自動控制原理課程介紹

自動控制原理杭州電子科技大學(xué)“自動控制原理”精品課程課題組/eol/jpk/course/index.jsp?courseId=22202012.092008年度浙江省精品課程2/1/20231主要內(nèi)容自動化專業(yè)概述課程性質(zhì)與定位課程內(nèi)容課程目標(biāo)與其他課程的聯(lián)系課程要求考核方式參考書目2/1/20232《自動控制原理》課程介紹一、自動化專業(yè)概述自動化與自動控制自動控制技術(shù)的發(fā)展與人類文明進(jìn)步控制科學(xué)與工程學(xué)科我國自動化專業(yè)的特點(diǎn)2/1/20233《自動控制原理》課程介紹1、自動化與自動控制自動化（Automation）——機(jī)器或裝置在無人干預(yù)情況下按指定程序或指令自動地進(jìn)行操作或運(yùn)行。廣義上，自動化還包括模擬或再現(xiàn)人的智能活動。自動控制（AutomaticControl）——是關(guān)于受控系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的理論和技術(shù)。2/1/20234《自動控制原理》課程介紹兩者的區(qū)別：通常自動化主要應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等人造系統(tǒng)的控制問題；而自動控制除了上述研究外，還研究社會、經(jīng)濟(jì)、生物、環(huán)境等非人造系統(tǒng)的控制問題。由于自動化與自動控制具有明顯的工程特點(diǎn)，一般將本學(xué)科稱為控制科學(xué)與工程（ControlScienceandEngineering）。2/1/20235《自動控制原理》課程介紹I.早期控制(EarlyControl)

(1400B.C.~1900)(1)

中國，埃及和巴比倫出現(xiàn)自動計(jì)時漏壺(1400B.C.~1100B.C.)。孫武著《孫子兵法》(600B.C.)西漢漏壺2、自動控制技術(shù)的發(fā)展與人類文明進(jìn)步2/1/20236《自動控制原理》課程介紹(2)

秦昭襄王時(256B.C.)

，李冰主持修筑的都江堰體現(xiàn)并實(shí)踐了系統(tǒng)的觀念，被譽(yù)為“世界水利文化的鼻祖”(聯(lián)合國評定的世界重要文化遺產(chǎn))

。天府之國的由來：水旱從人，不知饑饉，時無荒年，天下謂之“天府”也（《史記》）。2/1/20237《自動控制原理》課程介紹(3)亞歷山大的古希臘發(fā)明家、數(shù)學(xué)家希羅（古代最偉大實(shí)驗(yàn)家）進(jìn)行了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)，最著名的是希羅汽動球，后人稱為蒸汽機(jī)的雛形。此外，他還設(shè)計(jì)過神廟中的自動門、自動給水裝置與齒輪組及最早利用風(fēng)能的風(fēng)輪。2/1/20238《自動控制原理》課程介紹(4)

中國東漢張衡發(fā)明水運(yùn)渾象，研制出記里鼓車和自動測量地震的候風(fēng)地動儀(132年)1088年，北宋蘇頌等把渾儀（天文觀測儀器）、渾象（天文表現(xiàn)儀器）和自動計(jì)時裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺。記里鼓車2/1/20239《自動控制原理》課程介紹(5)

三國馬鈞研制出用齒輪傳動的自動指示方向的指南車

(235年)諸葛亮的木牛流馬2/1/202310《自動控制原理》課程介紹(6)

1637年，中國明代科學(xué)家宋應(yīng)星（1587-1666）所著《天工開物》記載有程序控制思想(CNC)的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖。2/1/202311《自動控制原理》課程介紹(7)1642年，法國物理學(xué)家（數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家、散文家）B.Pascal（1623-1662）發(fā)明了加法器。人的靈魂有兩個入口：一是理智、一是意志。2/1/202312《自動控制原理》課程介紹

(8)

荷蘭數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家惠更斯C.Hugens(1629-1695)利用反饋控制原理發(fā)明了高性能的鐘擺與天文望遠(yuǎn)鏡。2/1/202313《自動控制原理》課程介紹(9)

1673年，德國科學(xué)家G.W.Leibniz(1646-1716)制造了能進(jìn)行加、減、乘、除及開方運(yùn)算的計(jì)算器。這是繼帕斯卡加法機(jī)后，計(jì)算工具的又一大進(jìn)步。他還系統(tǒng)地闡述了二進(jìn)制計(jì)數(shù)法，并與中國的八卦相聯(lián)系，為計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1745年，英國機(jī)械師E.Lee發(fā)明了帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨，利用尾翼來使主翼對準(zhǔn)風(fēng)向。

1765年，俄國機(jī)械師И.И.波爾祖諾夫發(fā)明了為蒸汽鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)節(jié)器。2/1/202314《自動控制原理》課程介紹(10)英國J.Watt基于機(jī)械式調(diào)節(jié)原理，將離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)(1788年)2/1/202315《自動控制原理》課程介紹

(11)

英國天文學(xué)家G.B.Airy（1801-1881)系統(tǒng)的研究了天文望遠(yuǎn)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。首次提出反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題研究，并利用微分方程來研究反饋控制動力學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)儀器的分辨率：（圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射時愛里斑的半角寬度，即光學(xué)系統(tǒng)最小分辨角）2/1/202316《自動控制原理》課程介紹(12)

英國J.M.Gray設(shè)計(jì)出第一艘全自動蒸汽輪船“東方”號(GreatEastern)(1866年)2/1/202317《自動控制原理》課程介紹(13)由徐壽設(shè)計(jì)的中國第一艘蒸汽輪船“黃鵠”號(L20m,25T,10km/hr)在安慶內(nèi)軍械所下水(1866)。次年，中國第一艘木質(zhì)明輪蒸汽艦船“恬古”號在江南造船廠下水。操江號(62m×10m),392匹馬力，600T排水，備炮9門2/1/202318《自動控制原理》課程介紹(14)英國劍橋大學(xué)的物理學(xué)家J.C.Maxwell(1831-1879)于1868年發(fā)表文章“OnGovernors（論調(diào)節(jié)器）”，指出控制系統(tǒng)的品質(zhì)可用微分方程來描述，動態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以利用特征方程根的位置和形式來研究，成功解決了二階及三階系統(tǒng)的穩(wěn)定性。劍橋大學(xué)的E.J.Routh和德國的A.Hurwitz分別在1877年和1890年先后獨(dú)立發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)，即系統(tǒng)特征方程根具有負(fù)實(shí)部的充分必要條件，解決了多階系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷。2/1/202319《自動控制原理》課程介紹(15)

1892年，俄國數(shù)學(xué)力學(xué)家A.M.Lyapunov完成的博士論文《GeneralProblemoftheStabilityofMotion論運(yùn)動穩(wěn)定性的一般問題》，提出了利用適當(dāng)?shù)哪芰亢瘮?shù)—Lyapunov函數(shù)的正定性及其倒數(shù)的負(fù)定性來鑒別系統(tǒng)的穩(wěn)定性準(zhǔn)則，從而總結(jié)和發(fā)展了系統(tǒng)的經(jīng)典時域分析法。2/1/202320《自動控制原理》課程介紹(16)法國數(shù)學(xué)家J.H.Poincaré(1854-1912)為了研究行星軌道和衛(wèi)星軌道的穩(wěn)定性問題，在1881～1886年間創(chuàng)立了微分方程的定性理論。他研究了微分方程的解在四種類型的奇點(diǎn)（焦點(diǎn)、鞍點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、中心）附近的性態(tài)，并提出根據(jù)解對極限環(huán)(一種特殊的封閉曲線)的關(guān)系，可以判定解的穩(wěn)定性。此外，龐加萊還在1895年證明了“龐加萊回歸定理”，并開創(chuàng)了動力系統(tǒng)理論。后人評價：整個地改變了數(shù)學(xué)科學(xué)的狀況，在一切方向上打開了新的道路。2/1/202321《自動控制原理》課程介紹II.經(jīng)典控制前期(ThePre-classicalPeriod)(1900-1935)(2)

美國福特(FordMotor)汽車公司建成最早的汽車裝配流水線(1913)。(1)

WrightBrothers

于1903年12月17完成了人類歷史上首次動力飛行，開創(chuàng)了航空業(yè)的新篇章。2/1/202322《自動控制原理》課程介紹(3)E.Sperry(1860-1930),創(chuàng)立Sperry公司。由他們設(shè)計(jì)和制造的陀螺儀（gyroscope）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(dá)和飛機(jī)上。L.Sperry(1892-1923),在1914年的巴黎航展中，成功地演示了陀螺儀全自動機(jī)身平衡與穩(wěn)定，為航空業(yè)的快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2/1/202323《自動控制原理》課程介紹(4)1922年，美國N.Minorsky

研制出用于船舶操縱的伺服結(jié)構(gòu)，提出PID控制方法(1922)，證明了從系統(tǒng)的微分方程確定系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，并成功應(yīng)用于軍艦控制。2/1/202324《自動控制原理》課程介紹(5)

美國E.Sperry以及C.Mason研制出火炮控制器(1925)，氣壓反饋控制器(1929)2/1/202325《自動控制原理》課程介紹(6)1927年，美國H.Black在前往ManhattanWestStreet的上班途中，在Hudson河的LackawannaFerry上靈光一閃，發(fā)明了在當(dāng)今控制理論中占核心地位的負(fù)反饋放大器

(NegativeFeedbackAmplifier)。他的發(fā)明為現(xiàn)代通訊技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，1957年獲IEEEMedal?！昂敛豢鋸埖卣f，沒有Black的發(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(shí)驗(yàn)室研究員2/1/202326《自動控制原理》課程介紹(7)

美國MIT的V.Bush研制成第一臺大型模擬計(jì)算機(jī)(DifferentialAnalyzer)(1928)——美國現(xiàn)代工程之父，1964年獲美國總統(tǒng)科學(xué)獎（NationalMedalofScience）。2/1/202327《自動控制原理》課程介紹(8)1932年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.Nyquist

提出了一種根據(jù)系統(tǒng)的開環(huán)頻率響應(yīng)來確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法：Nyquist穩(wěn)定判據(jù)。2/1/202328《自動控制原理》課程介紹(1)

1934年，美國的H.Hazen發(fā)表“關(guān)于伺服結(jié)構(gòu)理論”(TheoryofServomechanism)

，提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)概念，討論了可精確跟蹤變化的輸入信號的機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)，并在MIT建立伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室(ServomechanismLaboratory)

(1939)H.HazenIII.經(jīng)典控制(ClassicalControl)(1935-1950)2/1/202329《自動控制原理》課程介紹(2)19世紀(jì)40年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的H.Bode及H.Nyquist

(1940)提出頻率響應(yīng)法，為閉環(huán)控制系統(tǒng)提供了一種可行方法。H.Bode引入了半對數(shù)坐標(biāo)系，使頻率特性的繪制工作更加適用于工程設(shè)計(jì)（Bode圖）。H.Bode2/1/202330《自動控制原理》課程介紹(3)

美國Taylor儀器公司的J.G.Ziegler和N.B.Nichols提出PID參數(shù)的最佳調(diào)整法(1942)Ziegler–Nicholstuningmethod

ItisperformedbysettingtheI(integral)andD(derivative)gainstozero.The“P”(proportional)gainisthenincreased(fromzero)untilitreachestheultimategainKu,atwhichtheoutputofthecontrollooposcillateswithaconstantamplitude.KuandtheoscillationperiodTuareusedtosettheP,I,andDgainsdependingonthetypeofcontrollerused.ControlTypeKpKiKdPKu/2--PIKu/2.21.2Kp/Tu-ClassicPIDKu/1.72Kp/TuKpTu/82/1/202331《自動控制原理》課程介紹(4)1942年，H.Harris引入傳遞函數(shù)概念。用方框圖、環(huán)節(jié)、輸入和輸出等信息傳輸?shù)母拍顏砻枋鱿到y(tǒng)的性能和關(guān)系，把原來由研究反饋放大器穩(wěn)定性而建立起來的頻率法，更加抽象化了，也更有普遍意義。(5)

1948年，W.R.Evans建立了一種求特征根的簡單方法，即根軌跡法(RootLocusMethod)

，在控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用，標(biāo)志著以單輸入線性系統(tǒng)為對象的經(jīng)典控制研究工作完成。2/1/202332《自動控制原理》課程介紹(6)

美國MIT的N.Wiener（控制論之父）研究隨機(jī)過程的預(yù)測，提出了Wiener濾波理論(1942)。1948年，維納發(fā)表《Cybernetics(控制論)》一書，論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，奠定了控制論（控制理論）這門新學(xué)科的基礎(chǔ)?！?964年獲美國國家科學(xué)勛章N.Wiener,shownherein1954withYukWingLee(left)andAmarG.Bose,discussinganaspectofstatisticalcommunicationtheoryCyberneticsorControlandCommunicationintheAnimalandtheMachines

（控制論或關(guān)于在動物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)）2/1/202333《自動控制原理》課程介紹(7)

在貝爾實(shí)驗(yàn)室Bode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(1938)，隨后，他發(fā)表專著《TheMathematicalTheoryofCommunication(通信的數(shù)字理論)》，奠定了信息論的基礎(chǔ)(1948)——信息論之父。C.E.Shannon2/1/202334《自動控制原理》課程介紹(8)

1936年，英國數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家A.M.Turine

（1912-1954）在研究可計(jì)算理論時提出了圖靈機(jī)（不是一種具體的機(jī)器，而是一種思想模型，可制造一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計(jì)算裝置，用來計(jì)算所有能想象得到的可計(jì)算函數(shù)）的設(shè)想。1949年，圖靈成為世界上第一位把計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用于數(shù)學(xué)研究的科學(xué)家。1950年，發(fā)表論文“計(jì)算機(jī)器與智能”，為后來的人工智能科學(xué)提供了開創(chuàng)性的構(gòu)思。提出著名的“圖靈測試”理論。為紀(jì)念其在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)而設(shè)立了“圖靈獎”（計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎）。圖靈也被譽(yù)為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父，人工智能之父。2/1/202335《自動控制原理》課程介紹(9)

1944年，美籍匈牙利科學(xué)家、計(jì)算機(jī)之父、博弈論之父VonNeuman

(1903-1957)發(fā)表論文《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》，創(chuàng)立了博弈論Gametheory。1946年，他領(lǐng)導(dǎo)發(fā)明了首臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC。(設(shè)計(jì)思想：二進(jìn)制；按照程序順序地執(zhí)行)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)2/1/202336《自動控制原理》課程介紹

(10)李郁榮（Y.W.Lee,1904-1989),廣東人，N.Wiener的首位博士生(1930年)，曾任職于清華大學(xué)電機(jī)系（1931-1937），早期為Wiener理論的工程應(yīng)用與推廣作了大量的工作。1946年回到MIT電機(jī)系（1946-1969），與Shannon一起成為該系最知名的兩個學(xué)科帶頭人。主要工作包括隨機(jī)通訊（statisticalcommunicationtheory）和電路理論，培養(yǎng)了大批電子工程領(lǐng)域中的知名學(xué)者和工程師，被譽(yù)為MIT的最偉大的教育家之一。Y.W.Lee2/1/202337《自動控制原理》課程介紹(11)MITRadiationLaboratory在研究SCR-584雷達(dá)控制系統(tǒng)的過程中，創(chuàng)立了NicholsChartDesignMethod，R.S.Philips的工作OnNoiseinServomechanisms，以及Hurwitz(1947)的數(shù)字控制系統(tǒng)(SampledDataSystem)。L.J.Chu(1913-1973)，畢業(yè)于交通大學(xué)，MIT電機(jī)系教授，RadiationLab雷達(dá)研究最重要的奠基者。2/1/202338《自動控制原理》課程介紹(12)H.S.Tsien.Engineering

Cybernetics(工程控制論).1954.錢學(xué)森奠定了工程控制論的基礎(chǔ)。另外，這一時期還相繼出版出現(xiàn)了許多有關(guān)經(jīng)典控制的經(jīng)典名著，包括E.S.Smith的AutomaticControlEngineering

(1942)；H.Bode的NetworkAnalysisandFeedbackAmplifier

(1945)；L.A.MacColl的FundamentalTheoryofServomechanisms

(1945)

；H.M.James,N.B.NicholsandR.S.Phillips的

Theoryofservomechanisms(1947)等。2/1/202339《自動控制原理》課程介紹IV

現(xiàn)代控制(ModernControl)

(1950-)第二次世界大戰(zhàn)中，火炮、雷達(dá)、飛機(jī)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。19世紀(jì)50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(發(fā)射、操縱、指導(dǎo)及跟蹤)、衛(wèi)星、航天器和星球大戰(zhàn)等。19世紀(jì)60年代，數(shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的基于時域分析的現(xiàn)代控制理論提供了可能。2/1/202340《自動控制原理》課程介紹(2)

美國R.E.Bellman提出著名的動態(tài)規(guī)劃法(DynamicProgramming)，建立了最優(yōu)控制的基礎(chǔ)(1957)(1)

前蘇聯(lián)L.S.Pontryagin發(fā)表“最優(yōu)過程數(shù)學(xué)理論”，提出極大值原理(MaximumPrinciple)(1956)L.S.PontryaginR.E.Bellman2/1/202341《自動控制原理》課程介紹(3)1958年美國的E.I.Jury

發(fā)表“數(shù)字控制系統(tǒng)”(Sampled-DataControlSystem)，建立了數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)。(4)

國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)成立(1957)，中國為發(fā)起國之一。1960年，第一屆世界大會(IFACWorldCongress)在莫斯科召開，大會每三年召開一次（14th屆1999年北京，17th屆2008年Seoul，18th屆2011年Milano）。(5)

1960年，在美國自動控制聯(lián)合會第一屆年會上，首先提出現(xiàn)代控制理論這一名稱，研究方法從頻域又回到時域，標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的正式產(chǎn)生。2/1/202342《自動控制原理》課程介紹(6)1960年，美籍匈牙利學(xué)者R.E.Kalman（1930～）發(fā)表一系列經(jīng)典論文，引入狀態(tài)空間法分析系統(tǒng)，提出可控性，可觀測性和最佳調(diào)節(jié)器等概念，建立最優(yōu)線性最小方差遞推濾波方法，即Kalman

濾波。西方學(xué)術(shù)界公認(rèn)卡爾曼奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。2/1/202343《自動控制原理》課程介紹(7)

美國MIT的ServomechanismLab研制出第一臺數(shù)控機(jī)床(1952)2/1/202344《自動控制原理》課程介紹(8)

美國G.Devol研制出第一臺工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)(1954)。1959年，被稱為機(jī)器人之父的J.Engelberger創(chuàng)立了第一家機(jī)器人公司，UnimationInc——PUMA。2/1/202345《自動控制原理》課程介紹(9)

1968年，日本Kawasaki（川崎）公司從Unimation買進(jìn)技術(shù)。目前，Yaskawa（安川）公司已成為世界最大的機(jī)器人公司。機(jī)器人技術(shù)體現(xiàn)了電子控制和驅(qū)動，傳感器以及運(yùn)動機(jī)構(gòu)一體化的新思想。日本Yaskawa公司的工程師把這叫做Mechatronics

(機(jī)電一體化技術(shù))(1972)2/1/202346《自動控制原理》課程介紹

(10)G.S.Brown（1907-1996）,H.Hazen的學(xué)生，數(shù)控機(jī)床之父。1939年，G.Brown為海軍的4名學(xué)員開設(shè)了首門控制課，把自動控制引入到正規(guī)的工程教育中。“工程學(xué)生必須全面地接受深層次的科學(xué)訓(xùn)練…科學(xué)主導(dǎo)工程（Sciencedominatesengineering）”，“課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須緊密地結(jié)合起來”，是G.Brown教授最著名的兩條教育理念。2/1/202347《自動控制原理》課程介紹(11)

世界上第一顆人造地球衛(wèi)星(Sputnik)由前蘇聯(lián)發(fā)射成功(1957)Sputnik1wasthefirstartificialsatellitelaunchedintospace1957.Laika.Sputnik22/1/202348《自動控制原理》課程介紹Oct.4,1957:LaunchoftherocketcarryingSputnik,thefirstman-madesatellite.Photosofthelaunchwerenotinitiallyreleased.Thisphotoistakenfroma1967Sovietdocumentaryfilm.K.S.Pavlovitch(1906-1966),RussianspacecraftdesignerandheaderoftheVostokandVoskhodprojects.2/1/202349《自動控制原理》課程介紹(12)

蘇聯(lián)東方-１號飛船載著加加林進(jìn)入人造地球衛(wèi)星軌道，人類宇航時代開始了(1961)1961,attheageof27,Gagarinlefttheearth.ItwasAprilthe12th,9.07Moscowtime(launch-site,Baikonur).108minuteslater,hewasback.Theperiodoforbitalrevolutionwas89:34minutes(thisfigurewas"calculatedbyelectroniccomputers").Themissionsmaximumflightaltitudewas327000meters.Themaximumspeedreachedwas28260kilometersperhour.AstampissuedbyRussiatomemorizeY.GagarinCapsuleusedinfirstmannedorbitofearthIn1961,thefirsthumantopilotaspacecraft,YuriGagarin,waslaunchedbytheSovietUnionaboardVostokI.2/1/202350《自動控制原理》課程介紹(13)

1963年,美國UCBerkeley的L.Zadeh

與C.Desoer

發(fā)表了LinearSystems----AStateSpaceApproach。1965年，L.

Zadeh提出了模糊集合和模糊控制概念。C.Desoer2/1/202351《自動控制原理》課程介紹

1943年，W.S.MeCulloch和W.Pitts提出了神經(jīng)元模型，稱為MP模型。20世紀(jì)60年代，Kilmae和MeCulloch等將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到阿波羅登月計(jì)劃中。

1974年，英國的Mamdani首先把模糊集理論用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制。模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制理論直接研究控制器本身，采用定性和定量相結(jié)合、數(shù)學(xué)與直覺推理相結(jié)合的工程方法，系統(tǒng)獲取的不僅僅是數(shù)學(xué)信息，也包括符合、文字等自語言，因此不要求對象的精確數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步提高了對復(fù)雜難以建模對象的控制水平。2/1/202352《自動控制原理》課程介紹(14)

1966年，前蘇聯(lián)發(fā)射“月球”9號探測器，首次在月面軟著陸成功。1969年，美國“阿波羅”11號把宇航員N.A.Armstrong送上月球。N.A.Armstrong2/1/202353《自動控制原理》課程介紹(15)

瑞典KarlJ.Astrom提出最小二乘辯識，解決了線性定常系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)問題和定階方法(1967)。六年后，他又提出自啟調(diào)節(jié)器，建立了自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)。Astrom于1993年獲得IEEEMedalofHonor。K.J.Astrom(16)英國H.HRosenbrock

發(fā)表StateSpaceandMultivariableTheory(1970)。加拿大W.MWonham發(fā)表LinearMultivariableControl:AGeometricApproach(1974)。2/1/202354《自動控制原理》課程介紹(17)

美國的M.E.Merchant提出計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念ComputerIntegratedManufacturingSystems(CIMS)

(1969)2/1/202355《自動控制原理》課程介紹(18)

1971年，美國初步建成ARPA計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

(19)

1976年，日本Fanuc公司研制出由加工中心和工業(yè)機(jī)器人組成的柔性制造單元。2/1/202356《自動控制原理》課程介紹(20)

美國R.Brockett提出用微分幾何研究非線性控制系統(tǒng)(1976)，意大利A.Isidori出版(NonlinearControlSystems)

(1985)。R.Brockett2/1/202357《自動控制原理》課程介紹(21)

美國A.Bryson

和Y.C.Ho

（何毓琦）發(fā)表AppliedOptimalControl

(1969)。

1983年，Y.C.Ho

和X.R.Cao（曹希仁）等提出離散事件系統(tǒng)理論。A.BrysonYuC.Ho2/1/202358《自動控制原理》課程介紹(22)

加拿大G.Zames提出H∞

魯棒控制設(shè)計(jì)方法(1981年)(23)

美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)首次發(fā)射成功(1981年)G.Zames2/1/202359《自動控制原理》課程介紹1986年1月28日，美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)升空后爆炸。

2003年2月1日，美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)返回地球，但是在著陸前不幸發(fā)生意外，航天飛機(jī)解體墜毀。哥倫比亞號航天飛機(jī)挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)2/1/202360《自動控制原理》課程介紹(24)

中國批準(zhǔn)實(shí)施863高技術(shù)計(jì)劃，包括自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和智能機(jī)器人兩個主題(1986)2/1/202361《自動控制原理》課程介紹(25)

旅行者Voyager一號、二號（均在1977年發(fā)射）開始走出太陽系，對茫茫太空進(jìn)行探索。2/1/202362《自動控制原理》課程介紹(26)

1996年，火星探路者（MarsPathfinder,MPF）于1997年07月04日在火星表面軟著陸，它攜帶的Sojourner火星探測器是人類送往火星的第一部火星車。2/1/202363《自動控制原理》課程介紹(27)

2003年6月10日，勇氣號火星探測器發(fā)射成功；同月25日，機(jī)遇號發(fā)射成功。2004年美國東部標(biāo)準(zhǔn)時間1月3日和24日分別登上火星。勇氣號火星探測器機(jī)遇號火星探測器2/1/202364《自動控制原理》課程介紹(28)神舟飛船（1999，2001，2002，2002，2003楊利偉，2005，2008，2012），嫦娥計(jì)劃（2007，2010）神舟六號嫦娥一號2/1/202365《自動控制原理》課程介紹現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)：(a)加利弗尼亞能源網(wǎng)，

(b)NFSNET因特網(wǎng)的中樞。2/1/202366《自動控制原理》課程介紹北美的UUNET網(wǎng)絡(luò)中樞2/1/202367《自動控制原理》課程介紹舊金山灣地區(qū)的飛機(jī)出入路線2/1/202368《自動控制原理》課程介紹戰(zhàn)場管理示意圖，表示在不同的空間和地面之間的分布式指揮與控制2/1/202369《自動控制原理》課程介紹2/1/202370《自動控制原理》課程介紹2/1/202371《自動控制原理》課程介紹KUKAIndustrialRobots(Germany

)beingusedatabakeryforfoodproductionandusedformaterialhandlinginflatglassindustrial.2/1/202372《自動控制原理》課程介紹未來車輛基本功能的主要組成部分2/1/202373《自動控制原理》課程介紹F-18戰(zhàn)斗機(jī)，批量生產(chǎn)的首先使用“線傳操控(fly-by-wire，F(xiàn)BW)”技術(shù)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)之一。X-45無人駕駛飛機(jī)(UCAV)F-18戰(zhàn)斗機(jī)2/1/202374《自動控制原理》課程介紹德國基爾霍瓦茲船廠制造的“U33”號潛艇，造價高達(dá)16億歐元。原料采用高強(qiáng)度低磁不銹鋼、56米長、水滴形流線型、最新型的動力系統(tǒng)技術(shù)。德國海軍的最新驕傲，世界上最先進(jìn)的潛艇。

“U33”號潛艇2/1/202375《自動控制原理》課程介紹現(xiàn)代傳感器技術(shù)的例子：

(左)1024×1024的

CCD(光電耦合器)陣列

(右)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(sensorwebpod)2/1/202376《自動控制原理》課程介紹SeagateBarracuda36ES2磁盤驅(qū)動器SonyAIBO機(jī)器狗2/1/202377《自動控制原理》課程介紹由ComputerMotionInc.開發(fā)的機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)ZEUSTM，能完成遠(yuǎn)程的創(chuàng)口最小的顯微手術(shù)。機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)ZEUSTM2/1/202378《自動控制原理》課程介紹哺乳動物細(xì)胞的生長信號傳輸線路示意圖2/1/202379《自動控制原理》課程介紹果蠅的飛行行為：

A.成年果蠅飛行的動畫顯示用于飛行的三個主要傳感器：眼睛，觸角，平衡器（檢測旋轉(zhuǎn)角度）。

B.有和沒有內(nèi)部目標(biāo)時，飛過1米圓域的飛行軌跡例子。

C.飛行系統(tǒng)的控制模型框圖。

2/1/202380《自動控制原理》課程介紹F180英式機(jī)器人足球賽2/1/202381《自動控制原理》課程介紹國產(chǎn)巨型“銀河III”計(jì)算機(jī)

2/1/202382《自動控制原理》課程介紹三峽大壩2/1/202383《自動控制原理》課程介紹(29)IEEEControlSystemsAward獲得者2/1/202384《自動控制原理》課程介紹2/1/202385《自動控制原理》課程介紹2/1/202386《自動控制原理》課程介紹(30)二十世紀(jì)自動控制領(lǐng)域中最有影響的25篇經(jīng)典論文（25seminalpapersincontrol）[1]NYQUIST,H.,"Regenerationtheory,"BellSyst.Tech.J.,Vol.11,pp.126-147,1932[2]BLACK,H.S.,"Stabilizedfeedbackamplifiers,"BellSyst.Tech.J.,Vol.14,pp.1-18,1934[3]BODE,H.W.,"Relationsbetweenattenuationandphaseinfeedbackamplifierdesign,"BellSyst.Tech.J.,Vol.19,pp.421-454,1940[4]WIENER,N.,"Thelinearfilterforasingletimeseries-ChapterIII",from:Extrapolation,Interpolation,andSmoothingofStationaryTimeSeries,pp.81-103,1949[5]EVANS,W.R.,"Controlsystemsynthesisbyrootlocusmethod,"Trans.Amer.InstituteofElectricalEngineers,Vol.69,pp.66-69,1950[6]BELLMAN,R.,"Thestructureofdynamicprogrammingprocesses,"Chapter3of"DynamicProgramming,“PrincetonUniversityPress,PrincetonNJ,pp.81-89,1957[7]PONTRYAGIN,L.S.,"Optimalcontrolprocesses,"UspekhiMat.Nauk,USSR,Vol.14,pp.3-20,1959.(Englishtranslation:Amer.Math.SocietyTrans.,Series2,vol.18,pp.321-329,1961.)[8]KALMAN,R.E."Contributionstothetheoryofoptimalcontrol,"Bol.Soc.Mat.Mexicana,Vol.5,pp.102-119,19602/1/202387《自動控制原理》課程介紹[9]KALMAN,R.E."Anewapproachtolinearfilteringandpredictionproblems,"Trans.ASME(J.BasicEngineering),Vol.82D,pp.35-45,1960[10]FELDBAUM,A.A.,"Dualcontroltheory,PartsIandII",AutomationandRemoteControl,Vol.21,pp.874-880&pp.1033-1039,1961(RussianoriginalsdatedSeptember1960,1240-1249andNovember1960,pp.1453-1464)[11]POPOV,V.M.,"Absolutestabilityofnonlinearsystemsofautomaticcontrol,"Auto.RemoteControl,Vol.22,pp.857-875,1962(RussianoriginaldatedAugust1961,pp.961-979)[12]BRYSON,A.E.andDENHAM,W.F.,"Asteepest-ascentmethodforsolvingoptimumprogrammingproblems,"Trans.ASME.,J.Appl.Mechanics,pp.247-257,1962[13]YAKUBOVICH,V.A.,"Solutionofcertainmatrixequationsappearinginautomaticcontrol,"DAN(Doklady

Akademii

NaukSSSR),Vol.143,pp.1304-1307,1962[14]KALMAN,R.E.,"Mathematicaldescriptionoflineardynamicalsystems,"SIAMJ.Control,Vol.1,pp.152-192,1963[15]ZAMES,G.,"Ontheinput-outputstabilityoftime-varyingnonlinearfeedbacksystems--PartI:Conditionsderivedusingconceptsofloopgain,conicity,andpositivity;PartII:Conditionsinvolvingcirclesinthefrequencyplaneandsectornonlinearities,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.11,pp.228-238,&pp.465-476,1966[16]LaSALLE,J.P.,"Aninvarianceprincipleinthetheoryofstability,"inDifferentialEquationsandDynamicalSystems,"J.Hale&J.P.LaSalle,Eds.,AcademicPress,pp.277-286,19672/1/202388《自動控制原理》課程介紹[17]WONHAM,W.M.andMORSE,A.S.,"Decouplingandpoleassignmentinlinearmultivariablesystems:Ageometricapproach,"SIAMJ.Control,Vol.8,pp.1-18,1970[18]BROCKETT,R.W.,"Systemtheoryongroupmanifoldsandcosetspaces,"SIAMJ.Control,Vol.10,pp.265-284,1972[19]SUSSMANN,H.J.andJURDJEVIC,V.,"Controllabilityofnonlinearsystems,"J.Diff.Eqns.,Vol.12,pp95-116,1972[20]WILLEMS,J.C.,"Dissipativedynamicalsystems-PartI:Generaltheory,"Arch.Ratl.Mech.andAnalysis,Vol.45,pp321-351,1972[21]ASTROM,K.J.andWITTENMARK,B."Onself-tuningregulators,"Automatica,Vol.9,pp.185-199,1973[22]HERMANN,R.andKRENER,A.J.,"Nonlinearcontrollabilityandobservability,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.22,pp.728-740,1977[23].LJUNG,L.,"Analysisofrecursivestochasticalgorithms,"IEEETrans.AutomaticControl,Vol.22,pp.551-575,1977[24]GOODWIN,G.C.,RAMAGE,P.J.andCAINESP.E.,"Discretetimemultivariableadaptivecontrol,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.25,pp.449-456,1980[25]ZAMES,G.,"Feedbackandoptimalsensitivity:modelreferencetransformations,multiplicativeseminorms,andapproximateinverses,"IEEETrans.onAutomaticControl,Vol.26,pp.301-320,19812/1/202389《自動控制原理》課程介紹3、控制科學(xué)與工程學(xué)科（一級學(xué)科）控制科學(xué)與工程的核心問題是信息，包括信息提取、信息傳播、信息處理、信息存貯和信息利用。我國自動化本科專業(yè)：自動化系、控制系、信息與控制工程系。2/1/202390《自動控制原理》課程介紹控制科學(xué)與工程（一級學(xué)科）控制理論與控制工程檢測技術(shù)與自動化裝置模式識別與智能系統(tǒng)系統(tǒng)工程飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)與控制數(shù)學(xué)運(yùn)籌學(xué)與控制論2/1/202391《自動控制原理》課程介紹4、我國自動化專業(yè)的特點(diǎn)多學(xué)科交叉特點(diǎn)——利于培養(yǎng)寬口徑人才突出的方法論特點(diǎn)——利于培養(yǎng)創(chuàng)新人才系統(tǒng)、集成的特點(diǎn)——利于培養(yǎng)將才、帥才2/1/202392《自動控制原理》課程介紹胡錦濤，清華大學(xué)水利工程系河川樞紐電站專業(yè)江澤民，上海交通大學(xué)電機(jī)系李鵬，前蘇聯(lián)莫斯科動力學(xué)院水力發(fā)電系吳邦國，清華大學(xué)無線電電子學(xué)系電真空器件專業(yè)朱镕基，清華大學(xué)電機(jī)系電機(jī)制造專業(yè)賈慶林，河北工學(xué)院電力系電機(jī)電器設(shè)計(jì)與制造專業(yè)曾慶紅，北京工業(yè)學(xué)院自動控制系吳官正，清華大學(xué)動力系熱工測量及自動控制專業(yè)李長春,哈爾濱工業(yè)大學(xué)電機(jī)系工業(yè)企業(yè)自動化專業(yè)黃菊，清華大學(xué)電機(jī)系電機(jī)制造專業(yè)2/1/202393《自動控制原理》課程介紹二、課程性質(zhì)與定位廣義科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)自動化科學(xué)的定位與任務(wù)自動化技術(shù)的定位與任務(wù)自動化與自動科學(xué)技術(shù)的關(guān)系“自動控制原理”的課程性質(zhì)與定位2/1/202394《自動控制原理》課程介紹1、廣義科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)2/1/202395《自動控制原理》課程介紹2、自動化科學(xué)的定位與任務(wù)定位：一門技術(shù)科學(xué)、一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)研究的基本任務(wù)：為自動化技術(shù)（包括設(shè)計(jì)、制造、控制和管理計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS、計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng)CIPS等先進(jìn)自動化系統(tǒng)）和控制工程（包括控制航天器這樣的設(shè)備）提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。

致力于帶有一定普遍性或共性的新的控制原理和新的系統(tǒng)方法的研究，使其在實(shí)際控制工程和自動化技術(shù)中發(fā)揮創(chuàng)新的作用。2/1/202396《自動控制原理》課程介紹3、自動化技術(shù)的定位與任務(wù)定位：一門工程應(yīng)用技術(shù)研發(fā)的基本任務(wù)：

一方面將自動化科學(xué)原理與方法轉(zhuǎn)換為工程實(shí)用技術(shù)（包括工具和手段），使之能應(yīng)用于工程實(shí)際，將自動化科學(xué)的研究成果迅速轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力；

另一方面將工程實(shí)際中遇到的技術(shù)問題提煉、抽象成為科學(xué)問題，為自動化科學(xué)研究提供新的研究對象。2/1/202397《自動控制原理》課程介紹4、自動化與自動科學(xué)技術(shù)的關(guān)系

——相互依存關(guān)系自動化科學(xué)與技術(shù)是自動化的源泉與基礎(chǔ)；

其物化是自動化設(shè)備與系統(tǒng)；

其應(yīng)用包括自動化設(shè)計(jì)、自動化制造、自動化工程、自動化管理、自動化決策、自動化運(yùn)行等。

自動化（應(yīng)用）

是自動化科學(xué)與技術(shù)的用武之地；

是自動化專業(yè)畢業(yè)生的主要用武之地。2/1/202398《自動控制原理》課程介紹5、“自動控制原理”的課程性質(zhì)與定位自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、學(xué)位課、考研主要專業(yè)課程；屬于自動化科學(xué)范疇，研究一些共性的、具有普遍規(guī)律的問題。2/1/202399《自動控制原理》課程介紹控制理論是應(yīng)用基礎(chǔ)理論具有鮮明的時代性，強(qiáng)調(diào)對實(shí)踐的指導(dǎo)作用

總是和社會的重大需求緊密聯(lián)系在一起的。人們總是把當(dāng)時最先進(jìn)的技術(shù)用作自動化技術(shù)的主要內(nèi)容，這就要求理論必須指導(dǎo)實(shí)踐。應(yīng)用數(shù)學(xué)的許多成就都會被自動化學(xué)科所應(yīng)用。控制理論是關(guān)于系統(tǒng)的理論

強(qiáng)調(diào)從“系統(tǒng)”（整體）的角度來分析、研究和實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)，而不單是其中的部件的性能?？刂评碚摼哂卸鄬W(xué)科交叉融合的特征

離不開信息技術(shù)、電氣技術(shù)、數(shù)學(xué)以及被控對象的相關(guān)領(lǐng)域知識。2/1/2023100《自動控制原理》課程介紹學(xué)習(xí)控制論的重要意義1999年，我國著名的控制論專家、前中國工程院院長宋健院士在第14屆

IFACWorldCongress的報告中指出：控制論的理論、概念和方法在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了40年前主要為工業(yè)生產(chǎn)和軍事裝備的服務(wù)范圍，廣泛應(yīng)用到政治、軍事和社會科學(xué)的各領(lǐng)域。過去20多年，經(jīng)濟(jì)學(xué)家從控制論中得益而獲得新成就是有目共睹的。原屬于控制論科學(xué)中的專業(yè)概念和術(shù)語，如正負(fù)反饋、系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)、系統(tǒng)工程等已被自然科學(xué)、社會科學(xué)等各學(xué)科所接收和采用，并在完全不同學(xué)科中引導(dǎo)出令人意外的新發(fā)現(xiàn)。很多大學(xué)多把控制理論列為所有工科和部分社會科學(xué)學(xué)生的必修課。2/1/2023101《自動控制原理》課程介紹宋健院士還指出：近年來，讓控制科學(xué)家最為興奮的是，許多政治家和國家領(lǐng)導(dǎo)人開始理解控制論中的理論、概念和方法的重要性，他們中的許多人在演講或論文中廣泛使用控制論的語言去闡述社會政治問題。當(dāng)他們遇到某些棘手的政治問題時，時常寄希望于系統(tǒng)科學(xué)家伸出援助之手，即使后者的研究工作從來未涉及政治問題。宋健院士的精辟論述說明，控制科學(xué)與工程學(xué)科已經(jīng)滲透到多個不同的學(xué)科，不但在自然科學(xué)和工程科學(xué)領(lǐng)域，而且在社會科學(xué)領(lǐng)域也有廣泛和成功的應(yīng)用，已經(jīng)成為多個學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展動力。2/1/2023102《自動控制原理》課程介紹三、課程內(nèi)容課堂講授部分（72學(xué)時）自動控制的一般概念(第一章)動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(第二章)線性系統(tǒng)的時域分析法(第三章)線性系統(tǒng)的根軌跡法(第四章)線性系統(tǒng)的頻率分析法(第五章)線性系統(tǒng)的校正方法(第六章)數(shù)字控制系統(tǒng)分析(第七章)非線性控制系統(tǒng)分析(第八章)2/1/2023103《自動控制原理》課程介紹實(shí)驗(yàn)部分（6學(xué)時）倒立擺控制系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)典型一階、二階系統(tǒng)及其階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)頻率特性測量2/1/2023104《自動控制原理》課程介紹四、課程目標(biāo)要求初步掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念與原理掌握經(jīng)典控制理論中的主要系統(tǒng)分析方法掌握其校正與設(shè)計(jì)技術(shù)，了解其應(yīng)用通過對自動控制基本理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生不僅加深對控制問題本身的理解，而且了解到目前所學(xué)內(nèi)容的某些應(yīng)用方面和進(jìn)一步研究的方向，為今后的研究與技術(shù)工作奠定良好的理論基礎(chǔ)。2/1/2023105《自動控制原理》課程介紹五、與其它課程的聯(lián)系基礎(chǔ)知識：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、信號與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。后續(xù)課程：現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制等；有關(guān)采樣控制的內(nèi)容放在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講授。后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)：自動控制理論課程設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。

2/1/2023106《自動控制原理》課程介紹六、課程要求按時上課，認(rèn)真聽講，遵守課堂紀(jì)律按時、獨(dú)立完成作業(yè)遇到問題及時解決（老師、同學(xué)、圖書館）多看參考書，多方面理解課程內(nèi)容勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)問題注意理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系2/1/2023107《自動控制原理》課程介紹七、考核方式平時考勤、課堂測驗(yàn)和作業(yè)上交、完成情況10％（三次點(diǎn)名不到或兩次作業(yè)不交者取消考試資格）期中考試成績20％期末考試成績70％2/1/2023108《自動控制原理》課程介紹八、參考書目胡壽松.自動控制原理（第4版）.北京:科學(xué)出版社,2002李友善.自動控制原理（上冊）.北京:國防工業(yè)出版社,1989吳麒.自動控制原理.北京：清華大學(xué)出版社，1992夏德鈐,翁貽方.自動控制理論.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004鄒伯敏.自動控制理論（第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011[美]KatsuhikoOgata著.現(xiàn)代控制工程（第四版）.盧伯英，于海勛譯.北京:電子工業(yè)出版社,2005R.C.DorfandR.H.Bishop.ModernControlSystems.10thEdition,Prentice-Hall,2005

G.F.Franklin,J.D.Powell,andA.Emami-Naeini.FeedbackControlofDynamicSystems.3rdEdition,Addison-Wesley,19942/1/2023109《自動控制原理》課程介紹補(bǔ)充閱讀教材S.Bennett.

AHistoryofControlEngineering:1800-1930.London:PeterPeregrinus,

1986.A.Levis,S.Marcus,W.Perkins,etal.Challengestocontrol:Acollectiveview.IEEETrans.AutomaticControl,32

(4):

275-285,1987.C.Francis.Systemicsandcyberneticsinahistoricalperspective.SystemsResearchandBehavioralScience,16:203-219,1999.D.Bernstein,L.Bushnell.

Thehistoryofcontrol:fromideatotechnology.IEEEControlSystemsMagazine,

22(2):21-23,2002.D.Bernstein.OttoMayr:contributionstothehistoryoffeedbackcontrol.IEEEControlSystemsMagazine,

22(2):29-33,2002.D.Bernstein.Feedbackcontrol:aninvisiblethreadinthehistoryoftechnology.IEEEControlSystemsMagazine,

22(2):53-68,2002.R.Murray,K.Astrom,S.Boyd,etal.Futuredirectionsincontrolinaninformation-richworld.IEEEControlSystemsMagazine,

23(2):20-33,2003.陳虹,馬彥譯.信息爆炸時代的控制.北京:科學(xué)出版社,2004.2/1/2023110《自動控制原理》課程介紹瓦特完成了對蒸汽機(jī)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(jìn)，使蒸汽機(jī)的效率提高到原來紐科門機(jī)的3倍多，而且配套齊全、性能優(yōu)良、切合實(shí)用。瓦特由此博得了第一部現(xiàn)代蒸汽機(jī)——高效率瓦特蒸汽機(jī)的發(fā)明者稱號。瓦特（JamesWatt,1736～1819）英國發(fā)明家、工程師。1753年他在家鐘表店學(xué)手藝。15歲學(xué)完了《物理學(xué)原理》并獲得了豐富的木工、金屬冶煉和加工等工藝技術(shù)。1753年他在一家鐘表店學(xué)手藝，又跟有名的機(jī)械師摩爾根當(dāng)學(xué)徒。經(jīng)過刻苦學(xué)習(xí)，努力實(shí)踐，他已能制造難度較高的象限儀、羅盤、經(jīng)緯儀等。1756年在格拉斯哥大學(xué)當(dāng)了儀器修理員。1765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(jī)的發(fā)展中起了關(guān)鍵性的作用。1768年他制成了一臺單動作蒸汽機(jī)。1781年，發(fā)明了行星式齒輪，將蒸汽機(jī)活塞的往運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。1782年發(fā)明了大動力的“雙動作蒸汽機(jī)”并獲得專利。1784年發(fā)明了平行運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，解決了雙動作蒸汽機(jī)的結(jié)構(gòu)問題。1788年發(fā)明了離心式調(diào)速器和節(jié)氣閥，用來自動控制蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。1790年發(fā)明了蒸汽機(jī)配套用壓力計(jì)。2/1/2023111

麥克斯韋的另一項(xiàng)重要工作是籌建了劍橋大學(xué)的第一個物理實(shí)驗(yàn)室——著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室（CavendishLaboratory）。該實(shí)驗(yàn)室對整個實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其重要的影響，眾多著名科學(xué)家都曾在該實(shí)驗(yàn)室工作過?？ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室甚至被譽(yù)為“諾貝爾物理學(xué)獎獲得者的搖籃”。作為該實(shí)驗(yàn)室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說中對實(shí)驗(yàn)室未來的教學(xué)方針和研究精神作了精彩的論述，是科學(xué)史上一個具有重要意義的演說。麥克斯韋的本行是理論物理學(xué)，但他卻清楚地知道實(shí)驗(yàn)稱雄的時代還沒有過去。他批