2021年自动控制系统的发展历史
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(最新整理)计算机发展历史
(最新整理)计算机发展历史
2021/7/26
1
计算机发展简史
2021/7/26
2
内容提要
1.1 计算机的史前时代 1.2 机械式计算机 1.3 从机械到电子的进程 1.4 电子计算机发展历史 1.5 奠定计算机理论基础的重要人物和思想 1.6 计算机在中国 1.7 计算机的发展趋势 1.8 小结
1.4.1 电子管计算机 1. 第一台电子计算机的诞生
ENIAC的指标：
每秒5000次加法 17468个电子管 7200个二极管、70000个电阻器、10000个 电容器、6000个继电器 占地170平方米 总重量30吨 耗电174KW
2021/7/26
ENIAC两位设计者 ——莫契利和埃克特
2021/7/26
第一台微型计算机 ——Altair 8800
第一台个人计算机 ——IBM PC 33
33
1.4 电子计算机发展历史
1.4.4 大规模集成电路计算机 2. 微型计算机
比尔·盖茨（ Bill Gates ）在哈佛大学学习期间就 为第一台微型计算机Altair 8800开发了BASIC编程语言 的一个版本。
纳皮尔算筹(Napier’s bones) 1612年发明
6
6
1.1 计算机的史前时代
1.1.2 计算尺和计算器 1. 计算尺
威廉·奥却德(William Oughtred) 及其发明的圆形计算尺
2021/7/26
风靡18－19世纪的计算尺
7
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1.1 计算机的史前时代
1.1.2 计算尺和计算器 2. 计算器
布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编 织机上实现——程序控制思想的萌芽
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计算机发展简史
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内容提要
1.1 计算机的史前时代 1.2 机械式计算机 1.3 从机械到电子的进程 1.4 电子计算机发展历史 1.5 奠定计算机理论基础的重要人物和思想 1.6 计算机在中国 1.7 计算机的发展趋势 1.8 小结
1.4.1 电子管计算机 1. 第一台电子计算机的诞生
ENIAC的指标：
每秒5000次加法 17468个电子管 7200个二极管、70000个电阻器、10000个 电容器、6000个继电器 占地170平方米 总重量30吨 耗电174KW
2021/7/26
ENIAC两位设计者 ——莫契利和埃克特
2021/7/26
第一台微型计算机 ——Altair 8800
第一台个人计算机 ——IBM PC 33
33
1.4 电子计算机发展历史
1.4.4 大规模集成电路计算机 2. 微型计算机
比尔·盖茨（ Bill Gates ）在哈佛大学学习期间就 为第一台微型计算机Altair 8800开发了BASIC编程语言 的一个版本。
纳皮尔算筹(Napier’s bones) 1612年发明
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1.1 计算机的史前时代
1.1.2 计算尺和计算器 1. 计算尺
威廉·奥却德(William Oughtred) 及其发明的圆形计算尺
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风靡18－19世纪的计算尺
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1.1 计算机的史前时代
1.1.2 计算尺和计算器 2. 计算器
布乔的穿孔卡片思想在杰卡德的自动编 织机上实现——程序控制思想的萌芽
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自动控制系统概述
清华大学：熊光楞教授 一般的自动化的定义：自动化是指人把命令（即控制的信息）授给“控制机（或控制系 统）”，使它按信息的要求，自动控制机器，而机器再去运作工具于工件。自动化是分 析、组织和控制生产过程的一种手段。 自动化实现人类劳动模式的转换：“人—工具”的劳动模式、“人—机器—工具”的劳 动模式、“人—控制机—机器—工具”的劳动模式。
自动控制原理：经典控制理论，即研究反馈控制。 自动化 自动控制（视频资料） 在没有人参与的情况下，通过控制器或控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使
得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制目的。 是研究控制系统的一般规律，不是讲具体的控制对象、系统、元件。 对象：如炼钢、化工反应，航空航天，机械汽车加工。 系统：运动过程，力学、电学、光学、生物等 元件：控制器、执行（电机），传感器
2021/3/27
2
CHENLI
第一章 自动控制系统概述
自动化的发展过程回顾： ①设备自动化 本世纪50年代开始发展起来，由最初的机器、设备的控制问题，引出了机床、轧钢机等设备 的自动化。主要特点：自动调节系统的出现及其大量应用。 ②生产过程自动化 生产过程自动化需要考虑生产过程的协调、优化、计划与调度等问题。它是生产车间级的自动 化。 离散型生产过程的自动化 机械制造自动化，电子制造自动化，…… 连续型生产过程的自动化 化工自动化，冶金自动化，…… ③工厂自动化 工厂是由若干个生产车间组成的、能够完成一定的产品生产任务的实体，工厂自动化实现了产 品加工生产的自动化，工厂自动化=生产过程自动化+管理自动化。 ④企业自动化 企业自动化包括企业的生产加工、企业管理、产品（设计/开发）、市场、销售、计划等方面 的综合自动化，企业自动化的支撑技术包括：制造资源管理MRP-II，企业资源计划ERP，计 算机辅助设计/制造CAD/CAM，计算机集成制造CIM，并行工程CE，产品数据管理PDM，… 计算机集成制造CIM将制造视为一个信息处理、信息转换的过程，将制造过程视为一个集成的 过程，多种计算机技术与工具的综合应用。
自动控制原理：经典控制理论，即研究反馈控制。 自动化 自动控制（视频资料） 在没有人参与的情况下，通过控制器或控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使
得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制目的。 是研究控制系统的一般规律，不是讲具体的控制对象、系统、元件。 对象：如炼钢、化工反应，航空航天，机械汽车加工。 系统：运动过程，力学、电学、光学、生物等 元件：控制器、执行（电机），传感器
2021/3/27
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CHENLI
第一章 自动控制系统概述
自动化的发展过程回顾： ①设备自动化 本世纪50年代开始发展起来，由最初的机器、设备的控制问题，引出了机床、轧钢机等设备 的自动化。主要特点：自动调节系统的出现及其大量应用。 ②生产过程自动化 生产过程自动化需要考虑生产过程的协调、优化、计划与调度等问题。它是生产车间级的自动 化。 离散型生产过程的自动化 机械制造自动化，电子制造自动化，…… 连续型生产过程的自动化 化工自动化，冶金自动化，…… ③工厂自动化 工厂是由若干个生产车间组成的、能够完成一定的产品生产任务的实体，工厂自动化实现了产 品加工生产的自动化，工厂自动化=生产过程自动化+管理自动化。 ④企业自动化 企业自动化包括企业的生产加工、企业管理、产品（设计/开发）、市场、销售、计划等方面 的综合自动化，企业自动化的支撑技术包括：制造资源管理MRP-II，企业资源计划ERP，计 算机辅助设计/制造CAD/CAM，计算机集成制造CIM，并行工程CE，产品数据管理PDM，… 计算机集成制造CIM将制造视为一个信息处理、信息转换的过程，将制造过程视为一个集成的 过程，多种计算机技术与工具的综合应用。
电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势
电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势发布时间：2022-06-10T06:26:22.121Z 来源：《城镇建设》2022年2月第4期作者：李贵胜[导读] 电气自动化工程控制系统的运用，使工业企业的生产流程得到了最大程度的简化和优化，实现了自动化的生产工艺李贵胜平顶山职业技术学院河南省平顶山市 467000摘要：电气自动化工程控制系统的运用，使工业企业的生产流程得到了最大程度的简化和优化，实现了自动化的生产工艺，减少了企业的时间和人力成本，从而实现了企业的可持续发展。
因此，结合实际，运用并推广电气自动化工程控制系统，对于今后电气自动化工程控制系统的可持续发展，具有一定的指导意义。
本文分析了电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势，以供大家参考。
关键词：电气自动化工程；控制系统；现状与趋势引言：随着电力技术的不断发展，电力工业的各个领域都在逐步替代原来的人工作业，从而使自己的工业得到了进一步的发展。
从这一点可以看出，电气工程和自动化控制在我国的发展中具有十分重要的作用。
一、电气自动化工程控制系统的应用现状分析首先，电气自动化工程控制系统在一些方面存在着很大的差别。
由于长期的努力与创新，尽管国内的电气自动化工程控制技术取得了长足的进步，国内的电气自动化技术水平与国际先进水平的差距正在逐步缩小，有些方面已超过发达国家。
但是，在集成电路的生产上，尤其是芯片工业的发展，对国内IC控制技术的创新和发展造成了很大的影响，严重地影响了国内的工业控制技术的应用与发展。
其次，电气自动化工程控制系统方面人才的短缺：发展电气自动化工程控制系统，要求有一支高层次的科研队伍进行合作研究，而领导力是目前发展的关键。
目前，我国大部分高职院校都是通过教育体制改革和发展，培养出了一批具有较强综合素质、实用型的实用型数控专业人才。
但是，由于国内现有的电气自动化工程控制技术的发展和创新，缺少核心技术人员，制约着其创新和发展。
同时，由于我国的IT、自动化技术的发展历史较短、开发周期较短、总体开发程度较低、高科技产品的生产成本较高，这种高投入低回报的经营模式已不能适应目前的形势。
2021年国家开放大学电大机电一体化系统设计基础自测答案
2021年国家开放大学电大机电一体化系统设计基础自测答案题目为随机抽题请用CTRL+F来搜索试题1．以下产品属于机电一体化产品的是（）。
正确答案是：全自动洗衣机2．以下产品不属于机电一体化产品的是（）。
正确答案是：电子计算机1．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。
（）正确答案是：“对”。
2．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。
正确答案是：“错”。
3．系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。
正确答案是：“对”。
4．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。
正确答案是：“对”。
5．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。
正确答案是：“对”。
1．完善的机电一体化系统的主要组成部分有哪些？。
正确答案是：完善的机电一体化系统主要由机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统组成，各要素和环节之间通过接口相联系。
2．传统机械、电子产品与机电一体化产品的主要区别是什么？正确答案是：机电一体化与机械电气化的主要区别有：1．电气化机械在设计过程中不考虑或少考虑控制电器与机械的内在联系，基本上是根据机械的要求，选用相应的驱动电机或电气传动装置；2．机械和电气装置之间界限分明，它们之间的联结以机械联结为主，整个装置是刚性的；3．装置所需的控制是基于电磁学原理的各种电器来实现，属强电范畴，其主要支撑技术是电工技术。
机械工程技术由纯机械发展到机械电气化，仍属传统机械，主要功能依然是代替和放大人的体力。
1．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（）。
正确答案是：增大系统刚度2. 导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其转动惯量为（）kg·mm2。
电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势_2
电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势发布时间：2021-12-20T02:01:04.577Z 来源：《中国电业》2021年21期作者：葛琨1 王渊2[导读] 在科学技术发展的带动下，电气自动化系统也获得快速发展。
电气自动化工程控制系统的发展可以对多方面产生助力，不仅可以为我国工业制造业发展提供助力，葛琨1 王渊21.身份证号：61042619910325****身份证号：61250119880806****摘要：在科学技术发展的带动下，电气自动化系统也获得快速发展。
电气自动化工程控制系统的发展可以对多方面产生助力，不仅可以为我国工业制造业发展提供助力，还可以为我国社会经济发展提供助力。
随着电气自动化工程控制系统的不断进步，其在工业领域的应用范围也变得越来越大，还可以带领工业企业朝着智能化、自动化方向发展。
基于电气自动化工程控制系统的重要性，本文对电气自动化工程控制系统发展现状进行了分析，并对其发展趋势进行了研究，希望可以给电气自动化工程控制系统发展和创新提供助力。
关键词：电气自动化工程控制系统；现状；发展趋势引言当前我国经济整体呈现繁荣态势，各行各业也获得了不错的发展，人们的生活品质也变得越来越好，这也导致用电量的不断提升，这种情况的出现即为电力行业发展带来了推动力，同时也给电气技术发展带来了一定的挑战。
电气自动化技术也因此受到了企业重视，其在企业生产中的应用范围也变得越来越广。
该技术在企业中的大力应用不仅可以推动企业朝着生产智能化方向发展，还可以提高人们生活便捷性。
所以就需要对电气自动化工程控制系统进行全面研究，对电气自动化技术进行不断优化，促使其在工业生产中发挥出更大作用并为推动企业实现长远发展提供更大的助力。
一、电气自动化工程控制系统现状电气自动化工程控制系统具有传统控制技术不可比拟的作用，例如，其可以提升控制运行效率，还可以缩减控制流程，同时可以加快系统运算速度，而这些作用传统控制技术都不具备。
中国工控系统行业发展前景展望
中国工控系统行业发展前景展望一、工控系统概述工业控制系统是对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。
这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。
1、结构从生产控制类工业软件图谱来看，其种类丰富，主要包括过程控制系统、先进过程控制与优化以及生产执行与管理三类，国产化布局相对充分，且处于企业经营管理的关键位置。
生产控制类工业软件分类示意图生产控制类工业软件分类示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理2、发展历程我国工控系统行业是伴随着改革开放起步的，从发展路径上看，大部分企业是在引进成套设备和各种工业自动化系统的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用；也有一部分企业通过引进国外技术，与外商合作合资生产工控自动化产品。
经过多年的技术积累和应用实践，我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大发展。
中国工控系统行业发展历程示意图中国工控系统行业发展历程示意图数据来源：公开资料，产业研究院整理二、发展背景1、政策因素站在当前时点，我国经济已经步入新常态新阶段，由高速增长阶段转向高质量发展。
由此，2017年中央经济工作会议提出“推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求”，要深化供给侧结构性改革，推进中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，制造大国向制造强国转变。
这也促进我国工控系统行业快速发展。
中国工控系统行业相关政策梳理中国工控系统行业相关政策梳理数据来源：各政府门户网站，产业研究院整理2、社会因素工控安全事件频发，存在较大威胁。
2017年中国工业信息安全高、超危漏洞数量占比为53.6%，根据数据显示，2021年该数据已超过60%，工业信息安全问题形势严峻，涉及到国家安全和各行各业发展，因此工控系统发展势在必得。
中国工业自动化控制系统行业相关政策汇总政策推动制造业高端化、智能化、绿色化发展
中国工业自动化控制系统行业相关政策汇总政策推动制造业高端化、智能化、绿色
化发展
根据中国证监会上市公司行业分类指引（2012年修订），工业自动化控制系统行业属于“C35专用设备制造业”；
根据国家统计局国民经济行业分类与代码（GB/4754-2017），工业自动化控制系统行业属于“C35专用设备制造业”。
根据国家统计局发布的战略性新兴产业分类（2018），工业自动化控制系统属于“2-高端装备制造产业”之“2。
1智能制造装备产业”
1、行业主管部门及监管体制
工业自动化控制系统行业所处的高端装备制造业管理体制为国家宏观指导下的市场竞争体制，主管部门包括发改委、科技部、工信部等，上述主管部门主要通过起草相关法律法规草案、拟定并推动实施产业发展规划、提出政策措施建议及重大任务等进行宏观调控和管理，行业内的企业基于市场化原则自主组织生产经营。
工业自动化控制系统行业的主要自律性组织为中国自动化学会、中国机械工业联合会、中国电器工业协会、中国煤炭机械工业协会、中国石油和石油化工设备工业协会、中国工程机械工业协会等，上述自律性组织主要负责制定、修改、完善行业的国家标准和行业标准，推进标准的贯彻实施，推动行业产品的国产化进程，协助政府组织开展行业的质量管理等相关工作。
2、行业主要法律法规及政策
显示，工业自动化控制系统行业所涉及的主要法律法规及政策如下：。
自动控制原理自动控制理论发展历史
自动控制的发展历史
第一阶段: 经典(自动)控制理论
经典控制理论即古典控制理论,也称为自动控制理论。主要 研究对象:对单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题。它 的发展大致经历了以下几个过程：
一 萌芽阶段
如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就 有了自动控制技术的萌芽。
1
1. 两千年前我国发明的 指南车，就是一种开 环自动调节系 统。
13
第二阶段 现代控制理论
科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也 给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件—现代数学和 数字计算机。
现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理 论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理 论发展提供了应用的平台。
在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展， 推动了核能技术、空间技术的发展，从而对出现的多输入多 输出系统、非线性系统和时变系统。
主要研究对象:多输入、多输出、时变参数、高精度 复杂系统的分析和设计问题。
14
1.五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析 法；在1957年提出了动态规划。
1.1959年卡尔曼（Kalman）和布西创 建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制 系统的研究中成功地应用了状态空间 法，并提出了可控性和可观测性的新 概念。
瓦特
5
1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器
6
三 发展阶段
1. 1868年马克斯韦尔 （J.C.Maxwell）解决了蒸汽 机调速系统中出现的剧烈振 荡的不稳定问题，提出了简 单的稳定性代数判据。
马克斯韦尔（J.C.Maxwell）
7
2. 1895年劳斯（Routh）与赫 尔维茨（Hurwitz）把马克
第一阶段: 经典(自动)控制理论
经典控制理论即古典控制理论,也称为自动控制理论。主要 研究对象:对单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题。它 的发展大致经历了以下几个过程：
一 萌芽阶段
如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就 有了自动控制技术的萌芽。
1
1. 两千年前我国发明的 指南车，就是一种开 环自动调节系 统。
13
第二阶段 现代控制理论
科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也 给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件—现代数学和 数字计算机。
现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理 论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理 论发展提供了应用的平台。
在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展， 推动了核能技术、空间技术的发展，从而对出现的多输入多 输出系统、非线性系统和时变系统。
主要研究对象:多输入、多输出、时变参数、高精度 复杂系统的分析和设计问题。
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1.五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析 法；在1957年提出了动态规划。
1.1959年卡尔曼（Kalman）和布西创 建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制 系统的研究中成功地应用了状态空间 法，并提出了可控性和可观测性的新 概念。
瓦特
5
1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器
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三 发展阶段
1. 1868年马克斯韦尔 （J.C.Maxwell）解决了蒸汽 机调速系统中出现的剧烈振 荡的不稳定问题，提出了简 单的稳定性代数判据。
马克斯韦尔（J.C.Maxwell）
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2. 1895年劳斯（Routh）与赫 尔维茨（Hurwitz）把马克
DCS控制系统基础知识
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2021/10/10
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2021/10/10
第一节 概述
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
液位控制系统
温度控制系统
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2021/10/10
图 简单控制系统的方块图
第二节 简单控制系统的几大参数 从上图中可知
简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。
容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统
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2021/10/10
第四章 过程控制系统 概述 串级控制系统 前馈控制系统 比值控制系统 分程控制系统 选择控制系统 三冲量控制系统
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2021/10/10
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
串级控制系统
均匀控制系统
比值控制系统
分程控制系统
速度报警-（PV2-PV1<VL)
续表
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2021/10/10
第四节 DCS控制系统的特点
① 控制功能丰富 ② 监视操作方便 ③ 信息和数据共享 ④ 系统扩展灵活 ⑤ 安装维护方便 ⑥ 系统可靠性高
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2021/10/10
第二章 简单控制系统 概述 简单控制系统的几大参数 三种控制器的比较
第二节 DCS控制系统发展史
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2021/10/10
第四阶段：第四代DCS系统，2000年以后 第四代DCS的体系结构主要分为四层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台(ERP, CRM, SCM等)。所以说，当今DCS主要提供工厂(车间)级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的Experion PKS(过程知识系统)、Emerson公司的P1antWeb (Emerson ProcessManagement), Foxboro公司A2、横河公司的R3 (PRM-_-C厂资源管理系统)和ABB公司的Industrial IT系统。
控制论_1
– 第2章“群和统计力学”，指出不能用吉布斯的古典统计力学来分 析自动控制系统，提出了反馈、系统间联系等概念。
– 第3章“时间序列、信息和通信”，把系统信息看作为时间序列， 提出了时间序列的统计力学问题。
– 第4章“反馈和振荡” ，提出了自动控制系统稳定性问题。
– 第5章“计算机和神经系统”，指出计算机的记忆、运算与控制实 现，分析了神经系统的机制。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
维纳生平介绍
• 维纳自幼才智过人，3岁开始学习读写，8岁到中 学3年级就读。
• 1906年进塔夫茨学院数学系学习，1913年获得 哈佛大学哲学博士学位，年仅18岁。
• 毕业后赴英国剑桥、德国格丁根和美国哥伦比亚 3所大学进修，接受罗素、哈代、希尔伯特和杜 威等哲学家和数学家的指导。
• 1945年维纳把反馈概念推广到一切控制系统﹐把反馈理解为从受控对 象的输出中提取一部分信息作为下一步输入﹐从而对再输出发生影响的 过程。
• 巴甫洛夫条件反射学说证明了生命体中也存在着信息和反馈问题。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
控制论的产生
• 1943-1944年，维纳和冯.诺伊曼(1903-1957)发起，在普 林斯顿召开了有工程师、生物学家、心理学家、数学家参加 的交叉学科的学术讨论会。
控制论
Cybernetics
授课教师：宋执环 教授 杨春节 教授
2021年7月16日星期五
Copyright by Song
联系方式
宋执环
玉泉校区控制系老楼108 工业控制研究所
杨春节
玉泉校区控制系老楼104 工业控制研究所
– 第3章“时间序列、信息和通信”，把系统信息看作为时间序列， 提出了时间序列的统计力学问题。
– 第4章“反馈和振荡” ，提出了自动控制系统稳定性问题。
– 第5章“计算机和神经系统”，指出计算机的记忆、运算与控制实 现，分析了神经系统的机制。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
维纳生平介绍
• 维纳自幼才智过人，3岁开始学习读写，8岁到中 学3年级就读。
• 1906年进塔夫茨学院数学系学习，1913年获得 哈佛大学哲学博士学位，年仅18岁。
• 毕业后赴英国剑桥、德国格丁根和美国哥伦比亚 3所大学进修，接受罗素、哈代、希尔伯特和杜 威等哲学家和数学家的指导。
• 1945年维纳把反馈概念推广到一切控制系统﹐把反馈理解为从受控对 象的输出中提取一部分信息作为下一步输入﹐从而对再输出发生影响的 过程。
• 巴甫洛夫条件反射学说证明了生命体中也存在着信息和反馈问题。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
控制论的产生
• 1943-1944年，维纳和冯.诺伊曼(1903-1957)发起，在普 林斯顿召开了有工程师、生物学家、心理学家、数学家参加 的交叉学科的学术讨论会。
控制论
Cybernetics
授课教师：宋执环 教授 杨春节 教授
2021年7月16日星期五
Copyright by Song
联系方式
宋执环
玉泉校区控制系老楼108 工业控制研究所
杨春节
玉泉校区控制系老楼104 工业控制研究所
控制工程基础清华大学版-.ppt
1954年，我国科学家钱学 森在美国运用控制论思想和 方法，用英文出版《工程控 制论》，首先把控制论推广 到工程技术领域。
“工程控制论是关于工程技术领域各个系统自动控制和 自动调节的理论。维纳博士40年代提示了控制论的基本思 想后，不少工程师和数学博士曾努力寻找通往这座理论顶 峰的道路，但均半途而废。工程师偏重于实践，解决具体 问题，不善于上升到理论高度；数学家则擅长于理论分析 ，却不善于从一般到个别去解决实际问题。钱学森则集中 两者优势于一身，高超地将两只轮子装到一辆战车上，碾 出了工程控制论研究的一条新途径。”
神州五号载人航天成功（中国，2019年）
2021/1/1
2勇021/1/1气号、机遇号火星探测器（美国，2019年）
“作为技术科学的控制论，对工程技
术、生物和生命现象的研究和经济科学，
以及对社会研究都有深刻的意义，比起相
对论和量子论对社会的作用有过之无不及
．我们可以毫不含糊地说从科学理论的角
度来看，二十世纪上半叶的三大伟绩是相
2021/1/1
2021/1/1
2021/1/1
2021/1/1
2021/1/1
2021/1/1
1.4 课程主要内容及学时安排
控制工程基础课程主要阐述的是有 关反馈自动控制技术的基础理论。
本课程是一门非常重要的技术基础 课，是机械学院平台课程。它是适应机电 一体化的技术需要，针对机械对象的控制 ，结合经典控制理论形成的一门课程。本 课程主要涉及经典控制理论的主要内容及 应用, 更加突出了机电控制的特点。
2021/1/1
公元前300年秦昭王时，由李冰父 子主持设计修筑的著名水利工程都江 堰，是一种液面控制，是“系统”观 念的杰出体现。
自动控制原理概述
被控量
控制分通析过和对设各计类自机控动器制器控、制各系种受统物控对的理象性参能量。、工
自业动示生图控下意产制面过系通程统过等的一的基些控本实制概例直念来接检说造测明福元自于件 动社控会制。和
2021/6/16
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第一节 自动控制与自动控制系统
例 水温人工控制系统 系工统作的过构程成：： 受控手蒸对动汽象调通:水箱 节被过阀控热门制传的导量开器:水温 度件，把从热阀而量门调传 节递热蒸给传汽水导的,水器流的件 量温,度显来与示控蒸仪制汽表水 的的蒸温流汽度量.成排正水 比冷. 水但人工热难水以实现稳定的高质量控制.
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第一节 自动控制与自动控制系统
通过以上的实例分析可得出闭环控 制系统具有的特点： （1）系统的控制信号是给定值与反馈量 的差值，故称为按偏差控制或反馈控制。
（2）闭环系统有两种传输通道：前向通 道和反馈通道。
（3）能减小或消除由扰动形成的偏差， 具有较高的控制精度和较强的抗扰能力。
第一章 概述
第一章 概述
第一节 自动控制与自动控制系统 第二节 自动控制系统的分类 第三节 对控制系统性能的要求 第四节 自动控制理论发展简述
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第一章 概述
第一节 自动控制与自动控制系统
一、自动控制的基本概念 二、控制系统的基本构成
及控制方式
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第一节 自动控制与自动控制系统
自动控制原理中主要讨论闭环控制系统。
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第一节 自动控制与自动控制系统
3．复合控制
反馈控制：在外部作用下，由系统被控 制量的变化产生调节和控制作用。
前馈补偿控制：测量出外部作用，形成与 外部作用相反的控制量与外部作用共同使 被控量基本不受影响。
AVC电压自动控制系统行规程(2021整理)
AVC电压自动控制系统运行规程1.概述在电力系统中，电压是表征电能质量的一个主要指标。
电压是否合格，直接影响到电网运行的经济性和平安性。
从经济性上来说，电压偏差大会显著增加高压传输线的损耗；从平安性上来说，电压不合格可能会对用户设备造成损害。
严重时，甚至会引起电网崩溃。
因此需将电压控制在合理的范围内。
实现电压自动控制是确保电网平安的一项重要措施。
我厂4台300MW机组，由贵州中调直接调度，接入500kV母线系统。
2021年，经过技改，机组负荷、电压自动控制系统使用一套上海惠安智能发电控制系统(GCS)，该装置包括GR90型RTU(远动装置〕、AGC〔负荷自动控制系统〕、AVC 〔电压自动控制系统〕，其中AGC功能包含单机组AGC直调方式、厂级AGC负荷优化控制系统两种模式；AVC自动电压控制系统为双机D200四网口装置，基于成熟可靠的GR90 RTU与UC635自动电压控制子站系统组成测控平台，实现电压自动控制，可根据贵州中调AVC主站系统下达的电厂母线电压目标值计算出电厂承当的总无功出力(或直接接收省调AVC主站系统下达的总无功功率目标值)。
在充分考虑各种约束条件后，AVC软件可进一步地根据用户指定的无功分配策略计算出每台机组的无功目标值。
然后，发出增减磁信号给励磁系统，由励磁系统调节机组无功，使电厂母线电压到达目标值。
该系统配合EMS主站或区域无功系统设备可实现对整个电网的无功优化，显著减少线损，提高电能质量。
2021年改造后AVC与原系统区别：原系统机组负荷、电压自动控制系统使用一套上海惠安的GR90型RTU+AVC装置，为双机D200四网口装置，AVC为独立系统〔上海惠安公司的POWERAVC 3000装置〕，该系统与GR90 RTU或UC 630全同步测控装置平台配合，实现电压自动控制。
改造后上海惠安AVC负荷控制系统是智能发电控制系统(GCS)的一个组成局部，控制子站为UC635自动电压控制子站，采样上存在区别，但其工作原理与原系统根本相同。
智能控制技术的现状与发展
智能控制技术的现状与发展发布时间：2021-05-14T06:31:12.372Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：王雪[导读] 基于新形势下，在材料和计算机还有能源等多种科学技术的快速发展趋势下，加上更宽泛的生产系统规模，就构建出了更为复杂和多元的控制体系，继而也就致使这些控制器和控制对象、控制任务等变得复杂性更强，同时也代表着对自动化程度提出了更为严格的要求[1]。
天府新区信息职业学院眉山市 620500摘要：随着国家经济发展水平的稳步提升，我国全面进入了信息化、智能化的社会发展模式。
新时代背景下，智能控制技术已经成为控制学领域的重点研究内容，如何促使智能控制技术发展的更全面、更广泛，也是现代社会发展进程中备受关注的热点研究方向之一。
文章首先对智能控制技术的应用现状及不足进行了阐述，而后对智能控制技术的发展形势进行了论述，以期为促进相关工作的高效开展和深入研究提供一些参考帮助。
关键词：智能控制技术；应用现状；发展研究引言：基于新形势下，在材料和计算机还有能源等多种科学技术的快速发展趋势下，加上更宽泛的生产系统规模，就构建出了更为复杂和多元的控制体系，继而也就致使这些控制器和控制对象、控制任务等变得复杂性更强，同时也代表着对自动化程度提出了更为严格的要求[1]。
当前，已经发展形成的复杂系统已有很多种类，例如CNS（数控系统）和 CIMS（计算机继承制造系统）还有 IRS（智能机器人系统）以及FMS柔性控制系统等，面对这些形式复杂的系统，传统与当代已经形成的理论和技术已难以满足这些复杂系统的控制需求。
智能控制是基于信息论、仿生学和控制论、神经生理学还有以及人工智能与现代科学技术的基础上衍生而成的一种高级的控制技术类型，智能控制技术的形成打破了传统控制的理论框架，不再受到各种因素的束缚，对于人们的生活、学习工作都提供了前所未有的便利。
1.智能控制技术的应用现状及不足当前，智能控制技术主要方法有模糊控制和神经网络控制还有学习控制、专家控制以及混沌控制等等。
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自动控制系统的发展历史欧阳光明（2021.03.07）1.自动控制技术的早期发展以反馈控制为其主要研究内容的自动控制理论的历史，若从目前公认的第一篇理论论文, J.C.Maxwell 在1868年发表的“论调节器”算起，至今不过一百多年。
然而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。
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)。
[1]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。
据<<周礼>>记载，约在公元前 500年，中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。
约在公元120年，著名的科学家张衡 (78-139,东汉)又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。
在他的“漏水转浑天仪”中，不仅有浮子，漏箭，还有虹吸管和至少一个补偿壶。
最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延祐三年)，并一直连续使用到1900年。
现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。
[2][3]北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。
仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。
这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。
苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来，这比西方罗伯特.胡克早六个世纪。
[4]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特点的指南车。
并发明了齿轮及差动齿轮机[5][27][29]。
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[29]。
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。
随后，威廉. 丘比特对自动开合的百叶窗式翼板进行改进，使其能够自动地调整风车的传动速度。
这种可调整的调节器在1807年取的专利权。
18世纪的风车中还成功地使用了离心调速器。
托马斯.米德(1787年)和斯蒂芬.胡泊(1789年)获得这种装置的专利权。
[6][29]和风车技术并行，十八世纪也是蒸气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，但由于其工作效率太低，难以推广。
1765年俄国的波尔祖诺夫(И.И.Полэунов)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)[21][23]。
1760年-1800年，詹姆斯.瓦特对蒸气机进行了彻底得改造，终于使其得到广泛的应用。
在瓦特的改良工作中，1788年，他给蒸气机添加了一个“节流”控制器即节流阀，它由一个离心“调节器”操纵，类似于磨房机工早已用来控制风力面分机磨石松紧的装置。
“调节器”或“飞球调节器”用于调节蒸气流，以便确保引擎工作时速度大致均匀。
这是当时反馈调节器最成功的应用。
[7] 瓦特是一位实干家，他没有对调节器进行理论分析，后来J.C.Maxwell从微分方程角度讨论了调节器系统可能产生的不稳定现象，从而开始了对反馈控制动力学问题的理论研究。
[8]2. 自动控制基本理论(经典部分)的发展简史2.1 稳定性理论的早期发展人们很早就开始关注稳定性的问题。
牛顿可能是第一个关注动态系统稳定性的人。
1687年，牛顿在他的《数学原理》中对围绕引力中心做圆周运动的质点进行了研究。
他假设引力与质点到中心距离的 q 次方成正比。
牛顿发现，假设q>-3 ,则在小的扰动后，质点仍将保留在原来的圆周轨道附近运动。
而当q≤-3时，质点将会偏离初始的轨道，或者按螺旋状的轨道离开中心趋向无穷远，或者将落在引力中心上[26]。
在牛顿引力理论建立之后，天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。
特别地，拉格朗日和拉普拉斯在这一问题上做了相当的努力。
1773年，24岁的拉普拉斯“证明了行星到太阳的距离在一些微小的周期变化之内是不变的”。
并因此成为法国科学院副院士[28]。
虽然他们的论证今天看来并不严格，但他们的工作对后来李亚普诺夫的稳定性理论有很大的影响[26]。
直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。
主要是天文学的问题。
在出现控制系统的镇定问题后，科学家们开始考虑非保守系统的稳定性问题。
Clerk Maxwell是第一位利用特征方程的系数来判断系统稳定性的人[26]。
James Clerk Maxwell是第一个对反馈控制系统的稳定性进行系统分析并发表论文的人[8]。
在他1868年的论文“论调节器”(Maxwell J C.On Governors. Proc. Royal Society ofLondon,vol.16:270-283,1868)中，导出了调节器的微分方程，并在平衡点附近进行线性化处理，指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部。
麦氏在论文中对三阶微分方程描述的Thomson s governor, Jenkin s governor 以及具有五阶微分方程的Maxwell s governor进行了研究，并给出了系统的稳定性条件。
Maxwell的工作开创了控制理论研究的先河。
[9][10]同一时期在俄国，1872年И.А.维什聂格拉斯基(1831-1895)也对蒸汽机的稳定性问题进行了研究。
И.А.维什聂格拉斯基的论文“论调整器的一般原理”1876年发表在法国科学院院报上。
И.А.维什聂格拉斯基同样利用线性化方法简化问题，用线性微分方程描述由调整对象和调整器组成的系统。
这使问题大大简化。
1878年И.А.维什聂格拉斯基还对非线性继电器型调整器进行了研究。
И.А.维什聂格拉斯基在苏联被视为自动调整理论的奠基人。
[23] Maxwell是一位天才的科学家，在许多方面都有极高的造诣。
他同时还是物理学中电磁理论的创立人(见其论文“A dynamical theory of the electromagnetic field”，1864)。
目前的研究表明，Maxwell事实上在1863年9月即已基本完成了其有关稳定性方面的研究工作。
[10]Maxwell在他的论文中还催促数学家们尽快地解决多项式的系数同多项式的根的关系的问题。
由于五次以上的多项式没有直接的求根公式，这给判断高阶系统的稳定性代来了困难。
[9]约在1875年，Maxwell担任了剑桥Adams Prize的评奖委员。
这项两年一次的奖授予在该委员会所选科学主题方面竟争的最佳论文。
1877年的Adams Prize的主题是“运动的稳定性”。
E.J.Routh在这项竟赛中以其跟据多项式的系数决定多项式在右半平面的根的数目的论文夺得桂冠(Routh E J.A Treatise on the Stability ofMotion.London,U.K.:Macmillan,1877)。
Routh的这一成果现在被称为劳斯判据。
Routh工作的意义在于将当时各种有关稳定性的孤立的结论和非系统的结果统一起来，开始建立有关动态稳定性的系统理论。
[26]Edward John Routh 1831年1月20日出生在加拿大的魁北克。
他父亲是一位在Waterloo服役的英国军官。
Routh 11岁那年回到英国，在de Morgan指导下学习数学。
在剑桥学习的毕业考试中，他获得第一名。
并得到了“Senior Wrangler”的荣誉称号。
(Clerk Maxwell排在了第二位。
尽管Clerk Maxwell当时被称为最聪明的人。
)毕业后Routh开始从事私人数学教师的工作。
从1855年到1888年Routh教了600多名学生，其中有27位获得“SEnior Wrangler”称号。
建立了无可匹敌的业绩。
Routh于1907年6月7日去世，享年76岁。
[25]Routh之后大约二十年，1895年，瑞士数学家A. Hurwitz在不了解Routh工作的情况下，独立给出了跟据多项式的系数决定多项式的根是否都具有负实部的另一中方法(Hurwitz A. On the conditions under which an equation has only roots with negative real parts. Mathematische Annelen,vol.46:273-284,1895)。
Hurwitz的条件同Routh的条件在本质上是一致的。
[9]因此这一稳定性判据现在也被称为Routh-Hurwitz稳定性判据[1]。
1892年，俄罗斯伟大的数学力学家A.M.Lyapunov(1857.5.25-1918.11.3)发表了其具有深远历史意义的博士论文“运动稳定性的一般问题”(The General Problem of the Stability of Motion,1892)。
在这一论文中，他提出了为当今学术界广为应用且影响巨大的李亚普诺夫方法，也即李亚普诺夫第二方法或李亚普诺夫直接方法。
这一方法不仅可用于线性系统而且可用于非线性时变系统的分析与设计。
已成为当今自动控制理论课程讲授的主要内容之一。
[11][12]Lyapunov在稳定性方面的研究受到Routh和Poincare等工作的影响。
[12,14]Lyapunov是一位天才的数学家。
他是一位天文学家的儿子。
曾从师于大数学家P.L.Chebyshev(车比晓夫)，和A.A.Markov(马尔可夫)是同校同学(李比马低两级)，并同他们始终保持着良好的关系。
他们共同在概率论方面做出过杰出的成绩。
在概率论中我们可以看到关于矩的马尔可夫不等式、车比晓夫不等式和李亚普诺夫不等式。
李还在相当一般的条件下证明了中心极限定理。