沈陽塔斯克自動(dòng)化技術(shù)有限公司

工業(yè)自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)最為重要的方向。其具體運(yùn)用的方面有：

• 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）

• 綜合辦公自動(dòng)化（OA）(例如:門禁系統(tǒng)、資訊科技稽核)

• 過程控制與自動(dòng)化儀器儀表

• 人工智能技術(shù)

自古以來，人類就有創(chuàng)造自動(dòng)裝置以減輕或代替人勞動(dòng)的想法。自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史過程。古代中國的銅壺滴漏（簡稱漏壺）、指南車以及17世紀(jì)歐洲出現(xiàn)的鐘表和風(fēng)磨控制裝置，雖然都是毫無聯(lián)系的發(fā)明，但對自動(dòng)化技術(shù)的形成卻起到了先導(dǎo)作用。

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史，大致可以劃分為自動(dòng)化技術(shù)形成、局部自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化三個(gè)時(shí)期。

社會(huì)的需要是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。自動(dòng)化技術(shù)是緊密圍繞著生產(chǎn)、軍事設(shè)備的控制以及航空航天工業(yè)的需要而形成和發(fā)展起來的。1788年，J.瓦特為了解決工業(yè)生產(chǎn)中提出的蒸汽機(jī)的速度控制問題，把離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使蒸汽機(jī)變?yōu)榧劝踩謱?shí)用的動(dòng)力裝置。瓦特的這項(xiàng)發(fā)明開創(chuàng)了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的研究和應(yīng)用。在解決隨之出現(xiàn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的穩(wěn)定性的過程中，數(shù)學(xué)家提出了判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)，積累了設(shè)計(jì)和使用自動(dòng)調(diào)節(jié)器的經(jīng)驗(yàn)。

20世紀(jì)40年代是自動(dòng)化技術(shù)和理論形成的關(guān)鍵時(shí)期，一批科學(xué)家為了解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導(dǎo)航、飛機(jī)導(dǎo)航等技術(shù)問題，逐步形成了以分析和設(shè)計(jì)單變量控制系統(tǒng)為主要內(nèi)容的經(jīng)典控制理論與方法。機(jī)械、電氣和電子技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)自動(dòng)化提供了技術(shù)手段。1946年，美國福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德首先提出用自動(dòng)化一詞來描述生產(chǎn)過程的自動(dòng)操作。1947年建立第一個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化研究部門。1952年J.迪博爾德第一本以自動(dòng)化命名的《自動(dòng)化》一書出版,他認(rèn)為“自動(dòng)化是分析、組織和控制生產(chǎn)過程的手段“。實(shí)際上,自動(dòng)化是將自動(dòng)控制用于生產(chǎn)過程的結(jié)果。50年代以后，自動(dòng)控制作為提高生產(chǎn)率的一種重要手段開始推廣應(yīng)用。它在機(jī)械制造中的應(yīng)用形成了機(jī)械制造自動(dòng)化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產(chǎn)過程中應(yīng)用，對大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制和管理，形成了過程自動(dòng)化。電子計(jì)算機(jī)的推廣和應(yīng)用，使自動(dòng)控制與信息處理相結(jié)合，出現(xiàn)了業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化。

50年代末到60年代初，大量的工程實(shí)踐，尤其是航天技術(shù)的發(fā)展，涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，用經(jīng)典的控制理論已難于解決，于是產(chǎn)生了以極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核心的現(xiàn)代控制理論?，F(xiàn)代控制理論提供了滿足發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星的控制手段，保證了其后的若干空間計(jì)劃（如導(dǎo)彈的制導(dǎo)、航天器的控制）的實(shí)施。控制工作者從過去那種只依據(jù)傳遞函數(shù)來考慮控制系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，過渡到用狀態(tài)空間法來考慮系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是控制工作者對控制系統(tǒng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的一個(gè)飛躍。

60年代中期以后，現(xiàn)代控制理論在自動(dòng)化中的應(yīng)用，特別是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。產(chǎn)生一些新的控制方法和結(jié)構(gòu),如自適應(yīng)和隨機(jī)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、微分對策、分布參數(shù)系統(tǒng)等。與此同時(shí)，模式識(shí)別和人工智能也發(fā)展起來，出現(xiàn)了智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)。現(xiàn)代控制理論和電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，使生產(chǎn)過程控制和管理向綜合最優(yōu)化發(fā)展。

70年代中期，自動(dòng)化的應(yīng)用開始面向大規(guī)模、復(fù)雜的系統(tǒng)，如大型電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等，它不僅要求對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制和管理，而且還要對未來系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應(yīng)有的成效，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)理論與方法。80年代初，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，管理自動(dòng)化取得較大進(jìn)步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、決策支持系統(tǒng)。與此同時(shí)，人類開始綜合利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)控制和人工智能等新技術(shù)和新方法來解決所面臨的工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化以及各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。研制出柔性制造系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)等高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。

自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史是一部人類以自己的聰明才智延伸和擴(kuò)展器官功能的歷史，自動(dòng)化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的結(jié)晶，它的發(fā)展充分體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的綜合作用。

自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用

（18世紀(jì)以前）

古代人類在長期生產(chǎn)和生活中，為了減輕自己的勞動(dòng)，逐漸產(chǎn)生利用自然界動(dòng)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)的愿望，經(jīng)過漫長歲月的探索，他們互不相關(guān)地造出一些原始的自動(dòng)裝置。

古代自動(dòng)裝置公元前14～前11世紀(jì)，中國、埃及和巴比倫出現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置──漏壺，為人類研制和使用自動(dòng)裝置之始。中國的漏壺最初使用泄水型漏壺,后來采用受水型漏壺，經(jīng)過不斷改進(jìn)，又發(fā)展成三級(jí)漏壺。1135年，中國的燕肅在一種名叫蓮化漏的三級(jí)漏壺中采用了自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)液位。在中國的三國時(shí)期，使用了自動(dòng)指向的指南車，據(jù)分析這是利用開環(huán)或閉環(huán)原理制成的自動(dòng)裝置。

公元 1世紀(jì)古埃及和希臘的發(fā)明家也創(chuàng)造了一些機(jī)器人或機(jī)器動(dòng)物來適應(yīng)當(dāng)時(shí)宗教活動(dòng)的需要。如教堂廟門自動(dòng)開啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱和教堂門口自動(dòng)鳴叫的青銅小鳥等自動(dòng)裝置。

中國天文學(xué)家張衡（公元 78～139）曾經(jīng)發(fā)明了對天體運(yùn)行情況自動(dòng)仿真的漏水轉(zhuǎn)渾天儀和自動(dòng)檢測地震征兆的候風(fēng)地動(dòng)儀。1086～1092年中國蘇頌等人把渾儀（天文觀測儀器）、渾象（天文表演儀器）和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺(tái)。

近代自動(dòng)裝置17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：法國物理學(xué)家B.帕斯卡在1642年發(fā)明能自動(dòng)進(jìn)位的加法器;荷蘭機(jī)械師C.惠更斯于1657年發(fā)明鐘表,提出鐘擺理論,利用錐形擺作調(diào)速器;英國機(jī)械師E.李1745年發(fā)明帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨，利用尾翼來使主翼對準(zhǔn)風(fēng)向；俄國機(jī)械師И.И.波爾祖諾夫1765年發(fā)明浮子閥門式水位調(diào)節(jié)器，用于蒸汽鍋爐水位的自動(dòng)控制。

自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期 （18世紀(jì)末～20世紀(jì)30年代）

1788年英國機(jī)械師J.瓦特發(fā)明離心式調(diào)速器（又稱飛球調(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)自動(dòng)控制系統(tǒng)（見圖）。瓦特的這項(xiàng)發(fā)明開創(chuàng)了近代自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用的新紀(jì)元，對第一次工業(yè)革命及后來控制理論的發(fā)展有重要影響。

自動(dòng)調(diào)節(jié)器的廣泛應(yīng)用在這一時(shí)期中，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)裝置，來對付工業(yè)生產(chǎn)中提出的控制問題。這些調(diào)節(jié)器都是一些跟蹤給定值的裝置，使一些物理量保持在給定值附近。自動(dòng)調(diào)節(jié)器應(yīng)用標(biāo)志著自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入新的歷史時(shí)期。

1854年俄國機(jī)械學(xué)家和電工學(xué)家К．И．康斯坦丁諾夫發(fā)明電磁調(diào)速器。1868年法國工程師J.法爾科發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器，并把它與蒸汽閥連接起來，操縱蒸汽船的舵。他把這種自動(dòng)控制的氣動(dòng)船舵稱為伺服機(jī)構(gòu)。到了20世紀(jì)20～30年代,美國開始采用 PID調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器是一種模擬式調(diào)節(jié)器，現(xiàn)在還有許多工廠采用這種調(diào)節(jié)器。

自動(dòng)調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性問題由于瓦特發(fā)明的離心式調(diào)速器有時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使蒸汽機(jī)產(chǎn)生劇烈的振蕩。到了19世紀(jì)又發(fā)現(xiàn)船舶上自動(dòng)操舵機(jī)的穩(wěn)定性問題。這就迫使一些數(shù)學(xué)家用微分方程來描述和分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。1868年英國物理學(xué)家J.C.麥克斯韋發(fā)表《論調(diào)速器》的文章,總結(jié)了無靜差調(diào)速器的理論。1876年俄國機(jī)械學(xué)家И．?。S什涅格拉茨基在法國科學(xué)院院報(bào)上發(fā)表《論調(diào)節(jié)器的一般理論》的文章，進(jìn)一步總結(jié)了調(diào)節(jié)器的理論。維什涅格拉茨基用攝動(dòng)理論使調(diào)節(jié)問題大為簡化。他用線性微分方程來描述整個(gè)系統(tǒng)（調(diào)節(jié)器與被調(diào)對象組成的系統(tǒng)），把問題變成只要研究齊次方程的通解所決定的運(yùn)動(dòng)情況，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性僅決定于兩個(gè)參量。由此推得系統(tǒng)的穩(wěn)定條件，把參量平面劃分成穩(wěn)定域和不穩(wěn)定域(后稱維什涅格拉茨基圖)。1877年英國數(shù)學(xué)家E.J.勞思提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，即著名的勞思穩(wěn)定判據(jù)。1895年德國數(shù)學(xué)家A.胡爾維茨提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)的另一種形式，即著名的胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)。勞思－胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)是當(dāng)時(shí)能事先判定調(diào)節(jié)器穩(wěn)定性的重要判據(jù)。1892年俄國數(shù)學(xué)家А.М.李雅普諾夫發(fā)表《論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題》的專著，從數(shù)學(xué)方面給運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的概念下了嚴(yán)格的定義，并研究出解決穩(wěn)定性問題的兩種方法。李雅普諾夫第一法又稱一次近似法,明確了用線性微分方程分析穩(wěn)定性的確切適用范圍。李雅普諾夫第二法又稱直接法，不僅可以用來研究無窮小偏移時(shí)的穩(wěn)定性（小范圍內(nèi)的穩(wěn)定性），而且可以用來研究一定限度偏移下的穩(wěn)定性(大范圍內(nèi)的穩(wěn)定性)。李雅普諾夫穩(wěn)定性理論至今仍是分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要方法。

反饋控制和頻率法進(jìn)入20世紀(jì)以后，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，促進(jìn)了對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合的研究工作。這一時(shí)期雖然在自動(dòng)調(diào)節(jié)器中已廣泛應(yīng)用反饋控制的結(jié)構(gòu)，但從理論上研究反饋控制的原理則是從20世紀(jì)20年代開始的。1927年美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的電氣工程師H.S.布萊克在解決電子管放大器失真問題時(shí)首先引入反饋的概念。

1925年英國電氣工程師O.亥維賽把拉普拉斯變換應(yīng)用到求解電網(wǎng)絡(luò)的問題上，提出了運(yùn)算微積。不久拉普拉斯變換就被應(yīng)用到分析自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的問題上，并取得了顯著成效。傳遞函數(shù)就是在拉普拉斯變換的基礎(chǔ)上引入的描述線性定常系統(tǒng)或線性元件的輸入輸出關(guān)系的函數(shù)，是分析自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要工具。在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的頻率響應(yīng)的方法即頻率法已成為經(jīng)典控制理論中分析和綜合自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要方法。1932年美國電信工程師H.奈奎斯特提出著名的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，可以直接根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來判定反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1938年蘇聯(lián)電氣工程師A.B.米哈伊洛夫應(yīng)用頻率法來研究自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提出著名的米哈伊洛夫穩(wěn)定判據(jù)。

程序控制和自動(dòng)機(jī)1833年英國數(shù)學(xué)家C.巴貝奇在設(shè)計(jì)分析機(jī)時(shí)首先提出程序控制的原理。他想用法國發(fā)明家J.M.雅卡爾設(shè)計(jì)的編織地毯花樣用的穿孔卡方法來實(shí)現(xiàn)分析機(jī)的程序控制。1936年英國數(shù)學(xué)家A.M.圖靈提出著名的圖靈機(jī)，用來定義可計(jì)算函數(shù)類，建立了算法理論和自動(dòng)機(jī)理論。1938年美國電氣工程師C.E.香農(nóng)和日本數(shù)學(xué)家中島，以及1941年蘇聯(lián)科學(xué)家В．И．舍斯塔科夫，分別獨(dú)立地建立了邏輯自動(dòng)機(jī)理論，用僅有兩種工作狀態(tài)的繼電器組成了邏輯自動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制。

經(jīng)典控制理論的誕生 1922年 N.米諾爾斯基發(fā)表《關(guān)于船舶自動(dòng)操舵的穩(wěn)定性》，1934年美國科學(xué)家H.L.黑曾發(fā)表《關(guān)于伺服機(jī)構(gòu)理論》,1934年蘇聯(lián)科學(xué)家И．Н．沃茲涅先斯基提出《自動(dòng)調(diào)節(jié)理論》，1938年蘇聯(lián)電氣工程師A.B.米哈伊洛夫提出《頻率法》。這些論文標(biāo)志著經(jīng)典控制理論的誕生。1939年蘇聯(lián)科學(xué)院成立自動(dòng)學(xué)和遠(yuǎn)動(dòng)學(xué)研究所（1969年改名為控制問題研究所）。同年美國麻省理工學(xué)院建立伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。這是世界上第一批系統(tǒng)與控制的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，為20世紀(jì)40年代形成經(jīng)典控制理論和發(fā)展局部自動(dòng)化作了理論上和組織上的準(zhǔn)備。

局部自動(dòng)化時(shí)期

（20世紀(jì)40～50年代）

第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期形成的經(jīng)典控制理論對戰(zhàn)后發(fā)展局部自動(dòng)化起了重要的促進(jìn)作用。在第二次世界大戰(zhàn)期間,德國的空軍優(yōu)勢和英國的防御地位,迫使美國、英國和西歐各國科學(xué)家集中精力解決了防空火力控制系統(tǒng)和飛機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等軍事技術(shù)問題。在解決這些問題的過程中形成了經(jīng)典控制理論，設(shè)計(jì)出各種精密的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，開創(chuàng)了系統(tǒng)和控制這一新的科學(xué)領(lǐng)域。

經(jīng)典控制理論的形成和發(fā)展這一新的學(xué)科當(dāng)時(shí)在美國稱為伺服機(jī)構(gòu)理論，在蘇聯(lián)稱為自動(dòng)調(diào)整理論，主要是解決單變量的控制問題。經(jīng)典控制理論這個(gè)名稱是1960年在第一屆全美聯(lián)合自動(dòng)控制會(huì)議上提出來的。在這次會(huì)議上把系統(tǒng)與控制領(lǐng)域中研究單變量控制問題的學(xué)科稱為經(jīng)典控制理論，研究多變量控制問題的學(xué)科稱為現(xiàn)代控制理論。當(dāng)時(shí)在分析和設(shè)計(jì)反饋伺服系統(tǒng)時(shí)廣泛采用傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)的概念。最常用的方法是奈奎斯特法(1932)、波德法(1945)和埃文斯法(1948)。埃文斯法又稱根軌跡法，是美國電信工程師W.R.埃文斯于1948年提出來的。在20世紀(jì)30～40年代為適應(yīng)單變量調(diào)節(jié)和隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而發(fā)展起來的頻率法奠定了經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)，后來頻率法成為分析和設(shè)計(jì)線性自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要方法。這種方法不僅能定性地判明設(shè)計(jì)方向，而且它本身就是近似計(jì)算的簡便工具。因此，對于在很大程度上仍然需要依靠經(jīng)驗(yàn)和嘗試的控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)問題來說，這種方法是特別有效和特別受歡迎的。

1945年后由于戰(zhàn)時(shí)出版禁令的解除，出現(xiàn)了系統(tǒng)闡述經(jīng)典控制理論的著作。1945年美國電信工程師H.W.波德發(fā)表專著《網(wǎng)絡(luò)分析和反饋放大器設(shè)計(jì)》。同年，美國電信工程師L.A.麥科爾發(fā)表第一本關(guān)于經(jīng)典控制理論的專著《伺服機(jī)構(gòu)的基本理論》。1947年美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家H.M.詹姆斯、電信工程師N.B.尼科爾斯和數(shù)學(xué)家R.S.菲利普斯三人合著的第一本經(jīng)典控制理論的教材《伺服機(jī)構(gòu)理論》正式出版。從20世紀(jì)40年代末開始在美國和西歐的一些大學(xué)里給工科專業(yè)的大學(xué)生和研究生開設(shè)伺服機(jī)構(gòu)理論的課程，在蘇聯(lián)的工業(yè)大學(xué)里則開設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)理論的課程。到了50年代在一些大學(xué)的電氣工程系里設(shè)有自動(dòng)化方面的專業(yè)，專門培養(yǎng)系統(tǒng)與控制方面的人才。

1945年美國數(shù)學(xué)家N.維納把反饋的概念推廣到一切控制系統(tǒng)。1946年由美國生理學(xué)家W.S.麥卡洛克倡議在紐約召開關(guān)于反饋?zhàn)饔玫目鐚W(xué)科科學(xué)討論會(huì)。1948年維納發(fā)表<控制論>一書,為控制論奠定了基礎(chǔ)。同年,美國電信工程師C.E.香農(nóng)發(fā)表<通信的數(shù)學(xué)理論>，為信息論奠定了基礎(chǔ)。維納和香農(nóng)從控制和信息這兩個(gè)側(cè)面來研究系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，維納還從信息的觀點(diǎn)來研究反饋控制的本質(zhì)。從此人們對反饋和信息有了較深刻的理解。1954年中國系統(tǒng)科學(xué)家錢學(xué)森全面地總結(jié)了經(jīng)典控制理論，并進(jìn)一步把它提高到更高的理論高度上,在美國出版<工程控制論>一書。工程控制論的目的是研究控制論這門科學(xué)中能夠直接用在工程上設(shè)計(jì)受控系統(tǒng)的那些部分。工程控制論使我們有可能有更廣闊的眼界用更系統(tǒng)的方法來觀察有關(guān)的問題，因而往往可以得到解決舊問題的更有效的新方法，還可能揭示新的以前沒有看到過的前景。

50年代以后,經(jīng)典控制理論有了許多新的發(fā)展。1951年蘇聯(lián)科學(xué)家Я．З．齊普金提出了脈沖系統(tǒng)（一種離散時(shí)間系統(tǒng)）的分析和設(shè)計(jì)方法。1952年美國哥倫比亞大學(xué)教授J.R.拉加齊尼領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組詳細(xì)研究了采樣系統(tǒng)（一種離散時(shí)間系統(tǒng)）的分析和設(shè)計(jì)方法。與此同時(shí)，一些歷史上早已提出的問題又得到了新的研究。如1938年C.E.香農(nóng)等人提出的邏輯控制，1943年И．Н．沃茲涅先斯基提出的協(xié)調(diào)控制，1941年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家A.H.柯爾莫戈羅夫和美國數(shù)學(xué)家N.維納分別獨(dú)立研究出來的最優(yōu)線性濾波器，1951年美籍中國科學(xué)家李耀滋等人提出的自尋最優(yōu)控制,1952年美籍匈牙利數(shù)學(xué)家J.von諾伊曼提出的冗余技術(shù)，以及1952年英國精神病醫(yī)生W.R.阿什比提出的自鎮(zhèn)定和自適應(yīng)等概念，逐漸滲入到控制理論的研究中來。高速飛行、核反應(yīng)堆、大電力網(wǎng)和大化工廠提出的新的控制問題，促使一些科學(xué)家對非線性系統(tǒng)、繼電系統(tǒng)、時(shí)滯系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)和有隨機(jī)輸入的系統(tǒng)的控制問題進(jìn)行了深入的研究。經(jīng)典控制理論的方法基本上能滿足第二次世界大戰(zhàn)中軍事技術(shù)上的需要和戰(zhàn)后工業(yè)發(fā)展上的需要。但是到了50年代末就發(fā)現(xiàn)把經(jīng)典控制理論的方法推廣到多變量系統(tǒng)時(shí)會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。經(jīng)典控制理論的方法有其局限性。

局部自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用戰(zhàn)后在工業(yè)控制上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器,并用模擬電子計(jì)算機(jī)來研究和實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)器的功能。與此同時(shí)，工業(yè)控制中開始應(yīng)用由繼電器構(gòu)成的邏輯控制器,出現(xiàn)了程序控制。局部自動(dòng)化(即單個(gè)過程或單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化)得到了迅速的發(fā)展。在工廠中可以看到各種各樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置或自動(dòng)控制裝置。這種裝置一般都可以分裝兩個(gè)機(jī)柜。一個(gè)機(jī)柜裝各種PID調(diào)節(jié)器，另一個(gè)機(jī)柜則裝許多繼電器和接觸器，作起動(dòng)、停止、聯(lián)鎖和保護(hù)之用。當(dāng)時(shí)大部分PID調(diào)節(jié)器是電動(dòng)的或機(jī)電的，也有氣動(dòng)的和液壓的（直到1958年才引入第一代電子控制系統(tǒng)）,因而在結(jié)構(gòu)上顯得相當(dāng)復(fù)雜,控制速度和控制精度都有一定的局限性，可靠性也不是很理想的?，F(xiàn)在在許多工廠中還可以看到這種模擬式調(diào)節(jié)器。

生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展促進(jìn)了自動(dòng)化儀表的進(jìn)步，出現(xiàn)了測量生產(chǎn)過程的溫度、壓力、流量、物位、機(jī)械量等參數(shù)的測量儀表。最初的儀表大多屬于機(jī)械式的測量儀表，一般只作為主機(jī)的附屬部件被采用，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一。20世紀(jì)30年代末至40年代初，出現(xiàn)了氣動(dòng)儀表，統(tǒng)一了壓力信號(hào)，研制出氣動(dòng)單元組合儀表。50年代出現(xiàn)了電動(dòng)式的動(dòng)圈式毫伏計(jì)、電子電位差計(jì)和電子測量儀表，電動(dòng)式和電子式的單元組合式儀表。

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)明20世紀(jì)40年代中發(fā)明的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)開創(chuàng)了數(shù)字程序控制的新紀(jì)元，雖然當(dāng)時(shí)還局限于自動(dòng)計(jì)算方面，但為60～70年代自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 1925年美國麻省理工學(xué)院的 V.布什領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)制造第一臺(tái)大型模擬計(jì)算機(jī)──微分分析器，可以用來解常微分方程。第一代樣機(jī)是純機(jī)械式的。第二代樣機(jī)是機(jī)電式的，于1942年完成，在第二次世界大戰(zhàn)期間被廣泛用于計(jì)算炮擊表。布什的微分分析器開創(chuàng)了機(jī)器計(jì)算的新時(shí)代。1939～1944年間美國哈佛大學(xué)的物理學(xué)家H.艾肯在美國商業(yè)機(jī)器公司 (IBM)的支持下用普通的電話繼電器研制成功世界上第一臺(tái)程序控制的通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，稱為自動(dòng)順序控制計(jì)算器“馬克Ⅰ“。這臺(tái)機(jī)電式的通用數(shù)字計(jì)算機(jī)于1944年在哈佛投入運(yùn)行，可以自動(dòng)按照程序員編制的一系列指令進(jìn)行運(yùn)算。指令由穿孔紙帶送入計(jì)算機(jī)，在執(zhí)行指令時(shí)參加運(yùn)算的數(shù)放在寄存器內(nèi)?！榜R克Ⅰ“開創(chuàng)了程序控制的新紀(jì)元。1943～1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電工學(xué)院的電氣工程師J.P.?？嗣摵臀锢韺W(xué)家J.W.莫奇利為美國陸軍軍械部研制世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)──電子數(shù)字積分和自動(dòng)計(jì)算器(ENIAC)。ENIAC于1945年11月制成，1946年2月正式公開表演。它用了18000個(gè)電子管,重30噸,占地1500平方英尺。裝在美國馬里蘭州亞伯丁武器試驗(yàn)場的彈道實(shí)驗(yàn)室。參加ENIAC研究工作的普林斯頓高級(jí)研究所的美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 J.von諾伊曼和賓夕法尼亞大學(xué)的戈德斯坦合寫過一份總結(jié)報(bào)告，標(biāo)題是《關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)的初步討論》，在這份報(bào)告中提出了存儲(chǔ)程序的設(shè)想。這份報(bào)告于1946年6月28日由美國陸軍軍械部出版。1950年賓夕法尼亞大學(xué)莫爾小組研制成功第二臺(tái)存儲(chǔ)程序式電子數(shù)字計(jì)算機(jī)──離散變量電子自動(dòng)計(jì)算機(jī) (EDVAC)。這臺(tái)計(jì)算機(jī)也裝備在亞伯丁武器試驗(yàn)場的彈道實(shí)驗(yàn)室。ENIAC和EDVAC的制造成功，開創(chuàng)了電子數(shù)字程序控制的新紀(jì)元。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)明為60～70年代在控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用程序控制和邏輯控制以及廣泛應(yīng)用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接控制生產(chǎn)過程奠定了基礎(chǔ)。

綜合自動(dòng)化時(shí)期

（20世紀(jì)50年代末起至今）

20世紀(jì)50年代末空間技術(shù)迅速發(fā)展，迫切需要解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。許多學(xué)者試圖把經(jīng)典控制理論推廣到多變量系統(tǒng)的控制，都遭到了失敗。需要尋求新的理論和方法，于是誕生了現(xiàn)代控制理論?，F(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展為綜合自動(dòng)化奠定了理論基礎(chǔ)。在這一時(shí)期，微電子技術(shù)有了新的突破。1958年出現(xiàn)晶體管計(jì)算機(jī)，1965年出現(xiàn)集成電路計(jì)算機(jī)，1971年出現(xiàn)單片微處理機(jī)。微處理機(jī)的出現(xiàn)對控制技術(shù)產(chǎn)生了重大影響，控制工程師可以很方便地利用微處理機(jī)來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制，使綜合自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)。

1957年 9月12日國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)（IFAC）在巴黎召開成立大會(huì)。有18個(gè)國家的代表團(tuán)出席了這次大會(huì)。中國是發(fā)起國之一。會(huì)上通過了大會(huì)的章程和細(xì)則，選舉美國自動(dòng)控制專家H.切斯特納為IFAC第一屆主席。從1960年起每三年召開一次國際自動(dòng)控制學(xué)術(shù)大會(huì)，并出版《自動(dòng)學(xué)》、《IFAC通訊》等期刊，IFAC的成立標(biāo)志著自動(dòng)控制這一學(xué)科已經(jīng)成熟，通過國際合作來推動(dòng)系統(tǒng)和控制領(lǐng)域的新發(fā)展。

現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展1956年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家Л.С.龐特里亞金提出極大值原理。同年，美國數(shù)學(xué)家R.貝爾曼創(chuàng)立動(dòng)態(tài)規(guī)劃。極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為最優(yōu)控制提供了理論工具。動(dòng)態(tài)規(guī)劃還包含了決策最優(yōu)化的基本原理，并發(fā)現(xiàn)了維數(shù)災(zāi)難問題。1959年美國數(shù)學(xué)家R.E.卡爾曼提出著名的卡爾曼濾波器。卡爾曼濾波器是一種遞推濾波器，可直接從信號(hào)模型出發(fā)，用遞推的方法求最優(yōu)線性濾波器的結(jié)構(gòu)和最優(yōu)增益，得到動(dòng)態(tài)跟綜系統(tǒng)?？柭鼮V波器適合于用電子計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，可用來解決隨機(jī)最優(yōu)控制問題。1960年卡爾曼提出能控性和能觀測性兩個(gè)結(jié)構(gòu)概念，揭示了線性系統(tǒng)許多屬性間的內(nèi)在聯(lián)系?？柭€引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反饋律，給出最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。這些新概念和新方法的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生。控制的主要目標(biāo)是解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，它主要是建立在狀態(tài)空間法（時(shí)域法）的基礎(chǔ)上。在1960年召開的第一屆全美聯(lián)合自動(dòng)控制會(huì)議上確認(rèn)了現(xiàn)代控制理論這一學(xué)科。

20世紀(jì)60～70年代，現(xiàn)代控制理論得到很大的發(fā)展，確立了許多與狀態(tài)空間相聯(lián)系的新概念，并引入許多新的數(shù)學(xué)方法，形成各種新的學(xué)派。60年代時(shí)域法在空間技術(shù)上獲得卓有成效的應(yīng)用，但用到工業(yè)過程控制上卻遇到了障礙。其主要原因是難以得到受控對象的精確的數(shù)學(xué)模型，性能指標(biāo)不能以明確的形式表達(dá)出來，直接采用最優(yōu)控制和最優(yōu)濾波的綜合方法所得到的控制器往往結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，甚至無法實(shí)現(xiàn)。于是恢復(fù)了對頻域法的興趣。60年代中期卡爾曼就提出用頻域法描述最優(yōu)控制問題。1969年英國曼徹斯特大學(xué)教授H.H.羅森布羅克發(fā)表著名論文《用逆奈奎斯特陣列法設(shè)計(jì)多變量控制系統(tǒng)》，開創(chuàng)了現(xiàn)代頻域法的新紀(jì)元。逆奈奎斯特陣列法(INA)的基本思想是:先在受控對象前面或后面加一個(gè)預(yù)補(bǔ)償器，來削弱各回路間的關(guān)聯(lián)作用，使系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)矩陣成為對角優(yōu)勢矩陣，因而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可簡化為若干單回路系統(tǒng)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)問題。1973年英國曼徹斯特大學(xué)教授D.Q.梅恩根據(jù)羅森布羅克的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合波德的回差概念,提出序列回差法(SRD)。序列回差設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)是順序地每次閉合一個(gè)回路，用經(jīng)典頻域法計(jì)算反饋對整個(gè)閉環(huán)傳遞函數(shù)的影響,根據(jù)回差概念,順序迭代進(jìn)行，逐步完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它不要求加預(yù)補(bǔ)償器，進(jìn)行對角優(yōu)勢處理，因而簡便直觀。1973年英國學(xué)者D.H.歐文斯把經(jīng)典控制理論和狀態(tài)空間法結(jié)合起來提出并矢展開法，并用這種方法成功地分析了核反應(yīng)堆模型。并矢展開法是用控制器直接補(bǔ)償受控對象的特征傳遞函數(shù),因而控制器結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn)。但此法有一定的局限性。1975年英國曼徹斯特大學(xué)教授A.G.J.麥克法蘭把經(jīng)典控制理論中的波德－奈奎斯特法和狀態(tài)空間法結(jié)合起來提出特征軌跡法。這種方法是通過變換求出特征傳遞函數(shù)和特征方向，用經(jīng)典控制理論中的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，由開環(huán)的特征軌跡判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整體特性，由特征方向判定系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)程度。因此這是一種比較完整的分析設(shè)計(jì)法,也是一種試湊法,設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)非常重要。現(xiàn)代頻域法已成功地用于石油、化工、造紙、原子反應(yīng)堆、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)駕駛儀等設(shè)備中多變量系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)上，取得了令人滿意的結(jié)果。在控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序包中現(xiàn)代頻域法也占有重要地位。

現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，使控制理論與數(shù)學(xué)緊密地聯(lián)系在一起，成為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。1969年卡爾曼等人用模論創(chuàng)立了代數(shù)系統(tǒng)理論。1974年加拿大數(shù)學(xué)家W.M.旺納姆引入不變子空間的概念，創(chuàng)立了幾何系統(tǒng)理論。赫爾斯特朗等人提出的量子力學(xué)系統(tǒng)理論則具有完全不同的形式，很可能應(yīng)用到激光那樣的系統(tǒng)中?，F(xiàn)代控制理論變得相當(dāng)復(fù)雜,使它的應(yīng)用一度受到限制。因而從60年代末到70年代初開始出現(xiàn)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CADCS)?？刂乒こ處熆梢岳肅ADCS軟件包借助于電子計(jì)算機(jī)在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出優(yōu)良的控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)辨識(shí)、建模與仿真現(xiàn)代控制理論中最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)、觀察器的設(shè)計(jì)和零極點(diǎn)配置等都是在已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程或狀態(tài)方程的前提下進(jìn)行的。這些系統(tǒng)綜合方法往往選擇一種使用方便的描述形式，而不考慮如何獲得這些數(shù)學(xué)模型。在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)的模型往往是未知的。對于復(fù)雜系統(tǒng)用已知的物理規(guī)律來建立模型常常遇到難以克服的困難。于是根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)來建立數(shù)學(xué)模型的方法便發(fā)展起來，逐步形成了系統(tǒng)辨識(shí)的理論和方法。1962年美國數(shù)學(xué)家L.A.扎德首先提出系統(tǒng)辨識(shí)的概念，把系統(tǒng)辨識(shí)定義為在輸入輸出的基礎(chǔ)上從一類系統(tǒng)中確定一個(gè)與所測系統(tǒng)等價(jià)的系統(tǒng)。1967年瑞典自動(dòng)控制專家K.J.阿斯特勒姆提出最小二乘辨識(shí)，解決了線性定常系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)問題和定階方法，證明了白噪聲下線性二乘估計(jì)的一致性。1971年阿斯特勒姆和P.艾克霍夫發(fā)表系統(tǒng)辨識(shí)綜述的文章，提出著名的論斷：“多變量系統(tǒng)的本質(zhì)困難是找出系統(tǒng)的一個(gè)適當(dāng)表示形式，一旦確定了這種表示形式，辨識(shí)方法方面與單變量系統(tǒng)相比并沒有多大困難。”把系統(tǒng)辨識(shí)歸結(jié)為用一個(gè)系統(tǒng)模型來表示客觀系統(tǒng)（或要構(gòu)造的系統(tǒng)）本質(zhì)特征的演算，并用這個(gè)模型把對客觀系統(tǒng)的理解表示為有用的形式。1978年瑞典自動(dòng)控制專家L.楊把系統(tǒng)辨識(shí)重新定義為按照一個(gè)準(zhǔn)則在模型類中選擇一個(gè)與數(shù)據(jù)擬合得最好的模型。1967年在捷克斯洛伐克首都布拉格召開第一屆IFAC系統(tǒng)辨識(shí)學(xué)術(shù)討論會(huì),此后每三年召開一次,促進(jìn)了系統(tǒng)辨識(shí)的迅速發(fā)展。系統(tǒng)辨識(shí)的應(yīng)用也日益廣泛。在工程技術(shù)界主要用來建立動(dòng)態(tài)模型，以便進(jìn)行各種控制；在生物醫(yī)學(xué)界主要是用數(shù)據(jù)建立模型來了解系統(tǒng)的機(jī)理，從外部可測數(shù)據(jù)來探測內(nèi)部生理參數(shù)的變化；在社會(huì)經(jīng)濟(jì)界主要用來建立預(yù)測模型，對未來的發(fā)展作出合理的推測。

在分析、綜合和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過程中除了應(yīng)用理論進(jìn)行計(jì)算以外，常常要對系統(tǒng)的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。顯然，在系統(tǒng)未建立前是不可能對系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的。對于已有的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)十分復(fù)雜，在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)，不論出于經(jīng)濟(jì)還是安全的考慮，都是不能允許的，有時(shí)甚至是不可能的。為此，有必要在仿真設(shè)備上試驗(yàn)系統(tǒng)，包括建立、修改、復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)的模型，通常把這種試驗(yàn)過程稱為系統(tǒng)仿真。20世紀(jì)40年代制成的第一臺(tái)電子模擬計(jì)算機(jī)就是用電子設(shè)備來復(fù)現(xiàn)各種不同物理本質(zhì)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它是50～60年代主要仿真設(shè)備。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生以后，很快被用于系統(tǒng)仿真，并逐步取代模擬機(jī)而成為主要的仿真設(shè)備。50年代末由于空間技術(shù)的需要開始出現(xiàn)混合仿真。到了70年代幾乎所有的發(fā)達(dá)國家都建立了混合仿真實(shí)驗(yàn)基地。70年代中期出現(xiàn)微型機(jī)陣列組成的全數(shù)字并行仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)仿真還被用來構(gòu)成一種以訓(xùn)練為目的的自動(dòng)控制系統(tǒng)──訓(xùn)練仿真器。1976年正式成立國際仿真數(shù)學(xué)與仿真計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(IMCAS；其前身是1955年成立的國際模擬計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì))。每三年舉行一次國際學(xué)術(shù)會(huì)議,推動(dòng)著仿真技術(shù)的迅速發(fā)展?，F(xiàn)在系統(tǒng)辨識(shí)、建模和仿真已成為系統(tǒng)和控制領(lǐng)域中十分活躍的重要學(xué)科。

自適應(yīng)控制和自校正調(diào)節(jié)器50年代初為了設(shè)計(jì)飛機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，使其能在較寬的速度和高度范圍內(nèi)飛行，開始重視自適應(yīng)控制的研究。60年代控制理論的發(fā)展加深了對自適應(yīng)過程的理解。自適應(yīng)控制可用隨機(jī)遞推過程來描述。到了70年代由于微電子學(xué)有了新的突破，可用簡單而經(jīng)濟(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。目前對于參數(shù)自適應(yīng)控制已研究出3種方法,即增益調(diào)整法、模型參考法和自校正調(diào)節(jié)器。自校正調(diào)節(jié)器的思想是1970年V.彼得卡首先提出來的。1973年阿斯特勒姆證明了在一定條件下自校正調(diào)節(jié)器收斂于最小方差控制器，從而建立了自校正調(diào)節(jié)器的理論基礎(chǔ)。自校正調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，易用微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)，已成功地用于飛機(jī)及導(dǎo)彈的自動(dòng)導(dǎo)航裝置，超級(jí)油輪的自動(dòng)導(dǎo)航，以及造紙廠、水泥廠、化工廠和鈦氧化爐等自適應(yīng)控制。

遙測、遙控和遙感19世紀(jì)末已出現(xiàn)了遠(yuǎn)距離測量和控制的嘗試。20世紀(jì)20年代遙測和遙控開始達(dá)到實(shí)用階段，用于鐵路上信號(hào)和道岔的控制。1930年發(fā)送了世界上第一個(gè)無線電高空探測儀，用以測量大氣層的氣象數(shù)據(jù)。這是第一臺(tái)比較完善的無線電遙測設(shè)備。到了40年代，大電力系統(tǒng)，石油、天然氣管道輸送系統(tǒng)和城市公用事業(yè)系統(tǒng)都需要通過遙測、遙信、遙控、遙調(diào)來對地理上分散的對象進(jìn)行集中監(jiān)控，促進(jìn)了遙測遙控系統(tǒng)的發(fā)展。蘇聯(lián)和東歐各國把這類系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

遙測就是對被測對象的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量。一般是由傳感器測出被測對象的某些參數(shù)并轉(zhuǎn)變成電信號(hào),然后應(yīng)用多路通信和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),將這些電信號(hào)傳送到遠(yuǎn)處的遙測終端，進(jìn)行處理、顯示及記錄。遙信則是對遠(yuǎn)距離被測對象的工作極限狀態(tài)（是否工作或工作是否正常）進(jìn)行測量。遙控就是對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。遙控技術(shù)綜合應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并對遠(yuǎn)距離被控對象進(jìn)行監(jiān)測。其中對遠(yuǎn)距離被控對象的工作狀態(tài)的調(diào)整稱為遙調(diào)。對按一定導(dǎo)引規(guī)律運(yùn)動(dòng)的被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制則稱為制導(dǎo)，即控制和導(dǎo)引，在航天、航空和航海上有廣泛的應(yīng)用。

最初的遙測遙控系統(tǒng)采用有線信道，利用電信號(hào)的基本特征（如交流電的頻率、幅度、相位等）進(jìn)行遙測和遙控，稱為直接式遙測遙控系統(tǒng)。為了適應(yīng)多路傳輸，40～50年代發(fā)展了同步選擇式遙測遙控系統(tǒng)。60年代研制成循環(huán)式遙測遙控系統(tǒng)。70年代又出現(xiàn)可編程序遙測遙控系統(tǒng)，自適應(yīng)遙測遙控系統(tǒng)和分集式遙測遙控系統(tǒng)。

無線電遙測遙控系統(tǒng)是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，50年代以來由于空間技術(shù)的需要而得到迅速的發(fā)展。例如：航天飛機(jī)中航天員的工作情況可由飛機(jī)中電視攝像機(jī)攝取后通過無線電信道送至地面監(jiān)控站，航天員可與監(jiān)控站直接通話，接受指揮人員的指令。航天員的生理情況由傳感器測量后通過遙測通道傳至地面監(jiān)控站。人造衛(wèi)星和航天飛機(jī)利用遙感技術(shù)攝取的有關(guān)環(huán)境、資源、氣象等照片，也可通過同樣途徑傳至地面監(jiān)控站。監(jiān)控站也可對飛船中的設(shè)備進(jìn)行操縱或控制。

60年代以后遙感技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。遙感就是裝載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星等運(yùn)載工具上的傳感器，收集由地面目標(biāo)物反射或發(fā)射來的電磁波，利用這些數(shù)據(jù)來獲得關(guān)于目標(biāo)物的信息。以飛機(jī)為主要運(yùn)載工具的航空遙感發(fā)展到以地球衛(wèi)星和航天飛機(jī)為主要運(yùn)載工具的航天遙感以后，使人們能從宇宙空間的高度上大范圍地周期性地快速地觀測地球上的各種現(xiàn)象及其變化，從而使人類對地球資源的探測和對地球上一些自然現(xiàn)象的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段?，F(xiàn)已應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、環(huán)境保護(hù)和軍事偵察等領(lǐng)域。

60年代出現(xiàn)的遙操器是一種由人手操縱的機(jī)械、機(jī)電或機(jī)械液壓設(shè)備，可使人在現(xiàn)場以外的地方進(jìn)行操縱。已廣泛用于核工程、海洋工程、石油鉆探和空間技術(shù)等部門。遙操器上常裝有觸覺和視覺傳感器。例如：航天飛機(jī)上航天員可操縱遙操器來捕捉待修理的人造衛(wèi)星，修復(fù)后再用遙操器重置于軌道上。

綜合自動(dòng)化50年代末到60年代初開始出現(xiàn)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的化工廠，60年代末在制造工業(yè)中出現(xiàn)了許多自動(dòng)生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)開始由局部自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。70年代以來微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的重大突破，促進(jìn)了綜合自動(dòng)化的迅速發(fā)展。過程控制方面，1975年開始出現(xiàn)集散型控制系統(tǒng)，使過程自動(dòng)化達(dá)到很高的水平。制造工業(yè)方面，在采用成組技術(shù)、數(shù)控機(jī)床、加工中心和群控的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的柔性制造系統(tǒng)（FMS）及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造 (CAM)系統(tǒng)成為工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。70年代開發(fā)出來的一批工業(yè)機(jī)器人、感應(yīng)式無人搬運(yùn)臺(tái)車、自動(dòng)化倉庫和無人叉車成為綜合自動(dòng)化的強(qiáng)有力的工具。柔性制造系統(tǒng)是從60年代開始研制的，1972年美國第一套柔性制造系統(tǒng)正式投入生產(chǎn)。70年代末到80年代初柔性制造系統(tǒng)得到迅速的發(fā)展，普遍采用搬運(yùn)機(jī)器人和裝配機(jī)器人。1982年10月在英國的普賴頓召開第一屆柔性制造系統(tǒng)國際會(huì)議。據(jù)與會(huì)代表統(tǒng)計(jì)當(dāng)時(shí)已有20個(gè)柔性制造系統(tǒng)投入生產(chǎn)。

70年代出現(xiàn)用專用機(jī)床組成的無人工廠，80年代初才出現(xiàn)用柔性制造系統(tǒng)組成的無人工廠。例如：日本富士通公司的一個(gè)無人工廠每月生產(chǎn)機(jī)械手50臺(tái)，線切割機(jī)床100臺(tái)，數(shù)控機(jī)床100臺(tái)，全廠共83人。白班有19名工人在加工車間，63名工人在裝配車間,夜班只有1人在中央控制室內(nèi)監(jiān)視所有工位的工作情況，實(shí)現(xiàn)了加工車間夜班無人化的目標(biāo)。目前正致力于裝配自動(dòng)化的研究，使整個(gè)工廠成為無人工廠。

柔性制造系統(tǒng)是在生產(chǎn)對象有一定限制的條件下有靈活應(yīng)變能力的系統(tǒng)，其著眼點(diǎn)主要是放在具體的硬設(shè)備上。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的飛躍，自動(dòng)機(jī)械上用的軟件就成為突出的問題。最終的目標(biāo)就是要使整個(gè)生產(chǎn)過程軟件化，這就要研究計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。它是指在生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化可編程序，把加工、處理、搬運(yùn)、裝配和倉庫管理等真正結(jié)合成一個(gè)整體，只要變換一下程序，就可以適用于不同產(chǎn)品的全部加工過程。

大系統(tǒng)理論的誕生系統(tǒng)和控制理論的應(yīng)用從60年代中期開始逐漸從工業(yè)方面滲透到農(nóng)業(yè)、商業(yè)和服務(wù)行業(yè)，以及生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面。由于現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展出現(xiàn)了許多需要綜合治理的大系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論又無法解決這樣復(fù)雜的問題，系統(tǒng)和控制理論急待有新的突破。在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面,60年代初開始發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù),1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)庫,到80年代數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)乃健?0年代末計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了數(shù)據(jù)通信。1969年美國國防部高級(jí)研究局的阿帕網(wǎng)(ARPA)的第一期工程投入使用取得成功,開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的新紀(jì)元。數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為80年代實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化創(chuàng)造了良好的條件。管理自動(dòng)化的一個(gè)核心問題是辦公室自動(dòng)化，這是從70年代開始發(fā)展起來的一門綜合性技術(shù)，到80年代已初步成熟。辦公室自動(dòng)化為管理自動(dòng)化奠定了良好的基礎(chǔ)。

60年代末生產(chǎn)過程自動(dòng)化開始由局部自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。出現(xiàn)許多諸如化工聯(lián)合企業(yè)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、大電力系統(tǒng)、交通管制系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等大系統(tǒng)。對于這類大系統(tǒng)的建模與仿真，優(yōu)化和控制，分析和綜合，以及穩(wěn)定性、能控性、能觀測性和魯棒性等的研究，統(tǒng)稱為大系統(tǒng)理論。早在1965年I.萊夫科維茨就提出大系統(tǒng)多層結(jié)構(gòu)的概念，即可以根據(jù)控制(管理)的功能將大系統(tǒng)分解為若干層次。1965～1970年M.梅薩羅維茨等人提出大系統(tǒng)多級(jí)結(jié)構(gòu)的概念，可把大系統(tǒng)分解成若干子系統(tǒng)，把總目標(biāo)分解成許多子目標(biāo)。1968年提出大系統(tǒng)的分散控制方法,可用一組只有局部信息的控制器來分別控制大系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的次優(yōu)控制，以減少信息傳輸方面的困難和費(fèi)用。國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)(IFAC)于1976年在意大利的烏第納召開了第一屆大系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議，于1980年在法國的圖魯茲召開第二屆大系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議。美國電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)于1982年10月在美國弗吉尼亞州弗吉尼亞海灘舉行了一次國際大系統(tǒng)專題討論會(huì)。1980年在荷蘭正式出版國際性期刊《大系統(tǒng)──理論與應(yīng)用》。這些活動(dòng)標(biāo)志著大系統(tǒng)理論的誕生。

大系統(tǒng)理論的一個(gè)重要應(yīng)用是管理自動(dòng)化。例如：水資源系統(tǒng)的分級(jí)管理，大城市交通管制，以及聯(lián)合企業(yè)的管理自動(dòng)化等。一般可用計(jì)算機(jī)收集和處理各種信息,建立計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng),根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，以便合理地利用生產(chǎn)能力、勞力和資金，減少庫存，壓縮新產(chǎn)品投產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,降低成本。80年代以來管理的作用正在急劇增加，在保證國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展方面已成為一個(gè)決定性因素。自動(dòng)化管理系統(tǒng)包括工藝過程管理系統(tǒng)和組織管理系統(tǒng)。建立并完善管理信息系統(tǒng)是管理自動(dòng)化的基礎(chǔ)。生產(chǎn)綜合自動(dòng)化與組織管理自動(dòng)化相結(jié)合，將使人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍，人類社會(huì)的生活方式也將發(fā)生新的變化。

人工智能和模式識(shí)別用機(jī)器來模擬人的智能，雖然是人類很早以前就有的愿望，但其實(shí)現(xiàn)還是從有了電子計(jì)算機(jī)以后才開始的。1936年，A.M.圖靈提出了用機(jī)器進(jìn)行邏輯推理的想法。50年代以來，人工智能的研究是基于使計(jì)算機(jī)更有用而展開的。

早期的人工智能研究是從探索人的解題策略開始，即從智力難題、弈棋、難度不大的定理證明入手，總結(jié)人類解決問題時(shí)的心理活動(dòng)規(guī)律,然后用計(jì)算機(jī)模擬,讓計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出某種智能。

1948年美國數(shù)學(xué)家N.維納在《控制論》一書的附注中首先提出制造弈棋機(jī)的問題。1954年美國國際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)的工程師 A.L.塞繆爾應(yīng)用啟發(fā)式程序編成跳棋程序,存儲(chǔ)在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi),制成能積累下棋經(jīng)驗(yàn)的弈棋機(jī)。1959年該弈棋機(jī)擊敗了它的設(shè)計(jì)者。1956年A.紐厄爾、H.A.西蒙和J.C.肖研制了一個(gè)稱為邏輯理論家的程序，用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)證明了懷特海和羅素的名著《數(shù)學(xué)原理》第二章52條定理中的33條定理。1956年M.L.明斯基，J.麥卡錫，紐厄爾和H.A.西蒙等10位科學(xué)家發(fā)起在達(dá)特茅斯大學(xué)召開人工智能學(xué)術(shù)討論會(huì)，標(biāo)志人工智能這一學(xué)科正式誕生。1960年人工智能的 4位奠基人，即美國斯坦福大學(xué)的麥卡錫，麻省理工學(xué)院的明斯基,卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)的紐厄爾和西蒙組成了第一個(gè)人工智能研究小組，有力地推動(dòng)了人工智能的發(fā)展。從1967年開始出版不定期刊物《機(jī)器智能》,共出版了9集。從1970年開始出版期刊《人工智能》。從1969年開始每二年舉行一次人工智能國際會(huì)議 (IJCAI)。這些活動(dòng)進(jìn)一步促進(jìn)了人工智能的發(fā)展。70年代以來微電子技術(shù)和微處理機(jī)的迅速發(fā)展，使人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來。一方面在設(shè)計(jì)高級(jí)計(jì)算機(jī)時(shí)廣泛應(yīng)用人工智能的成果，另一方面又利用超級(jí)微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)人工智能，大大地加速了人工智能的研究和應(yīng)用。人工智能的基礎(chǔ)是知識(shí)獲取、表示技術(shù)和推理技術(shù)，常用的人工智能語言則是LISP語言和PROLOG語言，人工智能的研究領(lǐng)域涉及自然語言理解、自然語言生成、機(jī)器視覺、機(jī)器定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)和智能機(jī)器人等方面。人工智能已發(fā)展成為系統(tǒng)和控制研究的前沿領(lǐng)域。

1977年E.A.費(fèi)根鮑姆在第五屆國際人工智能會(huì)議上提出了知識(shí)工程問題。知識(shí)工程是人工智能的一個(gè)分支，它的中心課題就是構(gòu)造專家系統(tǒng)。1973～1975年費(fèi)根鮑姆領(lǐng)導(dǎo)斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組研制成功一個(gè)用于診治血液傳染病和腦膜炎的醫(yī)療專家系統(tǒng)MYCIN,能學(xué)習(xí)專家醫(yī)生的知識(shí),模仿醫(yī)生的思維和診斷推理,給出可靠的診治建議。1978年費(fèi)根鮑姆等人研制成功水平很高的化學(xué)專家系統(tǒng) DENDRAL。1982年美國學(xué)者W.R.納爾遜研制成功診斷和處理核反應(yīng)堆事故的專家系統(tǒng) REACTOR。中國也已經(jīng)研制成功中醫(yī)專家系統(tǒng)和蠶育種專家系統(tǒng)?，F(xiàn)在專家系統(tǒng)已應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、機(jī)器故障診斷、飛行器設(shè)計(jì)、地質(zhì)勘探、分子結(jié)構(gòu)和信號(hào)處理等方面。

為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)能直接接受和處理各種自然的模式信息，即語言、文字、圖像、景物等，模式識(shí)別研究受到人們的重視。1956年，O.塞爾弗里奇等人研制出第一個(gè)字符識(shí)別程序，隨后出現(xiàn)了字符識(shí)別系統(tǒng)和圖像識(shí)別系統(tǒng)，并形成了以統(tǒng)計(jì)法和結(jié)構(gòu)法為核心的模式識(shí)別理論，語音識(shí)別和自然語言理解的研究也取得了較大進(jìn)展，為人和計(jì)算機(jī)的直接通信提供了新的接口。

60年代末到70年代初美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)和英國愛丁堡大學(xué)對機(jī)器人學(xué)進(jìn)行了許多理論研究，注意到把人工智能的所有技術(shù)綜合在一起，研制出智能機(jī)器人，如麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)的手眼裝置、日立公司有視覺和觸覺的機(jī)器人等。由于機(jī)器人在提高生產(chǎn)率，把人從危險(xiǎn)、惡劣等工作條件下替換出來，擴(kuò)大人類的活動(dòng)范圍等方面顯示出極大的優(yōu)越性，所以受到人們的重視，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展很快，并得到越來越廣泛的應(yīng)用，并在工業(yè)生產(chǎn)、核電站設(shè)備檢查、維修、海洋調(diào)查、水下石油開采、宇宙探測等方面大顯身手，正在研究中的軍用機(jī)器人也具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值，關(guān)于機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用的技術(shù)形成了機(jī)器人學(xué)。

總結(jié)人工智能研究的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，人們認(rèn)識(shí)到，讓機(jī)器求解問題必須使機(jī)器具有人類專家解決問題的那些和識(shí)，人工智能的實(shí)質(zhì)應(yīng)是如何把人的知識(shí)轉(zhuǎn)移給機(jī)器的問題。1977年,費(fèi)根鮑姆首倡專家系統(tǒng)和知識(shí)工程,于是以知識(shí)的獲取、表示和運(yùn)用為核心的知識(shí)工程發(fā)展起來。自70年代以來，人工智能學(xué)者已研制出用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、化學(xué)數(shù)據(jù)解釋和結(jié)構(gòu)解釋、口語和圖像理解、金融決策、軍事指揮、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等各種專家系統(tǒng)。智能計(jì)算機(jī)、新型傳感器、大規(guī)模集成電路的發(fā)展為高級(jí)自動(dòng)化提供了新的控制方法和工具。

50年代以來，在探討生物及人類的感覺和思維機(jī)制，并用機(jī)器進(jìn)行模擬方面，取得一些進(jìn)展，如自組織系統(tǒng)、神經(jīng)元模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)腦模型等，對自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展有所啟迪。

同一時(shí)期發(fā)展起來的一般系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)和超循環(huán)理論等對自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展提供了新理論和新方法。2100433B

東莞市科美自動(dòng)化技術(shù)有限公司于2019年09月26日成立。法定代表人謝春霞，公司經(jīng)營范圍包括：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)服務(wù)；研發(fā)、生產(chǎn)、銷售：電線電纜、無塵拖鏈、連接器、電子產(chǎn)品、塑膠制品及其模具、五金制品及其模具；貨物或技術(shù)進(jìn)出口（國家禁止或涉及行政審批的貨物和技術(shù)進(jìn)出口除外）等。

公司名稱

東莞市科美自動(dòng)化技術(shù)有限公司

成立時(shí)間

2019年09月26日

總部地點(diǎn)

廣東省東莞市大嶺山鎮(zhèn)橫鎮(zhèn)東路223號(hào)3棟202室