自動(dòng)化科技概論(第1講)

1、 岳偉 博士郵箱：QQ:148098475自動(dòng)化科技創(chuàng)新及實(shí)踐自動(dòng)化科技創(chuàng)新及實(shí)踐教材：教材：大學(xué)生課外科技創(chuàng)新作品集大學(xué)生課外科技創(chuàng)新作品集 本課程是用一定的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際的學(xué)習(xí)過程。要求大家將課本的知識(shí)成功應(yīng)用于實(shí)際，同時(shí)能做出一定的創(chuàng)新！36學(xué)時(shí)：學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)試驗(yàn)和學(xué)時(shí)試驗(yàn)和24學(xué)時(shí)課堂學(xué)時(shí)課堂最后兩節(jié)課給大家時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自己的作品，作為本課程最后的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)！自動(dòng)化科技的概念和發(fā)展簡史自動(dòng)化科技的概念和發(fā)展簡史本章內(nèi)容本章內(nèi)容u3.1 自動(dòng)化科技的概念自動(dòng)化科技的概念u3.2 我國古代自動(dòng)化裝置我國古代自動(dòng)化裝置u3.3 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展簡史自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展簡史一、自動(dòng)化科技的概念一、自動(dòng)

2、化科技的概念現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代生活離不開對(duì)一些物理量的控制，包現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代生活離不開對(duì)一些物理量的控制，包括實(shí)現(xiàn)對(duì)這種控制的自動(dòng)化。括實(shí)現(xiàn)對(duì)這種控制的自動(dòng)化。例如公共電網(wǎng)上的電壓是例如公共電網(wǎng)上的電壓是50Hz50Hz、220v220v的交流電。在發(fā)的交流電。在發(fā)電廠就要設(shè)法控制電壓、頻率這兩個(gè)物理量為恒值，這電廠就要設(shè)法控制電壓、頻率這兩個(gè)物理量為恒值，這要采用自動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)頻裝置。要采用自動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)頻裝置。在化肥廠控制反應(yīng)釜在化肥廠控制反應(yīng)釜( (塔塔) )內(nèi)溫度和壓力為恒值，使化內(nèi)溫度和壓力為恒值，使化學(xué)反應(yīng)速度加快。學(xué)反應(yīng)速度加快。而各種現(xiàn)代火炮的俯仰角和方位角都是自動(dòng)控制的，特而

3、各種現(xiàn)代火炮的俯仰角和方位角都是自動(dòng)控制的，特別用雙雷達(dá)控制的防空導(dǎo)彈可以自動(dòng)跟蹤高空的飛行目標(biāo)別用雙雷達(dá)控制的防空導(dǎo)彈可以自動(dòng)跟蹤高空的飛行目標(biāo)進(jìn)行命中爆炸。進(jìn)行命中爆炸。在機(jī)械加工廠金屬切削機(jī)床上，經(jīng)常是控制工件或刀具在機(jī)械加工廠金屬切削機(jī)床上，經(jīng)常是控制工件或刀具的轉(zhuǎn)速為恒值，使產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量提高。的轉(zhuǎn)速為恒值，使產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量提高?？照{(diào)器保持室內(nèi)溫度為恒值，其他如冰箱、洗衣機(jī)無不空調(diào)器保持室內(nèi)溫度為恒值，其他如冰箱、洗衣機(jī)無不將一些物理量控制為恒值，而全自動(dòng)洗衣機(jī)更把洗衣、將一些物理量控制為恒值，而全自動(dòng)洗衣機(jī)更把洗衣、漂洗和脫水等操作自動(dòng)按程序進(jìn)行。漂洗和脫水等操作自動(dòng)按程序進(jìn)行

4、。自動(dòng)化自動(dòng)化(Automation)(Automation)表示機(jī)器或設(shè)備在無人干預(yù)的情表示機(jī)器或設(shè)備在無人干預(yù)的情況下，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制以達(dá)到?jīng)r下，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制以達(dá)到預(yù)定的要求。預(yù)定的要求。用手（通過感覺）來測試水的溫度，并將此溫度與他要用手（通過感覺）來測試水的溫度，并將此溫度與他要求的值（給定值）相比較（通過大腦）。同時(shí)他要決定求的值（給定值）相比較（通過大腦）。同時(shí)他要決定（通過大腦）：他的手應(yīng)該朝哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)加溫用的蒸汽（通過大腦）：他的手應(yīng)該朝哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)加溫用的蒸汽閥門和旋轉(zhuǎn)多大的角度。閥門和旋轉(zhuǎn)多大的角度。采用自動(dòng)控制時(shí)上述功能都有

5、各種的元件和儀表來代替。采用自動(dòng)控制時(shí)上述功能都有各種的元件和儀表來代替。例如溫度測量元件、控制記錄儀表和調(diào)節(jié)閥等。例如溫度測量元件、控制記錄儀表和調(diào)節(jié)閥等。自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)是一個(gè)涉及學(xué)科較多、應(yīng)用廣泛的綜自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)是一個(gè)涉及學(xué)科較多、應(yīng)用廣泛的綜合性科學(xué)技術(shù)，歸屬于控制科學(xué)與工程的范疇。合性科學(xué)技術(shù)，歸屬于控制科學(xué)與工程的范疇。自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容有自動(dòng)控制和信號(hào)處理兩個(gè)方自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的內(nèi)容有自動(dòng)控制和信號(hào)處理兩個(gè)方面，包括理論、方法、應(yīng)用硬件和軟件等。面，包括理論、方法、應(yīng)用硬件和軟件等。從應(yīng)用觀點(diǎn)來看，研究內(nèi)容有過程自動(dòng)化、機(jī)械制造從應(yīng)用觀點(diǎn)來看，研究內(nèi)容有過程自動(dòng)化、機(jī)械制造自動(dòng)化

6、、武器及軍事自動(dòng)化、辦公室自動(dòng)化和家庭自動(dòng)自動(dòng)化、武器及軍事自動(dòng)化、辦公室自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化等等?；鹊?。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以使人從繁重的體力勞動(dòng)、部分采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以使人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。自動(dòng)化是新的技術(shù)革命的一個(gè)重要方面。自動(dòng)化技術(shù)的自動(dòng)化是新的技術(shù)革命的一個(gè)重要方面。自動(dòng)化技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣，對(duì)人類的生產(chǎn)、生活的方式將產(chǎn)生深研究

7、、應(yīng)用和推廣，對(duì)人類的生產(chǎn)、生活的方式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。遠(yuǎn)影響。二、我國古代自動(dòng)裝置二、我國古代自動(dòng)裝置中國古代能工巧匠發(fā)明許多原始的自動(dòng)裝置，以滿足生中國古代能工巧匠發(fā)明許多原始的自動(dòng)裝置，以滿足生產(chǎn)、生活和作戰(zhàn)的需要。指南車、銅壺滴漏、浮子式閥門、產(chǎn)、生活和作戰(zhàn)的需要。指南車、銅壺滴漏、浮子式閥門、記里鼓車、漏水轉(zhuǎn)渾天儀、候風(fēng)地動(dòng)儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等就記里鼓車、漏水轉(zhuǎn)渾天儀、候風(fēng)地動(dòng)儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等就是其中比較著名的幾種。是其中比較著名的幾種。(1)(1)指南車指南車中國馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車（中國馬鈞研制出用齒輪傳動(dòng)的自動(dòng)指示方向的指南車（235235年）年） 指南車是中國

8、古代用來指示方向的一種具有能自動(dòng)離合指南車是中國古代用來指示方向的一種具有能自動(dòng)離合齒輪系裝置的車輛。齒輪系裝置的車輛。據(jù)史書記載，東漢張衡據(jù)史書記載，東漢張衡( (公元公元7878139)139)、三國時(shí)代魏國、三國時(shí)代魏國的馬鈞、南齊的祖沖之都曾制造過指南車。的馬鈞、南齊的祖沖之都曾制造過指南車。指南車是一種馬拉的雙輪獨(dú)轅車，車箱上立一個(gè)伸臂的指南車是一種馬拉的雙輪獨(dú)轅車，車箱上立一個(gè)伸臂的木人。車箱內(nèi)裝有能自動(dòng)離合的齒輪系。當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎偏離木人。車箱內(nèi)裝有能自動(dòng)離合的齒輪系。當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎偏離正南方向時(shí)車箱前端就順此方向移動(dòng)，而后端則向反方向正南方向時(shí)車箱前端就順此方向移動(dòng)，而后端則向反方向移

9、動(dòng)，并將傳動(dòng)齒輪放落，使車輪的傳動(dòng)帶動(dòng)木人下的大移動(dòng)，并將傳動(dòng)齒輪放落，使車輪的傳動(dòng)帶動(dòng)木人下的大齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。車向正南方向行駛時(shí)，車輪和木人下的大齒輪是分離的，車向正南方向行駛時(shí)，車輪和木人下的大齒輪是分離的，木人指向不變。木人指向不變。無論車轉(zhuǎn)向何方，都能使人的手臂始終指向南方。無論車轉(zhuǎn)向何方，都能使人的手臂始終指向南方。指南車是一個(gè)保持方向恒定的自動(dòng)裝置。指南車是一個(gè)保持方向恒定的自動(dòng)裝置。(2)銅壺滴漏 中國，埃及和巴比倫中國，埃及和巴比倫出 現(xiàn) 自 動(dòng) 計(jì) 時(shí) 漏 斗出 現(xiàn) 自 動(dòng) 計(jì) 時(shí) 漏 斗（14

10、00B.C.-1100B.C.）漏壺，中國古代的自動(dòng)計(jì)時(shí)（測量時(shí)間）裝置，又稱刻漏壺，中國古代的自動(dòng)計(jì)時(shí)（測量時(shí)間）裝置，又稱刻漏或漏刻。漏或漏刻。漏壺的最早記載見于漏壺的最早記載見于周禮周禮。這種計(jì)時(shí)裝置最初只有。這種計(jì)時(shí)裝置最初只有兩個(gè)壺，由上壺滴水到下面的受水壺，液面使浮箭升起以兩個(gè)壺，由上壺滴水到下面的受水壺，液面使浮箭升起以示刻度（即時(shí)間）。示刻度（即時(shí)間）。保持上壺的水位恒定是滴漏計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。這個(gè)問題保持上壺的水位恒定是滴漏計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。這個(gè)問題后來是互相銜接的多級(jí)（后來是互相銜接的多級(jí)（3 35 5級(jí)）水壺來解決的。級(jí)）水壺來解決的。蓮華漏由蓮華漏由4 4個(gè)壺組成。天池壺、

11、個(gè)壺組成。天池壺、平水壺逐級(jí)向平水小壺平水壺逐級(jí)向平水小壺供水。供水。平水小壺上有溢水口，可使多余的水泄入減水桶以保持平水小壺上有溢水口，可使多余的水泄入減水桶以保持水面恒定。水面恒定。在蓮華漏中還采用一個(gè)浮子式閥門作為自動(dòng)切斷閥。當(dāng)在蓮華漏中還采用一個(gè)浮子式閥門作為自動(dòng)切斷閥。當(dāng)受水壺水位升至滿刻度時(shí)，浮子式閥門就會(huì)自動(dòng)阻塞上級(jí)受水壺水位升至滿刻度時(shí)，浮子式閥門就會(huì)自動(dòng)阻塞上級(jí)平水壺的出水小孔，切斷水滴。平水壺的出水小孔，切斷水滴。中國南方和西南方部落村民的一種習(xí)中國南方和西南方部落村民的一種習(xí)俗，就是常用長俗，就是常用長0.60.6米以上的飲酒管飲米以上的飲酒管飲酒。在這種竹制飲酒管中有一

12、條銀制小酒。在這種竹制飲酒管中有一條銀制小魚，作為可動(dòng)的魚，作為可動(dòng)的“關(guān)捩關(guān)捩”（即浮子式閥（即浮子式閥門）。門）。飲酒時(shí)吸得太快或太慢，小孔就會(huì)被飲酒時(shí)吸得太快或太慢，小孔就會(huì)被小魚自動(dòng)堵塞。小魚自動(dòng)堵塞。這種浮子式閥門可用來保持均勻的飲這種浮子式閥門可用來保持均勻的飲酒速度。酒速度。(3)(3)飲酒速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)飲酒速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)(4)(4)計(jì)里鼓車計(jì)里鼓車中國古代有能自報(bào)行車?yán)锍痰能囍?，是東漢以后出現(xiàn)的，中國古代有能自報(bào)行車?yán)锍痰能囍?，是東漢以后出現(xiàn)的，由漢代鼓車改裝而成，車中裝設(shè)具有減速作用的傳動(dòng)齒輪由漢代鼓車改裝而成，車中裝設(shè)具有減速作用的傳動(dòng)齒輪和凸輪、杠桿等機(jī)構(gòu)。車行一里，車上

13、木人受凸輪牽動(dòng)，和凸輪、杠桿等機(jī)構(gòu)。車行一里，車上木人受凸輪牽動(dòng)，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以表示行車的里程。由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以表示行車的里程。(5)(5)漏水轉(zhuǎn)渾天儀漏水轉(zhuǎn)渾天儀公元公元2 2世紀(jì)，中國東漢的天文學(xué)家張衡創(chuàng)制的一種天文世紀(jì)，中國東漢的天文學(xué)家張衡創(chuàng)制的一種天文表演儀器。表演儀器。它是一種用漏水推動(dòng)的水運(yùn)渾象，和現(xiàn)在的天球儀相似，它是一種用漏水推動(dòng)的水運(yùn)渾象，和現(xiàn)在的天球儀相似，可以用來實(shí)現(xiàn)天體運(yùn)行的自動(dòng)仿真?？梢杂脕韺?shí)現(xiàn)天體運(yùn)行的自動(dòng)仿真。渾象是在一個(gè)直徑為渾象是在一個(gè)直徑為1.5m1.5m的銅球上刻有的銅球上刻有2828宿、中外星官、宿、中外星官、黃赤道、南北

14、極、黃赤道、南北極、2424節(jié)氣、恒星圈、恒隱圈等。節(jié)氣、恒星圈、恒隱圈等。這里的關(guān)鍵是漏水要推動(dòng)一個(gè)恒速旋轉(zhuǎn)的齒輪使揮象與這里的關(guān)鍵是漏水要推動(dòng)一個(gè)恒速旋轉(zhuǎn)的齒輪使揮象與天球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用來表現(xiàn)星空的周日視運(yùn)動(dòng)，如恒星的出天球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，用來表現(xiàn)星空的周日視運(yùn)動(dòng)，如恒星的出沒和中天。沒和中天。(5)(5)候風(fēng)地動(dòng)儀候風(fēng)地動(dòng)儀中國張衡研制出自動(dòng)測量地震的侯風(fēng)地動(dòng)儀（中國張衡研制出自動(dòng)測量地震的侯風(fēng)地動(dòng)儀（132132年）年）公元公元132132年東漢張衡發(fā)明的一種觀察地震的自動(dòng)檢測儀年東漢張衡發(fā)明的一種觀察地震的自動(dòng)檢測儀器。它的工作原理涉及到檢測地震信號(hào)的大小和方向。器。它的工作原理涉及到檢測地

15、震信號(hào)的大小和方向。(7)(7)水運(yùn)儀象臺(tái)水運(yùn)儀象臺(tái)公元公元10881088年，蘇頌、韓公廉等人制成的水力天文裝置，年，蘇頌、韓公廉等人制成的水力天文裝置，高約高約12m12m、寬約、寬約7m7m。它既能演示或能觀測天象，又能計(jì)時(shí)及報(bào)時(shí)。它既能演示或能觀測天象，又能計(jì)時(shí)及報(bào)時(shí)。水運(yùn)儀象臺(tái)利用銅壺滴漏的恒定水流作動(dòng)力來推動(dòng)樞輪水運(yùn)儀象臺(tái)利用銅壺滴漏的恒定水流作動(dòng)力來推動(dòng)樞輪恒速旋轉(zhuǎn)。恒速旋轉(zhuǎn)。樞輪又帶動(dòng)渾象和渾儀兩個(gè)齒輪系。其中渾象是一種觀樞輪又帶動(dòng)渾象和渾儀兩個(gè)齒輪系。其中渾象是一種觀測儀器，其主要用途是測定昏、旦和夜半中星以及天體的測儀器，其主要用途是測定昏、旦和夜半中星以及天體的赤道坐標(biāo)等

16、。赤道坐標(biāo)等。儀象臺(tái)裝有自動(dòng)機(jī)構(gòu)，在每個(gè)時(shí)辰初、正和每刻相應(yīng)地儀象臺(tái)裝有自動(dòng)機(jī)構(gòu)，在每個(gè)時(shí)辰初、正和每刻相應(yīng)地有木人搖鈴、打鐘和擊鼓。有木人搖鈴、打鐘和擊鼓。中國古代人民在原始的自動(dòng)裝置的創(chuàng)造和發(fā)明上作出中國古代人民在原始的自動(dòng)裝置的創(chuàng)造和發(fā)明上作出過輝煌的成就。過輝煌的成就。三、自動(dòng)化科技發(fā)展簡史三、自動(dòng)化科技發(fā)展簡史古代人類在長期的生產(chǎn)和生活中，為了減輕自己的勞動(dòng)，古代人類在長期的生產(chǎn)和生活中，為了減輕自己的勞動(dòng)，逐漸利用自然界的動(dòng)力逐漸利用自然界的動(dòng)力( (風(fēng)力、水力等風(fēng)力、水力等) )代替人力、畜力，代替人力、畜力，以及用自動(dòng)裝置代替人的部分繁難的腦力活動(dòng)和對(duì)自然界以及用自動(dòng)裝置代替人

17、的部分繁難的腦力活動(dòng)和對(duì)自然界動(dòng)力的控制。動(dòng)力的控制。1 1、自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用（、自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用（1818世紀(jì)以前）世紀(jì)以前）（1 1）古代自動(dòng)裝置）古代自動(dòng)裝置 公元前公元前1414至公元前至公元前1111世紀(jì)，中國和巴比倫出現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)世紀(jì)，中國和巴比倫出現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置時(shí)裝置刻漏，為人類研制和使用自動(dòng)裝置之始?？搪?，為人類研制和使用自動(dòng)裝置之始。公元公元11351135年中國的燕肅在年中國的燕肅在“蓮華漏蓮華漏”中采用三級(jí)漏壺并中采用三級(jí)漏壺并浮子式閥門自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)液位。浮子式閥門自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)液位。在中國的三國時(shí)期，使用了自動(dòng)指示方向的指南車。在中國的三國時(shí)期，使用了自動(dòng)指示方向

18、的指南車。公元公元1 1世紀(jì)古埃及和希臘的發(fā)明家也創(chuàng)造了教堂廟門自世紀(jì)古埃及和希臘的發(fā)明家也創(chuàng)造了教堂廟門自動(dòng)開啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱等自動(dòng)裝置。動(dòng)開啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱等自動(dòng)裝置。中國天文學(xué)家張衡曾經(jīng)發(fā)明了對(duì)天體運(yùn)行情況自動(dòng)仿真中國天文學(xué)家張衡曾經(jīng)發(fā)明了對(duì)天體運(yùn)行情況自動(dòng)仿真的漏水轉(zhuǎn)渾天儀和自動(dòng)檢測地震的候風(fēng)地動(dòng)儀。的漏水轉(zhuǎn)渾天儀和自動(dòng)檢測地震的候風(fēng)地動(dòng)儀。公元公元10881088年，中國蘇頌等人把渾儀（天文觀測儀器）、年，中國蘇頌等人把渾儀（天文觀測儀器）、渾象（天文表現(xiàn)儀器）和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了渾象（天文表現(xiàn)儀器）和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象

19、臺(tái)。水運(yùn)儀象臺(tái)。1717世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在歐洲的一些國家相繼世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在歐洲的一些國家相繼出現(xiàn)了多種自動(dòng)裝置，其中比較典型的有：出現(xiàn)了多種自動(dòng)裝置，其中比較典型的有：法國物理學(xué)家法國物理學(xué)家B B帕斯卡在公元帕斯卡在公元16421642年發(fā)明的加法器；年發(fā)明的加法器；荷蘭機(jī)械師荷蘭機(jī)械師C.C.惠更斯于公元惠更斯于公元16571657年發(fā)明鐘表；年發(fā)明鐘表；英國機(jī)械師英國機(jī)械師E E李在公元李在公元17451745年發(fā)明帶有風(fēng)向控制的風(fēng)年發(fā)明帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨；磨；俄國機(jī)械師俄國機(jī)械師H H波爾祖諾夫于公元波爾祖諾夫于公元17651765年發(fā)明了蒸汽鍋年發(fā)明了蒸汽鍋爐

20、水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)節(jié)器。爐水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)節(jié)器。(2)(2)近代自動(dòng)裝置近代自動(dòng)裝置中國明代宋應(yīng)星所著中國明代宋應(yīng)星所著天工開物天工開物記載記載有程序控制思想（有程序控制思想（CNCCNC）的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)）的提花織機(jī)結(jié)構(gòu)圖（圖（16371637年）年） 公元公元17881788年英國機(jī)械師年英國機(jī)械師J J瓦特發(fā)明離心式調(diào)速器，并瓦特發(fā)明離心式調(diào)速器，并把它與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自把它與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。這項(xiàng)發(fā)明對(duì)第一次工業(yè)革命和控制理論后來動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。這項(xiàng)發(fā)明對(duì)第一次工業(yè)革命和控制理論后來的發(fā)展有重要影

21、響。的發(fā)展有重要影響。2 2、自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期（、自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期（1818世紀(jì)末至世紀(jì)末至2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代）年代）(1)(1)自動(dòng)調(diào)節(jié)的廣泛應(yīng)用自動(dòng)調(diào)節(jié)的廣泛應(yīng)用 由于第一次工業(yè)革命的需要，人們開始采用自動(dòng)調(diào)節(jié)器由于第一次工業(yè)革命的需要，人們開始采用自動(dòng)調(diào)節(jié)器或裝置，使一些物理量保持在給定值附近?；蜓b置，使一些物理量保持在給定值附近。公元公元18681868年法國工程師年法國工程師J.J.法爾科發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器，并把法爾科發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器，并把它與蒸汽閥連接起來，操作蒸汽船的舵，他稱之為伺服機(jī)它與蒸汽閥連接起來，操作蒸汽船的舵，他稱之為伺服機(jī)構(gòu)。構(gòu)。到了到了2020世紀(jì)世紀(jì)202

22、03030年代，美國開始采用年代，美國開始采用PIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器( (比例比例積分積分微分調(diào)節(jié)器微分調(diào)節(jié)器) )。這是一種模擬式調(diào)節(jié)器。這是一種模擬式調(diào)節(jié)器, ,現(xiàn)現(xiàn)在還在許多工廠中采用。在還在許多工廠中采用。英國英國J.WattJ.Watt用離心式調(diào)速器用離心式調(diào)速器控制蒸汽機(jī)的速度（控制蒸汽機(jī)的速度（17881788年）年） 英國英國J.M.GrayJ.M.Gray設(shè)計(jì)出第一艘全自動(dòng)蒸汽輪船設(shè)計(jì)出第一艘全自動(dòng)蒸汽輪船東方號(hào)（東方號(hào)（Great EasternGreat Eastern）（）（18661866年）年） 由徐壽設(shè)計(jì)的中國第一艘蒸汽輪船由徐壽設(shè)計(jì)的中國第一艘蒸汽輪船“黃黃鶴

23、號(hào)鶴號(hào)”在安慶軍械所下水（在安慶軍械所下水（18661866年）次年）次年，中國第一艘木質(zhì)明輪蒸汽艦船年，中國第一艘木質(zhì)明輪蒸汽艦船“怡怡吉號(hào)吉號(hào)”在江南造船廠下水。在江南造船廠下水。 (2)(2)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題 自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控制對(duì)象自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控制對(duì)象( (蒸汽機(jī)或船舵蒸汽機(jī)或船舵) )組成自動(dòng)調(diào)節(jié)組成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)忽高忽低，即系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)忽高忽低，即系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩蕩( (不穩(wěn)定不穩(wěn)定) )。這迫使一些數(shù)學(xué)家從理論上來加以研究。公元這迫使一些數(shù)學(xué)家從理論上來加以研究。公元18681868年英年英國物理

24、學(xué)家國物理學(xué)家J.J.麥克斯韋爾用微分方程描述并總結(jié)了調(diào)節(jié)器麥克斯韋爾用微分方程描述并總結(jié)了調(diào)節(jié)器的理論。的理論。公元公元18761876年俄國機(jī)械學(xué)家年俄國機(jī)械學(xué)家U UA A維什涅格拉茨基進(jìn)一步維什涅格拉茨基進(jìn)一步總結(jié)了調(diào)節(jié)器理論，歸結(jié)為只要研究描述自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總結(jié)了調(diào)節(jié)器理論，歸結(jié)為只要研究描述自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的線性齊次微分方程的通解。線性齊次微分方程的通解。公元公元18771877年英國數(shù)學(xué)家年英國數(shù)學(xué)家E.E.勞思、勞思、18951895年德國數(shù)學(xué)家年德國數(shù)學(xué)家A A胡爾維茨提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，沿用到現(xiàn)在。胡爾維茨提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，沿用到現(xiàn)在。公元公元18921892年俄國數(shù)學(xué)家年俄國數(shù)學(xué)家A A李雅普諾夫提出穩(wěn)定性的嚴(yán)李雅普諾夫提出穩(wěn)定性的嚴(yán)格數(shù)學(xué)定義并發(fā)表了專著。格數(shù)學(xué)定義并發(fā)表了專著。英國英國E.J.RouthE.J.Routh建立建立RouthRouth判據(jù)（判據(jù)（Routh-Routh-Hurwitz Stability CriteriaHurwitz Stability Criteria）（）（18751875年）年） 俄國俄國A.W.LyapunovA.W.Lyapunov博士論文論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定博士論文論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題（性的一般問題（18921892年）年） 進(jìn)入