計算機測控論文

　　計算機測控技術課程在教學內容、教學組織、教學方式方法等方面的現狀和存在的問題是教材內容更新跟不上學科的發展,課程組織方式需要完善,教學手段、方法還需要豐富。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　範文一：淺談計算機控制技術

　　引言：

　　計算機控制系統是自動控制技術和計算機技術相結合的產物，利用計算機 ***通常稱為工業控制計算機，簡稱工控機***來實現生產過程自動控制的系統，它由控制計算機本體***包括硬體、軟體和網路結構***和受控物件兩大部分組成。隨著計算機技術和現代控制理論的快速發展，計算機控制技術誕生並迅速蓬勃發展起來，其應用遍及國防、航空航天、工業、農業、醫學等多種領域。本文將主要針對計算機控制技術的發展歷史、當今現狀以及計算機控制技術的發展趨勢做一介紹，並結合它的具體例項介紹計算機控制技術的一些主要應用領域。

　　正文：

　　一、計算機控制技術的概述

　　1、計算機控制的定義：

　　計算機控制是自動理論和計算機技術相結合而產生的一門新興學科，計算機控制技術是隨著計算機技術的發展而發展起來的。

　　2、計算機控制的發展歷史：

　　計算機控制技術的思想始於上世紀五十年代中期，美國TRW航空公司與美國德克薩斯州的一個煉油廠合作，進行計算機控制的研究，他們設計出了一個利用計算機控制實現反應器供料最佳分配，根據催化劑活性測量結果來控制熱水的流量以及確定最優迴圈的系統。這項具有跨時代意義的工作為計算機控制技術的發展奠定了基礎，從此，計算機控制技術迅速發展，並被各行各業廣泛應用。伴隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術也緊隨其後，迅猛的發展起來。現如今，微型計算機的出現和發展使計算機控制技術又進入了一個嶄新的階段。

　　二、計算機控制技術的應用領域

　　1、計算機控制技術在農業領域的應用例項

　　在農業日趨機械化及自動化的今天，自動控制技術在農業中的應用也越來越廣泛，利用計算機控制技術管理控制農業生產已成為目前研究的一個重點。農業大棚、智慧化養殖場等等都是計算機控制技術在農業生產領域應用的鮮明例子。智慧溫室大棚中利用計算機進行遠端監控和操作，還可設計自動控制無人管理溫室大棚。根據遠端感測器蒐集來的溫度、溼度、光照等模擬資訊，經輸入通道進行AD轉換，傳入計算機，計算機既可以利用這些資料進行監控，同時又可以利用這些資料對大棚進行控制，進行加溼、加溫、增加光照等控制，從而實現溫室大棚的自動化智慧控制。

　　2、計算機控制技術在工業領域的應用例項

　　根據某汙水處理生產工藝流程的特點和生產過程控制的要求，結合我國汙水生產廠的實際情況，採用“EIC三電一體化”計算機集散控制技術，設計整個汙水處理生產過程的分散式計算機控制系統。在此基礎上，通過採用優化設定控制技術、自適應自整定PI控制技術等先進技術，解決城市汙水生產過程控制中存在的大滯後、非線性、耦合等關鍵技術問題，實現汙水提升、浮選加藥、汙泥脫水等汙水處理生產過程的自動控制。

　　***1***、計算機控制系統總體結構

　　根據汙水處理過程的工藝特點、控制要求，針對該廠投資少，佔地小等具體特點，計算機控制系統採用了PC+PLC分級分散式控制形式[[ii]]。在系統中採用就地操作站與主PLC相結合的控制結構，通過現場匯流排技術實現通訊處理達到節約投資、提高系統安全性、實現分散式控制思想的目的。系統總體結構體系分為三個層次：***1***上層：中央控制室計算機監控系統;***2***中間層：主PLC控制器作為中央控制單元;***3***下層：分佈在浮選、汙泥處理兩個分控站的7個現場就地分控站。中間層主PLC控制器通過ETHERNET與上層監控系統相連;下層現場控制單元PLC採集各裝置的工作狀態，並通過現場匯流排Genius BUS送給主PLC，主PLC完成對現場資料的處理、運算、連鎖邏輯、PID控制等功能並向各分控站送出控制命令;同時與中控室計算機控制系統交換工藝、裝置資料和控制命令。控制命令分送至各分控站後，通過輸出模組輸出至現場控制裝置，完成控制過程。

　　***2***、自動化系統功能

　　在計算機控制方式下，系統功能主要包括以下幾個方面：***1***資料採集和裝置控制;***2***過程控制;***3***工藝過程監控。如下圖所示。裝置與迴路控制整合在一起進行控制，它構成了綜合自動化系統中的過程控制級。電氣裝置的起動與停止可通過計算機螢幕上的軟鍵實現，迴路控制可實現自動閉環調節和軟手動調節。控制引數的優化設定旨在基於汙水處理生產目標的優化控制模型，運用先進的控制思想和控制技術，實現對過程控制級的優化設定及對過程監控級的操作指導。

　　監控系統功能結構圖

　　總之，計算機控制技術已經遍及各種應用領域，其前景十分廣闊，在科學技術日新月異的當代，隨著計算機技術、高階控制策略、現場匯流排智慧儀表和網路技術的發展，計算機控制技術水平必將大大提高。

　　三、計算機控制技術的發展趨勢

　　長期以來，計算機控制技術的發展始終緊隨著計算機技術的發展步伐，如今計算機控制技術的發展又多了許多新的方向。

　　1、計算機控制技術的網路化

　　在當今，計算機技術和網路技術正以迅猛的速度發展著，與此同時，各種層次的計算機網路在控制系統中的應用也越來越廣泛，規模越來越大，控制系統的網路化時代漸漸到來。

　　將控制系統網路化，使控制作用的實現不再侷限於傳統意義上的控制系統，而是由各種儀表單元分別獨立完成各自的工作，然後再通過網路進行彼此間的資訊交換和組織，並相互協作，最終實現預定完成的控制任務。這種近似於模組化的思想，可以使各部分獨立工作，不產生干擾，有可以根據需要增減控制網路中的個體，大大增強了系統的實用性。

　　2、計算機控制技術的整合化

　　計算機整合製造系統***Computer Integrated Manufacturing System，簡稱CIMS***是在新的生產組織原理和概念指導下形成的一種新型生產模式，具有生產效率高、生產週期短、產品質量高等一系列極有吸引力的優點。CIMS將成為21世紀占主導地位的新型生產方式，世界上很多國家包括我國都已經把發展CIMS定為本國製造工業的發展戰略，並制定了許多由政府或工業界支援的計劃，用以推動計算機整合製造系統的開發與應用。計算機控制系統的整合化也已經成為當今計算機控制技術的又一發展趨勢。

　　3、計算機控制技術的智慧化

　　目前的典型智慧控制方法有：模糊控制、專家控制、神經網路控制等。模糊控制繞過了物件的不確定性、不精確性、噪聲、非線性、時變性以及時滯性等影響，實現簡單，適應面廣，但是其對控制規則的制定要求較高，對於複雜的工業過程以及物件的動態特性並不是完全適合。專家控制尚未形成有普遍意義的理論體系和設計方法，但是其作為一種智慧控制形式，在實際中有著很廣闊的應用前景。神經網路控制的研究在近年來得到了越來越多的關注和重視，它在控制中的應用已成為其中一個主要方面，它試圖模擬人腦的功能，具有自適應和自學習的功能，但實時性方面還存在問題。

　　目前的各種智慧控制方法各有優缺點，因此，將各種控制策略相互滲透，相互結合，取長補短，發展成更新型更實用的合成智慧控制策略已經成為了計算機控制技術的必然趨勢之一。

　　4、計算機控制技術的標準化

　　任何技術的發展最終都會趨向於標準化，計算機控制技術也不例外，將計算機控制技術標準化，可大大促進計算機控制技術的發展。目前國際公認的標準尚未建立，但已有很多廠商願意採用一些通用性較強的產品，相信不久的將來，計算機控制技術必將建立一套國際化通用標準。

　　四、總結

　　計算機控制技術是順應時代發展而產生的先進的自動控制技術，利用計算機快速處理資料的優勢，結合自動控制理論尤其是現代控制理論的不斷髮展創新，計算機控制技術大大的提高了生產過程的自動化程度和系統的可靠性。同時，計算機控制系統在各領域的應用實踐中所提出來的一系列理論與工程上的問題，又進一步促進了控制理論和計算機技術的發展。

　　計算機控制技術已經應用到多種控制領域，隨著計算機技術、高階控制策略、現場匯流排智慧儀表和網路技術的發展，計算機控制技術水平必將大大提高，同時也為自動化控制理論的發展提供了一個新的方向。

　　作為當代大學生的我們，在學好這門知識的同時，我覺得我們更應該學會開拓自己的思維，提高自己的創新意識，將計算機控制技術進一步提升，適應更多領域的應用，並將計算機控制技術與其他技術結合，開創新的發展空間，以適應未來快速變化的時代。

　　五、參考文獻

　　【1】《計算機控制技術》於海生機械工業出版社 2007

　　【2】《微型計算機控制技術》高國琴機械工業出版社 2008

　　【3】《計算機控制理論及應用》孫增圻清華大學出版社 2008

　　【4】《微型計算機控制技術》於海生清華大學出版社 2011

　　範文二：計算機控制技術

　　摘要

　　在科技高速發展的今天，自動控制技術在工農業生產、國防和科學技術領域中，都有著十分重要的作用。在短短一百年中，自動控制理論得到了令人吃驚的發展，對人類社會產生了巨大的影響。從瓦特的蒸汽機、阿波羅的登月到海灣戰爭，無處不顯示著控制技術的威力。隨著社會生產和科學技術發展，自動控制技術在不斷進步、不斷完善起來。控制理論目前還在向更縱深、更廣闊的領域發展，無論在數學工具、理論基礎、還是在研究方法上都產生了實質性的飛躍，在資訊與控制學科研究中注入了蓬勃的生命力，啟發並擴充套件了人的思維方式，引導人們去探討自然界更為深刻的運動機理。自動控制理論的不斷髮展，必將會給提高社會生產力，提高人民的生活水平，促進人類的發展。

　　關鍵字：自動控制理論發展現狀未來展望

　　1 自動控制理論簡介

　　1.1控制思想起源的意義

　　控制思想與技術的存在至少已有數千年的歷史了。“控制”這一概念本身即反映了人們對征服自然與外在的渴望，控制理論與技術也自然而然地在人們認識自然與改造自然的歷史中發展起來。

　　1.2自動控制的定義

　　自動控制是指應用自動化儀器儀表或自動控制裝置代替人自動地對儀器裝置或工生產過程進行控制，使之達到預期的狀態或效能指標。對傳統的工業生產過程採用動控制技術，可以有效提高產品的質量和企業的經濟效益。對一些惡劣環境下的控操作，自動控制顯得尤其重要。

　　1.3自動控制理論的基本概念

　　在已知控制系統結構和引數的基礎上，求取系統的各項效能指標，兵找出這些效能指標與系統引數間的關係就是對自動控制系統的分析，而在給定物件特性的基礎上，按照控制系統應具備的效能指標要求，尋求能夠全面滿足這些效能指標要求的控制方案併合理確定控制器的引數，則是對自動控制系統的分析和設計。

　　1.4自動控制的歷史

　　利用反饋來控制系統有著悠久的歷史。最早的反饋控制出現在公元前330年的古希臘，運用在一種改進的浮球控制器裝置上。Ktesibios的水鍾就運用了浮球控制器的遠離。大約在公元前250年，為了燃油在油泵中能保持恆定的液位，philon在一種油泵裝置中採用了浮球控制器。在公元1世紀，亞歷山大港的Heron出版了一本名為Pneumatica的書，概述了很多種應用浮球控制器的例子。

　　1 自動控制理論簡介

　　1.1控制思想起源的意義

　　1.2自動控制的定義

　　1.3自動控制理論的基本概念

　　1.4自動控制的歷史

　　現代歐洲的第一個反饋系統出現在荷蘭人Cornelis Drebble***1572-1633***發明的溫度控制器中。在1681年，Dennis Papin***1647-1712***發明了第一臺用於蒸汽鍋爐的壓力控制器，這是一種與高壓鍋爐閥門相識的安全壓力控制器。18世紀，瓦特***James Watt***的蒸汽機離心調速器被公認是第一臺應用在工業生產中的自動反饋控制器，這是將自動控制技術應用到工業中的最早代表。它是在1769年為了控制蒸汽機速度改良而來的。在1765年俄國聲稱發明了歷史上第一套反饋系統，急I.Polzunov發明的浮球水位控制器。在1868年以前的整個時期，自動控制系統的發展僅僅是靠直覺和發明。為了提高控制系統精度，不得不減慢瞬變震盪的衰減，甚至導致系統的不穩定。因此，有必要發展一套自動控制的理論。J.C.Maxwell總結了一套與控制理論結合的學理論，而這套控制理論用用了控制器不同的等效模型。他的研究還

　　1 自動控制理論簡介

　　1.1控制思想起源的意義

　　1.2自動控制的定義

　　1.3自動控制理論的基本概念

　　1.4自動控制的歷史

　　第二次世界大戰前，美國和西歐的自動控制理論，在發展方式上與俄國和東歐有很大差別。在美國，應用反饋的主要促進因素是電話系統的發展，以及Bell電話實驗室的Bode、Nyquist和Black對電子反饋放大器的改進，主要是用頻域來描述整個控制過程。與此相反，前蘇聯接觸的數學家和機械學家在控制理論領域佔主流。因此，俄國的理論更傾向與運用不同方程的時域公式。第二次世界大戰是自動控制理論的理論和實踐得到巨大發展的時期。因為當時必須設計和製造自動領航系統、火炮位置系統、雷達天線控制系統和其他建立在反饋控制方法基礎上的軍事系統。這些軍事系統的複雜性和優良的效能都要求必須發展不同的控制技術，提高控制系統的效能以及發展新的理論和方法等。

　　在1940年前，控制系統的設計是一種伴隨著不斷試驗和失敗的過程。而在20世紀40年代後，越來越多的數學和分析方法得到應用，控制工程才真正成為一門獨立的工程學科。

　　第二次世界大戰後，隨著拉氏變換和複頻面得到越來越多的應用，頻域技術漸漸成為控制領域的主流。20世紀50年代，控制工程領域的重點放在s平面法***特別是根軌跡法***的發展和運用上。而在20世紀80年代，數字計算機作為控制元件日漸普遍。這種有著快速精確計算效能的控制元件的技術，在以前的控制工程中是無法實現的。這些計算機特別適用於同時測量和控制多種變數的系統中。

　　20世紀50年代末到60年代初，核能、電子計算機以及空間技術的科學發展，對自動控制科學提供了更高的要求。隨著人造衛星和空間時代的來臨，控制工程擁有了新的巨大推動力，因為有必要為運載火箭和空間探測器設計一種複雜、高精度的控制系統。由前蘇聯人L.S.Pontryagin,美國人R.Bellman發展的最優化控制的現代理論，以及進來對魯棒系統的研究，也對時域方法作出了貢獻。大型複雜系統的控制，高速度控制操作及高精度控制品質的要求，使經典控制理論的侷限性暴露出來，促使人們尋找更完善的控制理論和更高階的控制技術。在這種背景下，貝爾漫等人提出了狀態空間法。1960年貝爾漫在控制系統的研究中成功地應用了狀態空間法，並提出了能控性和能觀測性的新概念，被認為是現代控制理論發展的開端。20世紀60年代以後迅速發展的信控制理論，如模糊控制、最優控制、系統辨識、多變數控制、自適應控制、專家系統、人工智慧、神經網路控制、大系統理論等，都屬於現代控制理論的範疇。與經典控制理論相比，現代控制論內涵十分豐富。例如20世紀70年代後期，提出了大系統理論，它是針對規模十分龐大的系統的控制理論。又如大型鋼鐵聯合企業、大型電力系統、大型通訊網、大型交通運輸網等大型系統控制需要涉及運籌學、資訊理論、系統論等方面的理論，才能解決多級遞階控制、多目標綜合優化等問題。

　　2 自動控制基本理論的發展簡史

　　2.1 穩定性理論的早期發展

　　人們很早就開始關注穩定性的問題。牛頓可能是第一個關注動態系統穩定性的人。1687年，牛頓在他的《數學原理》中對圍繞引力中心做圓周運動的質點進行了研究。在牛頓引力理論建立之後，天文學家不斷努力以圖證明太陽系的穩定性。特別地，拉格朗日和拉普拉斯在這一問題上做了相當的力。在出現控制系統的鎮定問題後，科學家們開始考慮非保守系統的穩定性問題。Clerk Maxwell第一位利用特徵方程的係數來判斷系統穩定性的人。James Clerk Maxwell是第一個對反饋控制系統的穩定性進行系統分析並發表論文的人。麥氏在論文中對三階微分方程描述的Thomson's governor, Jenkin's governor 以及具有五階微分方程的Maxwell's governor進行了研究，並給出了系統的穩定性條件。Maxwell的工作開創了控制理論研究的先河。同一時期在俄國，1872年N.A.維什聶格拉斯基***1831-1895***也對蒸汽機的穩定性問題進行了研究。N.A.維什聶格拉斯基同樣利用線性化方法簡化問題，用線性微分方程描述由調整物件和調整器組成的系統。這使問題大大簡化。N.A.維什聶格拉斯基在蘇聯被視為自動調整理論的奠基人。

　　2.2 負反饋放大器及頻域理論的建立

　　在控制系統穩定性的代數理論建立之後，1928年-1945年以美國AT&T公司Bell實驗室***Bell Labs***的科學家們為核心，又建立了控制系統分析與設計的頻域方法。Black首先提出了基於誤差補償的前饋放大器，在此基礎上最終提出了負反饋放大器並對其進行了數學分析。反饋放大器的振盪問題給其實用化帶來了難以克服的麻煩。為此HarryNyquist***1889-1976***和其他一些AT&T的通訊工程師介入了這一工作。1932年Nyquist發表了包含著名的“乃奎斯特判據”***Nyquist criterion***的論文，並在1934年加入了Bell Labs。Black關於的負反饋放大器的論文發表在1934年，參考了Nyquist的論文和他的穩定性判據。這一時期，Bell實驗室的另一位理論專家，Hendrik Bode***1905-1982***也和一些數學家開始對負反饋放大器的設計問題進行研究。1942年，H.Harris引入了傳遞函式的概念。用方框圖、環節、輸入和輸出等資訊傳輸的概念來描述系統的效能和關係。這樣就把原來由研究反饋放大器穩定性而建立起來的頻率法，更加抽象化了，因而也更有普遍意義，可以把對具體物理系統，如力學、電學、等的描述，統一用傳遞函式、頻率響應等抽象的概念來研究。1925年英國電器工程師O.亥維賽把拉普拉斯變換應用到求解電網路的問題上，提出了運算微積。不久拉普拉斯變換就被應用到分析自動調節系統問題上，並取得了顯著成效。傳遞函式就是在拉普拉斯變換的基礎上引入的,至1945年，控制系統設計的頻域方法“波德圖”***Bode plots***方法，已基本建立了。在這同一時期，蘇聯科學家也在控制系統穩定性的頻域分析方面取得了進展。有些學

　　者又將“乃奎斯特判據”稱為“乃奎斯特-米哈依洛夫判據”客觀地講，在頻域穩定性判別研究中，乃奎斯特不僅在時間上領先，其工作也更完備。現在我們所使用的也主要是乃奎斯特的開環穩定判據除了偏差負反饋控制，擾動控制是另一種重要控制策略。第一個試圖製造一個不反映被調量偏差，而應擾動作用的調節器的人是龐賽來。他在1829年曾提出一種有關蒸汽機軸轉速自動調節器的線路，利用的就是擾動控制的原理。可是由於當時蒸汽機本身不穩定，他的建議遭到了失敗。採用擾動調節原理且在實際上能夠工作的第一個自動調節器是1869年由契可列夫所發明的弧光燈光度調節器。

　　2.3 根軌跡法的建立

　　在經典控制理論中，根軌跡法佔有十分重要的地位。它同時域法，頻域法可稱是三分天下。美國電信工程師W.R.Evans在這裡包打天下，他的兩篇論文Graphical AnalysisofControl System,AIEE Trans. Part II,67***1948***,pp.547-551.”和“Control System Synthesis by Root Locus Method, AIEE Trans. Part II,69***1950***,pp.66-69”即已基本上建立起根軌跡法的完整理論。Evans所從事的是飛機導航和控制，其中涉及許多動態系統的穩定問題，因此其已經又回到70多年前Maxwell和Routh曾做過的特徵方程的研究工作。但Evans用系統引數變化時特徵方程的根變化軌跡來研究，開創了新的思維和研究方法。Evans方法一提出即受到人們的廣泛重視，1954年，錢學森即在他的名著“工程控制論”中專用兩節介紹這一方法，並將其成為Evans方法。

　　2.4 脈衝控制理論的建立與發展

　　隨著計算機技術的誕生和發展，脈衝控制理論也迅速發展起來。在這方面首先作出重要貢獻的是乃奎斯特和夏農***Shannon***。乃氏首先證明把正弦訊號從它的取樣值復現出來，每週期至少必須進行兩次取樣。夏農於1949年完全解決了這個問題。夏農由此被成為資訊理論的創始人。線性脈衝控制理論以線性差分方程為基礎，線性差分方程理論在三、四十年代中已逐步發展起來。隨著拉氏變換在微分方程中的應用，在差分方程中也開始加以應用。利用連續系統拉氏變換同離散系統拉氏變換的對應關係，奧爾登伯格***R.C.Oldenbourg***和薩托裡厄斯***H. Sartorious***於1944年，崔普金***Tsypkin***於1948年分別提出了脈衝系統的穩定判據，即線性差分方程的所有特徵根應位於單位圓內。由於離散拉氏變換式是函式，又提出了用保變換將Z平面的單位圓內部轉換到新的平面的左半面的方法這樣即可以使用Routh-Hurwitz判據，又可將連續系統分析的頻域方法引入離散系統分析。求得離散型頻率特性後，乃氏穩定判據和其他一切研究線性系統的頻率法都可應用，但由於Bode圖的應用大受限制，頻率法在離散系統研究也受到限制。***庫津***1961***曾試圖用Bode圖來表示離散型頻率特性，但過於繁複而無法應用。***在變換理論的研究方面，霍爾維茲***W.Hurewicz***於1947年邁出了第一步，他首先引進了一個變換用於對離散序列的處理。在此基礎上，崔普金於1949年，拉格茲尼和扎德***J.R.Ragazzini和L.A. Zadeh***於1952年分別提出了和定義了Z變換方法，大大簡化了運算步驟並在此基礎上發展起脈衝控制系統理論。由於Z變換隻能反應脈衝系統在取樣點的運動規律，崔普金、巴克爾***R.H.Barker***和朱利***E.I.Jury***又分別於1950年、1951年和1956年提出了廣義Z變換或修正Z變***modifiedZ-transform***的方法。對同一問題，林威爾***W.K.Linvill***也於1951年用描述函的方法進行了有效的研究，不過這一方法目前已較少使用。回顧脈衝控制理論的發展，儘管俄國的崔普金及英國的巴克爾等都做出了不可磨滅的貢獻但建立脈衝理論的許多工作都是由美國哥倫比亞大學的拉格茲尼和他的博士生們完成的。他們包括朱裡***離散系統穩定的朱裡判具，能觀測性與能達性，分析與設計工具等***，卡爾曼***離散狀態方法，能控性與能觀性等。是自控界第二位獲IEEE Model of Honor者***1974******，扎德***Z變換定義等。是自控界第五位獲IEEE Model of Honor者***1995******。五十年代末，脈衝系統的Z變換法已臻成熟，好幾本教科書同時出版。

　　3 自動控制技術的早期發展

　　3.1水鍾

　　具有反饋控制原理的控制裝置在古代就有了。這方面最有代表性的例子當屬古代的計時器“水鍾”***在中國叫作“刻漏”，也叫“漏壺”***。據古代鍥形文字記載和從埃及古墓出土的實物可以看到，巴比倫和埃及在公元前1500年以前便已有很長的水鍾使用歷史了。約在公元前三世紀中葉，亞歷山大里亞城的斯提西比烏斯***Ctesibius***首先在受水壺中使用了浮子***phellossive tympanum***。按迪爾斯***Diels***本世紀初復原的樣品，注入的水是由圓錐形的浮子節制的。而這種節制方式即已含有負反饋的思想 ***儘管當時並不明確***。中國有著燦爛的古代文明。中國古代的科學家們對水鍾十分得重視，並進行了長期的研究。據<<周禮>>記載，約在公元前500年，中國的軍隊中即已用漏壺作為計時的裝置。約在元120年，著名的科學家張衡***78-139,東漢***又提出了用補償壺解決隨水頭降低時不準確問題的巧妙方法。在他的“漏水轉渾天儀”中，不僅有浮子，漏箭，還有虹吸管和至少一個補償壺。最有名的中國水鍾“銅壺滴漏”由銅匠杜子盛和洗執行建造於公元1316年***元代延佑三年***，並一直連續使用到1900年。現儲存在廣州市博物館中，但仍能使用。北宋時期，蘇頌等於1086年-1090年在開封建成“水運儀象臺”。儀象臺上的渾儀附有窺管，能夠相當準確地跟蹤天體的執行，“使它自動地保持在窺管的視場中”。這種儀象臺的動力裝置中就利用了“從定水位漏壺中流出的水，並由擒縱器***天關、天鎖***加以控制”。蘇頌把時鐘機械和觀測用渾儀結合起來，這比西方羅伯特.胡克早六個世紀。

　　3.2指南車

　　公元235***三國時期***的馬均及公元477年***劉宋時期***祖沖之等還曾製造過具有開環控制指南車。併發明瞭齒輪及差動齒輪機。

　　3.3風車技術

　　另外，我國在公元前350年已經用在結構上與水輪相似的水臼來碾米;在公元前50年用水輪來引水灌溉;在公元前31年在鍛冶場裡使用水動風箱等。大大地減輕了人們的勞動。十八世紀，隨著人們對動力的需求，各種動力裝置也成為人們研究的重點。1750年，安得魯米克爾***1719-1811***為風車引入了“扇尾”傳動裝置，使風車自動地面向風。隨後，威廉丘位元對自動開合的百葉窗式翼板進行改進，使其能夠自動地調整風車的傳動速度。這種可調節器在1807年取的專利權。18世紀的風車中還成功地使用了離心調速器。馬斯.米德***178年***和斯蒂芬.胡泊***17******獲得這種裝置的專利權，和風車技術並行。

　　3.4蒸氣機

　　十八世紀也是蒸機取得突破發展的時期，併成為機械工程最矚目的成就。托馬斯.紐可門和約翰.卡利***又譯為考力***是史學界公認的蒸氣機之父。到十八世紀中葉已有好幾百臺紐可門式蒸氣機在英格蘭北部和中部地區、康沃爾和其他國家服務，但由於其共作效率太低，難以推廣。1765年俄國的波爾祖諾夫發明了蒸汽機鍋爐的水位自動調節器***這在俄國被認為是世界上的第一個自動調節器***。1760年-1800年，詹姆斯.瓦特對蒸氣機進行了徹底得改造，終於使其得到廣泛的應用。在瓦特的改良工作中，1788年，他給蒸氣機添加了一個“節流”控制器即節流閥，它由一個離心“調節器”操縱，類似於磨房機工早已用來控制風力面分機磨石松緊的裝置。“調節器”或“飛球調節器”用於調節蒸氣流以便確保引擎工作時速度大致均勻。這是當時反饋調節器最成功的應用。瓦特是一位實幹家，他沒有對調節器進行理論分析，後來J.C.Maxwell從微分方程角度討論了調節器系統可能產生的不穩定現象，從而開始了對反饋控制動力學問題的理論研究。

　　4 歷史上的三本重要著作

　　4.1《通訊的數學理論》

　　***A Mathematical Theory of Communication***目前被作為資訊理論開端的夏農***Claude Elwood Shannon,1916-***的論文：《通訊的數學理論》***A Mathematical Theory of Communication***1948年發表在《貝爾系統技術雜誌》第27卷。這篇論文同其1949年發表的論文《噪聲中的通訊***Communication in Presence of Noise.Proc.IRE,37,10-21***奠定了資訊理論的基礎。

　　4.2《控制論，或關於在動物和機器中控制和通訊的科學》

　　控制論創立者維納***Norbert Wienner,1894-1964***的經典論著：《控制論，或關於在動物和機器中控制和通訊的科學》***Cybernetics or Control andCommunication in the annimal and the machines. 1948***

　　4.3《工程控制論》

　　錢學森***Tsien H S,1991-***的著作《工程控制論》***Engineering Cybernetics. 1954***這三部著作對人類社會有著巨大的影響，產生了新型的綜合性基礎理論：控制論，資訊理論和工程控制論。在中國，1954年出版了由劉豹編寫的第一本《自動控制原理》專著***上海：中國科學圖書儀器公司.1954***。

　　5 自動控制理論發展的現實

　　5.1經典控制理論、現代控制理論在應用中面臨的難題

　　隨著現代科學技術的迅速發展，生產系統的規模越來越大，形成了複雜的大系統，導致了控制物件、控制器以及控制任務和目的的日益複雜化，從而導致現代控制理論的成果很少在實際中得到應用。

　　5.2原因分析

　　經典控制理論、現代控制理論在應用中遇到了不少難題，影響了它們的實際應用，其主要原因有三：

　　①這些控制系統的設計和分析都是建立在精確的數學模型的基礎上的，而實際系統由於存在不確定性、不完全性、模糊性、時變性、非線性等因素，一般很難獲得精確的數學模型; ②研究這些系統時，人們必須提出一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不符;

　　③為了提高控制性能，整個控制系統變得極為複雜，這不僅增加了裝置投資，也降低了系統的可靠性。

　　5.3尋求自動控制新出路的思考

　　自動控制工作者一直在尋求新的出路，他們在考慮：能否不要完全以控制物件為研究主體，而以控制器為研究主體呢?能否用20世紀50年代中期出現並得到快速發展的人工智慧的邏輯推理、啟發式知識、專家系統等來解決難以建立精確數學模型的控制問題呢?第三代控制理論即智慧控制理論就是在這樣的背景下提出來的，它是人工智慧和自動控制交叉的產物，是當今自動控制科學的出路之一。

　　6 未來展望

　　控制系統繼續發展的目標是實現高度靈活和高度自動化。現在用的工業用機器人實現了高度的自動化，即一旦程式確定，就不需要更多的人工干預了，但是這些機器人對於周圍的環境變化無法靈活響應，這也是電腦科學應該著重解決的一個問題。控制系統的確非常有用，但這取決於人類思維的前瞻能力。先進的機器人系統通過革新感測器的反饋功能可以達到靈活的目的。通過提高智慧化，增加感測器功能、計算機可視功能和離線式CAD/CAM程式設計功能將使系統更經濟且得到更廣泛的應用，使控制系統正朝高度自動化方向買進。控制水平的提高，旨在減少人類操作的負擔，對人機對話模式方向的研究和計算機資料庫管理等，將使控制更高效、更可靠、大量關於機器人和自動控制方面的研究要求降低執行成本和拓寬其應用領域，這就要求更新人機交流方式和更換程式語言等。

　　8 參考文獻

　　1.自動控制理論基礎. 左為恆，周林.北京：機械工業出版社，2007.

　　2.控制理論的發展. 盧強.電網技術，1993，04期

　　3.自動控制原理，王建輝、顧樹生主編，北京：清華大學出版社,2007