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1、控制的发展史,控制科学与技术在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用，为了解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，提供了科学的思想方法论；为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础，提供了先进的生产技术和先进的控制仪器及装备。特别是数字计算机的广泛使用，为控制科学与技术开辟了更广泛的应用领域。 中国工程院院士 郑南宁 教授,那么，控制理论在人类历史上又是如何发展起来的呢？让我们一起来看看历史上控制学科发展的实例吧！, 前期控制, 经典控制, 现代控制, 经典控制前期,控制的发展史, 结束语,1、中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶。（1400B.C.1100B.C.）,一、前期控制（Ea
2、rly Control）,2、秦昭王时，李冰主持修筑都江堰体现的系统观念和实践。 （300B.C.）,3、亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置。（100年）,4、中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪 。 （132年）,5、中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车。（235年）,6、中国明代宋应星所著天工开物记载有程序控制思想(CNC)的提 花织机结构图。（1637年）,7、英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度。（1788年）,8、英国J. C. Maxwell发表“论调速器”（On Governors）论文。 （1868年）,9、英国E.J. Rou
3、th建立Routh判据（Routh-Hurwitz Stability Criteria）。（1875年）,10、俄国A.M. Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题” 。 （1892年）,11、英国J. M. Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号（Great Eastern）。（1866年）,12、由徐寿设计的中国第一艘蒸汽轮船“黄鹄”号（长20m，重 25T， 速度10km/h）在安庆内军械所下水（1866年）。次年，中国第 一艘木质明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南造船厂下水。, 前期控制, 经典控制, 现代控制, 经典控制前期,控制的发展史, 结束语,1、美国福特（Ford
4、 Motor）汽车公司建成最早的汽车装配流水线。 （1913年）,二、经典控制前期（The Pre-classical Period）,2、美国N. Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出PID控制 方法。（1922年）,3、美国MIT的Vannevar Bush研制成第一台大型模拟计算机 （Differential Analyzer）。（1928年）,4、美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法（Negative Feedback Amplifier）。（1927年）,5、自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人N.Wiener给出的定 义为：“Feedback is
5、a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance”。 闭环控制系统的结构框图：,6、美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器（1925年），气压 反馈控制器（1929年）。, 前期控制, 经典控制, 现代控制, 经典控制前期,控制的发展史, 结束语,1、美国贝尔实验室的H. Bode（1938年），以及Nyquist（1940年） 提出频率响应法。,三、经典控制（Classical Control）,2、美国Taylor仪器公司的J.G. Ziegl
6、er和N.B. Nichols提出PID参数的 最佳调整法。（1942年）,3、美国MIT的N. Wiener研究随机过程的预测（1942年），提出 Wiener滤波理论（1942年），发表控制论（Cybernetics） 一书（1948年），标志着控制论学科的诞生。,4、美国的H. Hazen发表“关于伺服结构理论”（Theory of Servome-chanism）（1934年），并在MIT建立伺服机 构实验室（Servomechanism Laboratory）（1939年）。,5、英国A.M. Turine提出图灵计算机的设想。（1937年）,6、在贝尔实验室Bode领导的火炮控制系
7、统研究小组工作的C. Shannon提出继电器逻辑自动化理论（1938年），随后， 发表专著通信的数字理论（The Mathematical Theory of Communication），奠定了信息论的基础（1948年）。,7、MIT Radiation Laboratory在研究SCR-584雷达控制系统的过程 中，创立了Nichols Chart Design Method，R.S. Philips的工作 On Noise in Servomechanisms，以及Hurwicz（1947年）的数 字控制系统（Sampled Data System）。,8、美国W. Evans提出根轨
8、迹法（Root Locus Method），以单输入 线性系统为对象的经典控制研究工作完成。（1948年）,9、多本有关经典控制的经典名著相继出版，包括Ed.S. Smith的 Automatic Control Engineering（1942年），H. Bode的 Network Analysis and Feedback Amplifier（1945年），L.A. MacColl的Fundamental Theory of Servomechanisms（1945 年），以及钱学森的工程控制论（1954年）。, 前期控制, 经典控制, 现代控制, 经典控制前期,控制的发展史, 结束语,1
9、、苏联L.S. Pontryagin发表“最优过程数学理论”，提出极大值原理 （Maximum Principle）。（1956年）,四、现代控制（Modern Control）,2、美国R. Bellman在RAND Coporation数学部的支持下，发表著名 的Dynamic Programming，建立最优控制的基础。（1957年）,3、国际自动控制联合会（IFAC）成立（1957年），中国为发起国之 一，第一届学术会议于莫斯科召开（1960年）。,4、美国MIT的Servomechanism Laboratory研制出第一台数控机 床。（1952年）,5、世界第一颗人造地球卫星（Sp
10、utnik）由苏联发射成功。（1957 年）,6、美国George Devol研制出第一台工业机器人样机（1954年），两 年后，被称为机器人之父的Joseph Engelberger创立了第一家机 器人公司，Unimation。,7、美籍匈牙利人R.E. Kalman发表“On the General Theory of Control Systems”等论文，引入状态空间法分析系统，提出能控 性，能观性，最佳调节器和kalman滤波等概念，奠定了现代控制 理论的基础。（1960年）,8、苏联东方-1号飞船载着加加林进入人造地球卫星轨道，人类宇航 时代开始了。（1961年）,9、1963年，
11、 美国的Lofti Zadeh与C. Desoer发表Linear Systems- A State Space Approach。1965年，Zadeh提出模糊集合和模糊 控制概念。,10、美国的E.I. Jury发表Sampled-Data Control System，建立了数 字控制及数字信号处理的基础。（1958年）,11、苏联发射“月球”9号探测器，首次在月面软着陆成功（1966 年）。三年后（1969年），美国“阿波罗”11号把宇航员N.A. Armstrong送上月球。,12、瑞典Karl J. Astrom提出最小二乘辩识，解决了线性定常系统参 数估计问题和定阶方法（1967
12、年），六年后，提出了自启调节 器，建立了自适应控制的基础。,13、英国H.H Rosenbrock发表了State Space and Multivariable Theory（1970年）。加拿大W.M Wonham发表了Linear Multivariable Control: A Geometric Approach（1974年）。,14、美国的M.E. Merchant提出计算机集成制造的概念。（1969年）,15、美国ARPA计算机网络初步建成。（1971年）,16、日本Fanuc公司研制出由加工中心和工业机器人组成的柔性制造 单元。（1976年）,17、美国R. Brockett提
13、出用微分几何研究非线性控制系统（1976 年），意大利A. Isidori出版Nonlinear Control Systems（1985 年）。,18、加拿大G. Zames提出H鲁棒控制设计方法。（1981年）,19、美国“哥伦比亚”号航天飞机首次发射成功。（1981年）,20、美国A. Bryson和Y.C Ho发表Applied Optimal Control（1969 年）。Y.C Ho和X.R Cao等提出离散事件系统理论（1983年）。,21、中国批准863高技术计划，包括自动化领域的计算机集成制造系 统和智能机器人两个主题。（1986年）,22、第一台火星探测器Sojourner在火星表面软着陆。（1996年）,23、旅行者Voyager 一号，二号开始走出太阳系， 对茫茫太空进行 探索,24、以机器人为单元的无人化工厂。,25、控制与管理一体化。, 前期控制, 经典控制, 现代控制, 经典控制前期,控制的发展史, 结束语,线性控制理论是系统与控制理论中最为成熟和最为基础的一个组成分支，是现代控制理论的基石。系统与控制理论的其他分支，都不同程度地受到线性控制理论的概念、方法和结果的影响和推动。,既然线性控制理论如此重要，那么我们就更应该学好线性系统理论这门课程，争取在将来的人类控制史上能够留下自己的足印！,谢谢！,