自168体育动化科学技术的发展

　　*（1）古代自动化科学技术的发展 *（2）近代自动化科学技术的发展 *（3）自动化科学的控制理论基础 *（4）自动化科学的主要应用领域

　　古代人类在长期生产和生活中﹐为了减轻自己的劳动﹐逐渐产生 利用自然界动力代替人力畜力﹐以及用自动装置代替人的部分繁 难的脑力活动的愿望﹐经过漫长岁月的探索﹐他们互不相关地造 出一些原始的自动装置。

　　期天文学家张衡于汉顺帝阳嘉元年（132）制成，候风地 动仪用精铜制成，直径2.7米，其外形像一个大型酒樽。地 动仪里面有精巧的结构，主要为中间的都柱（相当于一种 倒立型的震摆）和它周围的八道（装置在摆的周围的8组 机械装置）。在樽的外面相应地设置8条口含小铜珠的龙， 每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地 震，都柱因受到震动而失去平衡，这样就会触动八道中的 一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，由此 便可知道地震发生的时间和方向。

　　* 6. 自动化装置简易发展过程及未来发展方向 *• 目前应用最多的检测仪表主要是DDZ－Ⅲ型模拟仪表和部分

　　考虑到控制系统逐渐向FCS方向发展，因此现场总线技术和现 场总线仪表的应用将日渐广泛。 当采用常规检测和控制仪表时，控制系统的结构是由各仪表 单元组合而成和各自独立的控制系统，各环节之间采用的是点对点 联接的方法。 当采用计算机或数字控制器作为控制单元时，系统的结构就 可能是多样的，但其基本控制原理差别不大。例如：有直接数字控 制系统DDC、集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS。 在网络化的控制回路系统中，多数检测和仪表单元均是通过 网络相互联接和传送信息的。 科技的进步，促使自动化仪表的不断更新与完善，从而又进 一步拓展了自动化仪表的应用领域，构成各种不同功能的自动化装 置，推动了控制系统的变革与发展，使控制系统由原来的常规控制 系统到直接数字控制系统DDC、集散控制系统DCS、现场总线控制 系统FCS等，以满足社会生产力的不同需要。

　　科学家张衡发明了记里鼓车。记里鼓车的基本原理和指南车相同， 也是利用齿轮机构的差动关系。据记载，记里鼓车分上下两层， 上层设一钟，下层设一鼓。记里鼓车上有小木人，头戴峨冠，身 穿锦袍高坐车上。车走十里，木人击鼓1次，当击鼓十次，就击 钟一次。

　　1. 我国古代自动装置 指南车是我国古代伟大的发明之一，也是世界上最早的控制论机械 之一。用英国著名科学史专家李约瑟的话说，中国古代的指南车 “可以说是人类历史上迈向控制论机器的第一步”，是人类“第一 架体内稳定机”。

　　置。指南车与指南针相比在指南针利用电磁效应的原理截然不 同，是根据差速齿轮原理设计的，它是利用齿轮传动系统，根 据车轮的转动，由车上木人指示方向。不论车子转向何方168体育，木 人的手始终指向南方，“车虽回运而手常指南”

　　和1975年问世的DCS集散控制系统可能是两类影响最 为深远的计算机控制系统。 的连锁控制、程序控制；

　　输出、时变参数、分布参数、随机参数、非线性等控 制系统的分析和设计问题168体育。最优控制、最优滤波、系 统辨识、自适应控制等理论都是这一领域重要的研究 课题。

　　研究对象一般是多变量线性系统，而经典线性理论则 以单输入单输出系统为对象；除输入和输出变量外， 还描述系统内部状态的变量；在分析和综合方面以时 域方法为主而经典理论主要采用频域方法；使用更多 数据工具。

　　器人或机器动物来适应当时宗教活动的需要。如 教堂庙门自动开启﹑铜祭司自动洒圣水﹑投币式 圣水箱和教堂门口自动鸣叫的青铜小鸟等自动装 置。

　　一些国家相继出现了多种自动装置﹐其中比较典型的有 ﹕法国物理学家B.帕斯卡在1642年发明能自动进位的加 法器﹔荷兰机械师C.惠更斯于1657年发明钟表﹐提出钟 摆理论﹐利用锥形摆作调速器﹔英国机械师E.李1745年 发明带有风向控制的风磨﹐利用尾翼来使主翼对准风向 ﹔俄国机械师И.И.波尔祖诺夫1765年发明浮子阀门式水 位调节器﹐用于蒸汽锅炉水位的自动控制。

　　50多年来，中国控制仪表和控制系统在经历了气动 基地式仪表、电动（气动）单元组合仪表、智能数字 调节器几代控制仪表的发展过程后，进入了DCS、 PLC、FCS、PCBCS控制系统并存的时代。 在工业生产过程中，1969年问世的PLC可编程控制 器和1975年问世的DCS集散控制系统可能是两类影响 最为深远的计算机控制系统。 FCS

　　* 3. 自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代） * 社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧

　　密围绕着生产﹑军事设备的控制以及航空航天工业的需 要而形成和发展起来的。工业上的应用，是以瓦特的蒸 汽机调速器作为正式起点。1788年﹐瓦特为了解决工业 生产中提出的蒸汽机的速度控制问题﹐把离心式调速器 与蒸汽机的阀门连接起来﹐构成蒸汽机转速调节系统﹐ 使蒸汽机变为既安全又实用的动力装置。此时的自动化 装置是机械式的，而且是自力型的。

　　天文学家苏颂等人创建。它是集观测天象的浑仪、演 示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装 置于一体的综合性观测仪器，实际上是一座小型的天 文台。这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了我 国古代人民的聪明才智和富于创造的精神。

　　*2. 近代自动装置的出现和应用（18世纪以前） *公元 1世纪古埃及和希腊的发明家也创造了一些机

　　* 智能控制理论:20世纪90年代至今 * 随着计算机网络的迅速发展﹐管理自动化取得较大进

　　步﹐出现了管理信息系统﹑办公自动化﹑决策支持系 统。智能化程度日益增加，自动化技术不仅仅是减轻 和代替了人们的体力劳动，而且也在很大程度上代替 了人们的脑力劳动。

　　20世纪80年代末期，随着计算机技术、通信技术、 集成电路技术、智能传感器技术的发展而出现的现场 总线控制系统（Fieldbus Control System , FCS ）改变 了原有控制系统的结构，使控制系统由封闭向开放走 出了重要的一步。

　　20世纪90年代中期，以PC为基础的控制系统（PCBased Control System，PCBCS）开始出现，不少学者 认为它将是工业自动化领域最具发展潜力的新技术， 他们将PCBCS 与PLC 、DCS、 (或者再加上FCS)并称 为工业生产过程三大（或四大）控制系统。

　　* （3）自动控制控制理论的发展 * 经典控制理论:20世纪40年～20世纪50年代 * 经典控制理论以传递函数为基础，已频率法和根轨迹 * 现代控制理论:20世纪60年代获得迅猛发展 * 它的主要内容是以状态空间为基础，研究多输入、多

　　交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自 动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力 劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能 扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人 类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、 农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志

　　元代仁宗延祐三年（公元1316年）铸造，全组由4个安放在阶梯上 的漏壶组成，最上层称日壶168体育，第二层称月壶，第三层称星壶，最 底下一层称受水壶。各壶都有铜盖，受水壶铜盖中央插一把铜尺， 尺上刻有12时辰的刻度，自下而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、 未、申、酉、戌、亥。铜尺前插一木制浮剑，木剑下端是一块木 板，叫浮舟。水由日壶按次沿龙头滴下，受水壶中的水随时间的 推移而

　　的，这在当时是最先进的蒸汽机了。在纽克曼之前，有 许多人都对蒸汽当作动力用于生产怀着很大的兴趣。1688 年，法国物理学家德尼斯〃帕潘，曾用一个圆筒和活塞 制造出第一台简单的蒸汽机。但是，帕潘的发明没有实 际运用到工业生产上。十年后，英国人托易斯〃塞维利 发明了蒸汽抽水机，主要用于矿井抽水。1705年，纽克曼 经过长期研究，168体育app下载综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了 空气蒸汽机。