子向左轉(zhuǎn)，右邊的車輪就會帶動小齒輪，小齒輪再帶動大平輪，使大平輪相反地向右轉(zhuǎn)。如果車子向右轉(zhuǎn)，同樣地，大平輪則向左轉(zhuǎn)。因此，輪相反地向右轉(zhuǎn)。如果車子向右轉(zhuǎn)，同樣地，大平輪則向左轉(zhuǎn)。因此，只要指南車開動以前，先讓木頭人的右手指向南方，以后車子不論是向只要指南車開動以前，先讓木頭人的右手指向南方，以后車子不論是向左轉(zhuǎn)還是向右轉(zhuǎn)，木頭人的右手就總是指向南方。指南車是利用齒輪的左轉(zhuǎn)還是向右轉(zhuǎn)，木頭人的右手就總是指向南方。指南車是利用齒輪的原理造成的。這種齒輪傳動類似現(xiàn)代汽車用的差動齒輪，相當于汽車中原理造成的。這種齒輪傳動

7、類似現(xiàn)代汽車用的差動齒輪，相當于汽車中差動齒輪的逆向使用原理。這種指南車，可以說是世界上最早的自動化差動齒輪的逆向使用原理。這種指南車，可以說是世界上最早的自動化設(shè)備。設(shè)備。 指南車是我國古代偉大的發(fā)明之指南車是我國古代偉大的發(fā)明之一，也是世界上最早的控制論機械之一，也是世界上最早的控制論機械之一。用英國著名科學史專家李約瑟的一。用英國著名科學史專家李約瑟的話說，中國古代的指南車話說，中國古代的指南車“可以說是可以說是人類歷史上邁向控制論機器的第一人類歷史上邁向控制論機器的第一步步”，是人類，是人類“第一架體內(nèi)穩(wěn)定機第一架體內(nèi)穩(wěn)定機”。(6) 英國英國j. watt用離心式調(diào)速器控制蒸汽機的速

8、度用離心式調(diào)速器控制蒸汽機的速度 (1788年年)小知識：小知識：瓦特瓦特james watt（17361819） 到此為止，瓦特完成了對蒸汽機的整套發(fā)明過程。經(jīng)過他的一系列重大的發(fā)明到此為止，瓦特完成了對蒸汽機的整套發(fā)明過程。經(jīng)過他的一系列重大的發(fā)明和改進，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的和改進，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3 3倍多，而且配套齊全、性能優(yōu)良、倍多，而且配套齊全、性能優(yōu)良、切合實用。瓦特由此博得了第一部現(xiàn)代蒸汽機切合實用。瓦特由此博得了第一部現(xiàn)代蒸汽機高效率瓦特蒸汽機的發(fā)明者稱號。高效率瓦特蒸汽機的發(fā)明者稱號。 英國發(fā)明家、工程師。英國發(fā)明家、工程師。17361736

9、年年1 1月月1919日生于蘇格蘭的一個小鎮(zhèn)格里諾克。日生于蘇格蘭的一個小鎮(zhèn)格里諾克。1515歲學完歲學完了了物理學原理物理學原理并獲得了豐富的木工、金屬冶煉和加工等工藝技術(shù)。并獲得了豐富的木工、金屬冶煉和加工等工藝技術(shù)。17531753年在一家鐘表店學手藝，跟有名的機械師摩爾根當學徒。經(jīng)過刻苦學習，努力年在一家鐘表店學手藝，跟有名的機械師摩爾根當學徒。經(jīng)過刻苦學習，努力實踐，他已能制造難度較高的象限儀、羅盤、經(jīng)緯儀等。實踐，他已能制造難度較高的象限儀、羅盤、經(jīng)緯儀等。17561756年在格拉斯哥大學當了儀器修理員。年在格拉斯哥大學當了儀器修理員。17651765年發(fā)明了把冷凝過程從汽缸中分離

10、出來的分離式冷凝器。冷凝器的發(fā)明在蒸汽年發(fā)明了把冷凝過程從汽缸中分離出來的分離式冷凝器。冷凝器的發(fā)明在蒸汽機的發(fā)展中起了關(guān)鍵性的作用。機的發(fā)展中起了關(guān)鍵性的作用。17681768年制成了一臺單動作蒸汽機年制成了一臺單動作蒸汽機 。17811781年，發(fā)明了行星式齒輪，將蒸汽機活塞的往復(fù)運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。年，發(fā)明了行星式齒輪，將蒸汽機活塞的往復(fù)運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。17821782年發(fā)明了大動力的年發(fā)明了大動力的“雙動作蒸汽機雙動作蒸汽機”并獲得專利。并獲得專利。 17841784年他發(fā)明了平行運動連桿機構(gòu)，解決了雙動作蒸汽機的結(jié)構(gòu)問題。年他發(fā)明了平行運動連桿機構(gòu)，解決了雙動作蒸汽機的結(jié)構(gòu)問題。17

11、881788年他發(fā)明了離心式調(diào)速器和節(jié)氣閥，用來自動控制蒸汽機的運轉(zhuǎn)速度。年他發(fā)明了離心式調(diào)速器和節(jié)氣閥，用來自動控制蒸汽機的運轉(zhuǎn)速度。17901790年發(fā)明了蒸汽機配套用壓力計。年發(fā)明了蒸汽機配套用壓力計。 荷蘭科學家荷蘭科學家c. hugens (1629-1695)利用反利用反饋控制原理發(fā)饋控制原理發(fā)明了高性能的明了高性能的鐘擺與天文望鐘擺與天文望遠鏡。遠鏡。(7) 英國英國 g.b. airy（1801-1892) 系統(tǒng)的研究了天文望遠鏡的速系統(tǒng)的研究了天文望遠鏡的速度控制，并根據(jù)倒立擺離心力原理，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。度控制，并根據(jù)倒立擺離心力原理，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。首次提出反饋

12、系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題首次提出反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題研究，以及利用微分方程來研研究，以及利用微分方程來研究反饋控制動力學系統(tǒng)。究反饋控制動力學系統(tǒng)。(8) j.c. maxwell (1831- 1879), 法國科學家，于法國科學家，于1868年發(fā)年發(fā)表文章表文章“on governors（論調(diào)節(jié)器）（論調(diào)節(jié)器）, 成功解決了二階成功解決了二階及三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨后，劍橋大學的及三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨后，劍橋大學的e.j.routh與瑞與瑞典的典的hurwitz解決了解決了多階系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷多階系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷(routh-hurwitz stability criteria) (1875年年)。

13、 032213asasas03222133xadtdxadtxdadtxd(9) 俄國俄國a.m. lyapunov博士論文博士論文“論運論運動穩(wěn)定性的一般問題動穩(wěn)定性的一般問題” (1892年年)(10) 英國英國j. m. gray設(shè)計出第一艘全自動蒸設(shè)計出第一艘全自動蒸汽輪船汽輪船 “東方東方”號號(great eastern) (1866年年)(11)由由徐壽徐壽設(shè)計的中國第一設(shè)計的中國第一艘蒸汽輪船艘蒸汽輪船“黃鵠黃鵠”號號(l20m, 25t, 10km/hr)在安在安慶內(nèi)軍械所下水慶內(nèi)軍械所下水(1866)。次。次年，中國第一艘木質(zhì)明輪年，中國第一艘木質(zhì)明輪蒸汽艦船蒸汽艦船“恬古

14、恬古”號在江號在江南造船廠下水。南造船廠下水。操江號(62mx10m), 392匹馬力，600t排水，備炮9門ii.ii.經(jīng)典控制前期經(jīng)典控制前期(the pre-classical period)(the pre-classical period)(1900-1935)(1900-1935)(1) 美國福特美國福特(ford motor)汽汽車公司建成車公司建成最早的汽車裝配流最早的汽車裝配流水線水線 (1913) (0)wright brothers 于于1903年年12月月17完成了人類歷史上完成了人類歷史上首首次動力飛行次動力飛行，開創(chuàng)了航空業(yè)的新篇章。，開創(chuàng)了航空業(yè)的新篇章。(2)

15、e. sperry (1860-1930), 創(chuàng)立創(chuàng)立sperry公司。由他們設(shè)計和制造的公司。由他們設(shè)計和制造的和各種控制裝置被廣泛的應(yīng)用到二戰(zhàn)時期的美軍軍艦、魚雷、火和各種控制裝置被廣泛的應(yīng)用到二戰(zhàn)時期的美軍軍艦、魚雷、火炮、雷達和飛機上。炮、雷達和飛機上。l.sperry(1892-1923), 在在1914年的巴黎航展中，年的巴黎航展中，成功地演示了陀螺儀全自動機身平衡與穩(wěn)定，為航空業(yè)的快速發(fā)展做成功地演示了陀螺儀全自動機身平衡與穩(wěn)定，為航空業(yè)的快速發(fā)展做出了重要的貢獻。出了重要的貢獻。(3) 美國美國n. minorsky研制出用研制出用于船舶駕駛的伺服結(jié)構(gòu)，提于船舶駕駛的伺服結(jié)構(gòu)，

16、提出出pid控制方法控制方法(1922)，并成，并成功應(yīng)用于美國軍艦控制。功應(yīng)用于美國軍艦控制。(4) 美國美國mit的的v. bush研制成第一臺大型模擬計算機研制成第一臺大型模擬計算機(differential analyzer) (1928)美國現(xiàn)代工程之父，美國現(xiàn)代工程之父，1964年獲美國總統(tǒng)科學獎（年獲美國總統(tǒng)科學獎（national medal of science）。）。(5) 美國美國h. s. black發(fā)明了電子放大器發(fā)明了電子放大器負反饋方法負反饋方法(negative feedback amplifier) ,為現(xiàn)代通訊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。為現(xiàn)代通訊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。(19

17、27) 1957年獲年獲ieee medal?！昂敛豢鋸埖卣f，沒有毫不夸張地說，沒有black的的發(fā)明，就沒有今天的長距離電話和電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)明，就沒有今天的長距離電話和電視網(wǎng)絡(luò)”h. s. black（at&t）貝爾實驗室研究員(6) 美國美國e. sperry以及以及c. mason研制出火炮控制器研制出火炮控制器(1925)，氣壓反饋控制器，氣壓反饋控制器(1929) 火炮隨動控制火炮隨動控制iii. iii. 經(jīng)典控制經(jīng)典控制(classical control)(classical control)(1935-1950)(1935-1950)(1) 美國貝爾實驗室的美國貝爾實驗室

18、的h. bode (1938)，以及以及h.nyquist(1940)提出提出頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法h. nyquisth. bode(2) 美國美國taylor儀器公司的儀器公司的j. g. ziegler和和n. b. nichols提出提出pid參數(shù)的最佳調(diào)參數(shù)的最佳調(diào)整法整法(1942)(3) 美國美國mit的的n. wiener研究隨機過程的預(yù)測研究隨機過程的預(yù)測(1942)，提，提出出wiener濾波理論濾波理論(1942)，發(fā)表，發(fā)表控制論控制論(cybernetics)一書一書(1948)，標志著控制論學科的誕生。，標志著控制論學科的誕生。1964年獲年獲總統(tǒng)科學獎?？偨y(tǒng)科學獎。

19、n.b. nichols 維納已是一個很有名的數(shù)學家了，但他對其他學科也很有興趣。在第維納已是一個很有名的數(shù)學家了，但他對其他學科也很有興趣。在第二次世界大戰(zhàn)末期，有兩個大問題特別引起了他的興趣，一個是電子計算二次世界大戰(zhàn)末期，有兩個大問題特別引起了他的興趣，一個是電子計算機，另一個是火炮命中率問題。機，另一個是火炮命中率問題。 維納和一位年輕工程師合作，從駕駛汽車這種簡單的動作中發(fā)現(xiàn)，人維納和一位年輕工程師合作，從駕駛汽車這種簡單的動作中發(fā)現(xiàn)，人是采用了一種叫是采用了一種叫“反饋反饋”的控制方法，使汽車按要求行駛。維納又請來了的控制方法，使汽車按要求行駛。維納又請來了神經(jīng)專家進行共同研究，發(fā)

20、現(xiàn)機器和人的控制機能有相似之處。后來，維神經(jīng)專家進行共同研究，發(fā)現(xiàn)機器和人的控制機能有相似之處。后來，維納又和許多有名科學家進行討論，聽取對方的批評意見，甚至是納又和許多有名科學家進行討論，聽取對方的批評意見，甚至是“攻擊攻擊”意見，終于于意見，終于于19481948年把自己的研究成果發(fā)表了出來年把自己的研究成果發(fā)表了出來控制論控制論。小知識：小知識：維納維納 維納生于哥倫比亞市一個猶太人家里。維納維納生于哥倫比亞市一個猶太人家里。維納4 4歲歲開始讀書。開始讀書。9 9歲時讀中學，歲時讀中學，1111歲進入大學學習。他的歲進入大學學習。他的數(shù)學知識已超過大學一年級學生的水平，所以轉(zhuǎn)而數(shù)學知識

21、已超過大學一年級學生的水平，所以轉(zhuǎn)而熱衷于研究化學、物理、電學。他熱衷于研究化學、物理、電學。他1818歲時取得了哈歲時取得了哈佛大學數(shù)學和哲學兩個博士學位，后來又到德國、佛大學數(shù)學和哲學兩個博士學位，后來又到德國、英國學習，拜著名哲學家羅素、數(shù)學家希爾伯特為英國學習，拜著名哲學家羅素、數(shù)學家希爾伯特為師，進一步深造。師，進一步深造。(4) 美國的美國的h. hazen發(fā)表發(fā)表“關(guān)于伺服結(jié)構(gòu)理論關(guān)于伺服結(jié)構(gòu)理論”(theory of servome-chanism) (1934)，并在并在mit建立伺服機構(gòu)實驗室建立伺服機構(gòu)實驗室(servomechanism laboratory) (193

22、9)h. hazen(5) 英國英國a. m. turine提出提出圖靈計算機圖靈計算機的設(shè)想。的設(shè)想。(1937)(6) j. von neuman (1903-1957)發(fā)明首臺發(fā)明首臺數(shù)字計算機數(shù)字計算機，創(chuàng)立，創(chuàng)立game theory。(7) 在貝爾實驗室在貝爾實驗室bode領(lǐng)導(dǎo)的火炮控制系統(tǒng)研究小組工作的領(lǐng)導(dǎo)的火炮控制系統(tǒng)研究小組工作的c. shannon提出繼電器邏輯自動化理論提出繼電器邏輯自動化理論(1938)，隨后，發(fā)表，隨后，發(fā)表專著專著通信的數(shù)字理論通信的數(shù)字理論(the mathematical theory of communication)，奠定了信息論的基礎(chǔ)奠定了

23、信息論的基礎(chǔ)(1948)信息論之信息論之父父c. e. shannon （8）李郁榮李郁榮（y.w. lee, 1904-1989), 廣東人，廣東人，n. wiener的首的首位博士生位博士生(1930年年)，曾任職于清華大學電機系（，曾任職于清華大學電機系（1931-1937），），早期為早期為wiener理論的工程應(yīng)用與推廣作了大量的工作。理論的工程應(yīng)用與推廣作了大量的工作。1946年回到年回到mit電機系（電機系（1946-1969），與），與shannon一起成為該系一起成為該系最 知 名 的 兩 個 學 科 帶 頭 人 。 主 要 工 作 包 括 隨 機 通 訊最 知 名 的 兩

24、個 學 科 帶 頭 人 。 主 要 工 作 包 括 隨 機 通 訊（statistical communication theory）和電路理論，培養(yǎng)了大）和電路理論，培養(yǎng)了大批電子工程領(lǐng)域中的知名學者和工程師，被譽為批電子工程領(lǐng)域中的知名學者和工程師，被譽為mit的最偉的最偉大的教育家之一。大的教育家之一。y.w. lee(9) mit radiation laboratory在研究在研究scr-584雷達控制系雷達控制系統(tǒng)的過程中，創(chuàng)立了統(tǒng)的過程中，創(chuàng)立了nichols chart design method，r. s. philips的工作的工作on noise in servomech

25、anisms，以及，以及hurwicz (1947)的數(shù)字控制系統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)(sampled data system)(10) 美國美國w. evans提出提出根軌跡法根軌跡法(root locus method) (1948)，以單輸入線性系統(tǒng)以單輸入線性系統(tǒng)為對象的經(jīng)典控制研究工作完成。為對象的經(jīng)典控制研究工作完成。(11) 多本有關(guān)經(jīng)典控制的經(jīng)典名著相繼出版，包括多本有關(guān)經(jīng)典控制的經(jīng)典名著相繼出版，包括ed. s. smith的的automatic control engineering (1942)，h. bode的的network analysis and feedback am

26、plifier(1945)，l.a. maccoll的的fundamental theory of servomechanisms (1945)，以及，以及錢學森錢學森的的工程控制論工程控制論 (1954) 1955 1955年回國。年回國。19551955年至年至19661966年任中國科學院力學研究所所長、研究員，國防部第年任中國科學院力學研究所所長、研究員，國防部第五研究院院長。五研究院院長。19651965年至年至19701970年任第七機械工業(yè)部副部長。年任第七機械工業(yè)部副部長。19701970年至年至19821982年任國防科年任國防科工委科學技術(shù)委員會副主任，中國科協(xié)副主席。還歷

27、任中國自動化學會第一、二屆理工委科學技術(shù)委員會副主任，中國科協(xié)副主席。還歷任中國自動化學會第一、二屆理事長，中國宇航學會、中國力學學會、中國系統(tǒng)工程學會名譽會長，中科院主席團執(zhí)事長，中國宇航學會、中國力學學會、中國系統(tǒng)工程學會名譽會長，中科院主席團執(zhí)行主任、數(shù)學物理學部委員。行主任、數(shù)學物理學部委員。19861986年至年至19911991年年5 5月任中國科協(xié)第三屆全委會主席。月任中國科協(xié)第三屆全委會主席。19911991年年5 5月在中國科協(xié)第四次全國代表大會上當選為科協(xié)名譽主席。月在中國科協(xié)第四次全國代表大會上當選為科協(xié)名譽主席。19921992年年4 4月被聘為中科月被聘為中科院學部主

28、席團名譽主席。院學部主席團名譽主席。19941994年年6 6月當選為中國工程院院士。月當選為中國工程院院士。 小知識：小知識：錢學森錢學森 19111911年年1212月月1111日生，浙江杭州人，日生，浙江杭州人，19591959年年8 8月加入中國月加入中國共產(chǎn)黨，博士學位。共產(chǎn)黨，博士學位。 1929 1929年至年至19341934年在上海交通大學機械工程系學習。年在上海交通大學機械工程系學習。19351935年至年至19391939年在美國麻省理工學院航空工程系學習，獲碩士年在美國麻省理工學院航空工程系學習，獲碩士學位。學位。19361936年至年至19391939年在美國加州理工

29、學院航空與數(shù)學系年在美國加州理工學院航空與數(shù)學系學習，獲博士學位。學習，獲博士學位。19391939年至年至19431943年任美國加州理工學院年任美國加州理工學院航空系研究員。航空系研究員。19431943年至年至19451945年任美國加州理工學院航空年任美國加州理工學院航空系助理教授（其間：系助理教授（其間：19401940年至年至19451945年為四川成都航空研究年為四川成都航空研究所通信研究員）。所通信研究員）。19451945年至年至19461946年任美國加州理工學院航年任美國加州理工學院航空系副教授?？障蹈苯淌?。19461946年至年至19491949年任美國麻省理工學院航空

30、系年任美國麻省理工學院航空系副教授、空氣動力學教授。副教授、空氣動力學教授。19491949年至年至19551955年任美國加州理年任美國加州理工學院噴氣推進中心主任、教授。工學院噴氣推進中心主任、教授。 iv.iv.現(xiàn)代控制現(xiàn)代控制(modern control) (modern control) (1950- )(1950- ) 二次世界大戰(zhàn)中火炮，雷達，飛機以及通訊系統(tǒng)的控二次世界大戰(zhàn)中火炮，雷達，飛機以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動了經(jīng)典控制的發(fā)展。五十年代后興起的現(xiàn)制研究直接推動了經(jīng)典控制的發(fā)展。五十年代后興起的現(xiàn)代控制起源于冷戰(zhàn)時期的軍備競賽，如導(dǎo)彈代控制起源于冷戰(zhàn)時期的軍備競賽，如

31、導(dǎo)彈(發(fā)射，操縱，發(fā)射，操縱，指導(dǎo)及跟蹤指導(dǎo)及跟蹤)，衛(wèi)星，航天器和星球大戰(zhàn)，以及計算機技術(shù)，衛(wèi)星，航天器和星球大戰(zhàn)，以及計算機技術(shù)的出現(xiàn)的出現(xiàn)(英國科學家英國科學家a.j.g. macfarlane)。(2) 美國美國r. bellman在在rand coporation數(shù)學部數(shù)學部的支持下，發(fā)表著名的的支持下，發(fā)表著名的dynamic programming，建立最優(yōu)控制的基礎(chǔ)建立最優(yōu)控制的基礎(chǔ)(1957)(3) 國際自動控制聯(lián)合會國際自動控制聯(lián)合會(ifac)成立成立(1957)，中國為發(fā)起，中國為發(fā)起國之一，第一屆學術(shù)會議于莫斯科召開國之一，第一屆學術(shù)會議于莫斯科召開 (1960)(1

32、) 蘇聯(lián)蘇聯(lián)l.s. pontryagin發(fā)表發(fā)表“最優(yōu)最優(yōu)過程數(shù)學理論過程數(shù)學理論”，提，提出出極大值原理極大值原理(maximum principle) (1956)l.s. pontryagin(4) 美國美國mit的的servomechanism laboratory研制出研制出第一臺第一臺數(shù)控機床數(shù)控機床(1952)(5) 世界世界第一顆人造地球衛(wèi)星第一顆人造地球衛(wèi)星(sputnik)由蘇聯(lián)發(fā)射成功由蘇聯(lián)發(fā)射成功 (1957)sputnik 1 was the first artificial satellite launched into space 1957. laika. sp

33、utnik 2(6) 美國美國george devol研制出研制出第一臺工業(yè)機器人樣機第一臺工業(yè)機器人樣機(1954)，兩年后，被稱為機器人之父的兩年后，被稱為機器人之父的joseph engelberger創(chuàng)立了第創(chuàng)立了第一家機器人公司，一家機器人公司，unimation(7) 美籍匈牙利人美籍匈牙利人r. e. kalman發(fā)表發(fā)表“on the general theory of control systems”等論文，等論文，引入引入狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)，提出分析系統(tǒng)，提出能控性，能能控性，能觀測性，最佳調(diào)節(jié)器和觀測性，最佳調(diào)節(jié)器和kalman 濾波濾波等概念，等概念，奠定了現(xiàn)

34、代控制理論的基礎(chǔ)奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ) (1960)r.e. kalman(8) 蘇聯(lián)東方蘇聯(lián)東方- -號飛船載著加加林進入人造地球衛(wèi)星軌道，號飛船載著加加林進入人造地球衛(wèi)星軌道，人類宇航時代開始了人類宇航時代開始了(1961)(1961)1961, at the age of 27, 1961, at the age of 27, gagarin left the earth. gagarin left the earth. it was april the 12th, it was april the 12th, 9.07 moscow time 9.07 moscow time (la

35、unch-site, (launch-site, baikonur). 108 minutes baikonur). 108 minutes later, he was back . later, he was back . the period of orbital the period of orbital revolution was 89:34 revolution was 89:34 minutes (this figure minutes (this figure was calculated by was calculated by electronic computers).

36、electronic computers). the missions maximum the missions maximum flight altitude was flight altitude was 327 000 meters. the 327 000 meters. the maximum speed reached maximum speed reached was 28 260 kilometers was 28 260 kilometers per hour.per hour. 加加林加加林a stamp issued by russia to memorize y. ga

37、garincapsule used in first manned orbit of earth in 1961, the first human to pilot a spacecraft, yuri gagarin, was launched by the soviet union aboard vostok i.(9) 1963年年, 美國的美國的lofti zadeh與與c. desoer發(fā)表發(fā)表linear systems - a state space approach。1965年，年，zadeh提出模糊提出模糊集合和模糊控制概念。集合和模糊控制概念。(10) 美國的美國的e.i.

38、 jury 發(fā)表發(fā)表“數(shù)字控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)” (sampled-data control system) ，建立了數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)，建立了數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的基礎(chǔ) (1958) c. desoer(11) 蘇聯(lián)發(fā)射蘇聯(lián)發(fā)射“月球月球”9號探測器，首次在月面軟著陸成號探測器，首次在月面軟著陸成功功(1966)，三年后，三年后(1969)，美國，美國“阿波羅阿波羅”11號把宇航員號把宇航員n. a. armstrong送上月球。送上月球。n.a. armstrong1969年年7月月20日，日，“阿波羅阿波羅11號號”飛船首次登陸月球時的珍貴圖片飛船首次登陸月球時的珍貴圖片 (

39、12) 瑞典瑞典karl j. astrom提出提出最小二乘辯識最小二乘辯識，解決了線性定，解決了線性定常系統(tǒng)參數(shù)估計問題和定階方法常系統(tǒng)參數(shù)估計問題和定階方法(1967)，六年后，提出了，六年后，提出了自自啟調(diào)節(jié)器啟調(diào)節(jié)器，建立，建立自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。k. j. astrom(13) 英國英國h.h rosenbrock 發(fā)表發(fā)表state space and multivariable theory (1970)。加拿大加拿大w.m wonham 發(fā)表發(fā)表linear multivariable control: a geometric approach (1974) 。

40、w.m wonham (14) 美國的美國的m. e. merchant提出提出計算機集成制造計算機集成制造的概念的概念(1969)(15) 美國美國arpa計算機網(wǎng)絡(luò)初步建成計算機網(wǎng)絡(luò)初步建成(1971)(16) 日本日本fanuc公司研制出由公司研制出由加工中心和工業(yè)機器人組成的加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元柔性制造單元 (1976)(17) 美國美國r. brockett提出提出用微分幾何研究非線性控制系用微分幾何研究非線性控制系統(tǒng)統(tǒng)(1976)，意大利，意大利a. isidori出版出版(nonlinear control systems) (1985)。a. isidorir

41、. brockett(18) 加拿大加拿大g. zames提出提出h 魯魯棒控制棒控制設(shè)計方法設(shè)計方法(1981年年)(19) 美國美國“哥倫哥倫比亞比亞”號航天飛號航天飛機首次發(fā)射成功機首次發(fā)射成功(1981年年)gorge zames(20) 美國美國a. bryson 和和y.c ho 發(fā)表發(fā)表applied optimal control(1969)。y.c ho 和和x.r cao等提出等提出離散事件系統(tǒng)理離散事件系統(tǒng)理論論(1983)(21) 中國批準中國批準863高技術(shù)計劃，包高技術(shù)計劃，包括自動化領(lǐng)域的括自動化領(lǐng)域的計算機集成制造計算機集成制造系統(tǒng)和智能機器系統(tǒng)和智能機器人兩個主題人兩個主題(1986)a. brysonyu c. hop. kokotovic(22) 第一臺第一臺火星探測器火星探測器sojourner在火星表面軟著陸在火星表面軟著陸 (1996)(23) 旅行者旅行者voyager 一號，二號開始走出太陽系，一號，二號開始走出太陽系， 對茫茫太對茫茫太空進行探索空進行探索(24) 神州飛船神州飛船 -2003、2