自動化技術(shù)史

10自動化技術(shù)史引言自古以來﹐人類就有制造自動裝置以減輕或代替人勞動的想法。自動化技術(shù)的產(chǎn)生和進(jìn)展經(jīng)受了漫長的歷史過程。古代中國的銅壺滴漏(簡稱漏壺)﹑指南車以及17世紀(jì)歐洲消滅的鐘表和風(fēng)磨掌握裝置﹐雖然都是毫無聯(lián)系的制造﹐但對自動化技術(shù)的形成卻起到了先導(dǎo)作用。自動化技術(shù)的進(jìn)展歷史﹐大致可以劃分為自動化技術(shù)形成﹑局部自動化和綜合自動化三個時期。社會的需要是自動化技術(shù)進(jìn)展的動力。自動化技術(shù)是嚴(yán)密圍圍著生產(chǎn)﹑軍事設(shè)備的掌握以及航空航天工業(yè)的需要而形成和進(jìn)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)的速度掌握問題﹐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)整系統(tǒng)﹐使蒸汽機(jī)變?yōu)榧劝踩钟杏玫膭恿ρb置。瓦特的這項(xiàng)制造開創(chuàng)了自動調(diào)整裝置的爭論和應(yīng)用。在解決隨之消滅的自動調(diào)整裝置的穩(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)﹐積存了設(shè)計(jì)和使用自動調(diào)整器的閱歷。2040﹐一批科學(xué)家為了解決軍事上提出的火炮掌握﹑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)單變量掌握系統(tǒng)為主要內(nèi)容的經(jīng)典掌握理論與方法。機(jī)械﹑電氣和電子技術(shù)的進(jìn)展為生產(chǎn)自動化供給了技術(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化一詞來描述生產(chǎn)過程的自動操作1947年建立第一個生產(chǎn)自動化爭論部門。1952年J.迪博爾德第一本以自動化命名的《自動化》一書出版﹐他認(rèn)為“自動化是分析﹑組織和掌握生產(chǎn)過程的手段”。實(shí)際上﹐自動化是將自動掌握用于生產(chǎn)過程的結(jié)果。50年月以后﹐自動掌握作為提高生產(chǎn)率的一種重要手段開頭推廣應(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)展掌握和治理﹐形成了過程自動化。電子計(jì)算機(jī)的推廣和應(yīng)用﹐使自動掌握與信息處理相結(jié)合﹐消滅了業(yè)務(wù)治理自動化。5060﹐大量的工程實(shí)踐﹐尤其是航天技術(shù)的進(jìn)展﹐涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)掌握問題﹐用經(jīng)典的掌握理論已難于解決﹐于是產(chǎn)生了以極大值原理﹑動態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核心的現(xiàn)代掌握理論?，F(xiàn)代掌握理論供給了滿足放射第一顆人造衛(wèi)星的掌握手段﹐保證了其后的假設(shè)干空間計(jì)畫(如的制導(dǎo)﹑航天器的掌握)的實(shí)施。掌握工作者從過去那種只依據(jù)傳遞函數(shù)來考慮掌握系統(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)部構(gòu)造﹐是掌握工作者對掌握系統(tǒng)規(guī)律生疏的一個飛躍。60年月中期以后﹐現(xiàn)代掌握理論在自動化中的應(yīng)用﹐特別是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。產(chǎn)生一些的掌握方法和構(gòu)造﹐如自適應(yīng)和隨機(jī)掌握﹑系統(tǒng)辨識﹑微分對策﹑分布參數(shù)系統(tǒng)等。與此同時﹐模式識別和人工智能也進(jìn)展起來﹐消滅了智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)?，F(xiàn)代掌握理論和電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用﹐使生產(chǎn)過程掌握和治理向綜合最優(yōu)化進(jìn)展。70年月中期﹐自動化的應(yīng)用開頭面對大規(guī)模﹑簡單的系統(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)展最優(yōu)掌握和治理﹐而且還要對將來系統(tǒng)進(jìn)展最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)﹐運(yùn)用現(xiàn)代掌握理論方法已不能取得應(yīng)有的成效﹐80年月初﹐隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速進(jìn)展﹐治理自動化取得較大進(jìn)步﹐消滅了治理信息系統(tǒng)﹑辦公自動化﹑決策支持系統(tǒng)。與此同時﹐人類開頭綜合利用傳感技術(shù)﹑通信技術(shù)﹑計(jì)算機(jī)﹑系統(tǒng)掌握和人工智能等技術(shù)和方法來解決所面臨的工廠自動化﹑辦公自動化﹑醫(yī)療自動化﹑農(nóng)業(yè)自動化以及各種簡單的社會經(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)等高級自動化系統(tǒng)。自動化技術(shù)的進(jìn)展歷史是一部人類以自己的聰明才智延長和擴(kuò)展器官功能的歷史﹐自動化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的結(jié)晶﹐它的進(jìn)展充分表達(dá)了科學(xué)技術(shù)的綜合作用。自動裝置的消滅和應(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﹐漸漸產(chǎn)生利用自然界動力代替人力畜力﹐以及用自動裝置代替人的局部繁難的腦力活動的愿望﹐經(jīng)過漫長歲月的探究﹐他們互不相關(guān)地造出一些原始的自動裝置。古代自動裝置公元前14～前11﹐中國﹑埃及和巴比倫消滅了自動計(jì)時裝置──漏壺﹐為人類研制和使用自動裝置之始。中國的漏壺最初使用泄水型漏壺﹐后來承受受水型漏壺﹐經(jīng)過不斷改進(jìn)﹐又進(jìn)展成三級漏壺。1135年﹐中國的燕肅在一種名叫蓮化漏的三級漏壺中承受了自動裝置調(diào)整液位。在中國的三國時期﹐使用了自動指向的指南車﹐據(jù)分析這是利用開環(huán)或閉環(huán)原理制成的自動裝置。公元1世紀(jì)古埃及和希臘的制造家也制造了一些機(jī)器人或機(jī)器動物來適應(yīng)當(dāng)時宗教活動的需要。如教堂廟門自動開啟﹑銅祭司自動灑圣水﹑投幣式圣水箱和教堂門口自動鳴叫的青銅小鳥等自動裝置。中國天文學(xué)家張衡(公元78～139)曾經(jīng)制造了對天體運(yùn)行狀況自動仿真的漏水轉(zhuǎn)渾天儀和自動檢測地震征兆的候風(fēng)地動儀。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)和自動計(jì)時裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺。近代自動裝置17世紀(jì)以來﹐隨著生產(chǎn)的進(jìn)展﹐在歐洲的一些國家相繼消滅了多種自動裝置﹐其中比較典型的有﹕法國物理學(xué)家B.帕斯卡在1642年制造能自動進(jìn)位的加法器﹔荷蘭機(jī)械師C.惠更斯于1657年制造鐘表﹐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年制造帶有風(fēng)向掌握的風(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年制造浮子閥門式水位調(diào)整器﹐用于蒸汽鍋爐水位的自動掌握。自動化技術(shù)形成時期(18～20301788年英國機(jī)械師J.瓦特制造離心式調(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)自動掌握系統(tǒng)(見圖瓦特離心式調(diào)速器對蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的掌握)。瓦特的這項(xiàng)制造開創(chuàng)了近代自動調(diào)整裝置應(yīng)用的紀(jì)元﹐對第一次工業(yè)革命及后來掌握理論的進(jìn)展有重要影響。自動調(diào)整器的廣泛應(yīng)用在這一時期中﹐由于第一次工業(yè)革命的需要﹐人們開頭承受自動調(diào)整裝置﹐來應(yīng)付工業(yè)生產(chǎn)中提出的掌握問題。這些調(diào)整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四周。自動調(diào)整器應(yīng)用標(biāo)志著自動化技術(shù)進(jìn)入的歷史時期。1854年俄國機(jī)械學(xué)家和電工學(xué)家К﹒И﹒康斯坦丁諾夫制造電磁調(diào)速器。1868年法國工程師J.法爾科制造反響調(diào)整器﹐并把它與蒸汽閥連接起來﹐操縱蒸汽船的舵。他把這種自動掌握的氣動船舵稱為伺2020～30﹐美國開頭承受PIDPID﹐現(xiàn)在還有很多工廠承受這種調(diào)整器。自動調(diào)整器的穩(wěn)定性問題 由于瓦特制造的離心式調(diào)速器有時會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定﹐使蒸汽機(jī)產(chǎn)生猛烈的振蕩。到了19世紀(jì)又覺察船舶上自動操舵機(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﹒А﹒維什涅格拉茨基在法國科學(xué)院院報上發(fā)表《論調(diào)整器的一般理論》的文章﹐進(jìn)一步總結(jié)了調(diào)整器的理論。維什涅格拉茨基用攝動理論使調(diào)整問題大為簡化。他用線性微分方程來描述整個系統(tǒng)(調(diào)整器與被調(diào)對象組成的系統(tǒng))﹐把問題變成只要爭論齊次方程的通解所打算的運(yùn)動狀況﹐使調(diào)整系統(tǒng)的動態(tài)特性僅打算于兩個參量。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)時能事先判定調(diào)整器穩(wěn)定性的重要判據(jù)。1892年俄國數(shù)學(xué)家李雅普諾夫﹐А.М.發(fā)表《論運(yùn)動穩(wěn)定性的一般問題》的專著﹐從數(shù)學(xué)方面給運(yùn)動穩(wěn)定性的概念下了嚴(yán)格的定義﹐并爭論出解決穩(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)定性的精準(zhǔn)適用范圍。李雅普諾夫其次法又稱直接法﹐不僅可以用來爭論無窮小偏移時的穩(wěn)定性(小范圍內(nèi)的穩(wěn)定性)﹐而且可以用來爭論肯定限度偏移下的穩(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。反響掌握和頻率法 進(jìn)入20世紀(jì)以后﹐工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用各種自動調(diào)整裝置﹐促進(jìn)了對調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)展分析和綜合的爭論工作。這一時期雖然在自動調(diào)整器中已廣泛應(yīng)用反響掌握的構(gòu)造﹐但從理論上爭論反響掌握的原理則是從20世紀(jì)20年月開頭的。1927年美國貝爾試驗(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首先引入反響的概念。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)用到分析自動調(diào)整系統(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根底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)﹐是分析自動調(diào)整系統(tǒng)的重要工具。在傳遞函數(shù)根底上進(jìn)展起來的頻率響應(yīng)的方法即頻率法已成為經(jīng)典掌握理論中分析和綜合自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要方法。1932年美國電信工程師奈奎斯特﹐H.提出著名的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)﹐可以直接依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來判定反響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1938A.B.米哈伊洛夫應(yīng)用頻率法來爭論自動調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定性﹐提出著名的米哈伊洛夫穩(wěn)定判據(jù)。程序掌握和自動機(jī)1833年英國數(shù)學(xué)家C.巴貝奇在設(shè)計(jì)分析機(jī)時首先提出程序掌握的原理。他想用法國制造家J.M1936年英國數(shù)學(xué)家圖靈﹐A.M.提出著名的圖靈機(jī)﹐用來定義可計(jì)算函數(shù)類﹐1938年美國電氣工程師香農(nóng)﹐C.E.和日本數(shù)學(xué)家中島﹐1941В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分別獨(dú)立地建立了規(guī)律自動機(jī)理論﹐用僅有兩種工作狀態(tài)的繼電器組成了規(guī)律自動機(jī)﹐實(shí)現(xiàn)了規(guī)律掌握。經(jīng)典掌握理論的誕生 1922年N.米諾爾斯基發(fā)表《關(guān)于船舶自動操舵的穩(wěn)定性》﹐1934年美國科學(xué)家H.L.黑曾發(fā)《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《自動調(diào)整理論》﹐1938年蘇聯(lián)電氣工程師A.B.1939年蘇聯(lián)科學(xué)院成立自動學(xué)和遠(yuǎn)動學(xué)爭論所(1969建立伺服機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室。這是世界上第一批系統(tǒng)與掌握的專業(yè)爭論機(jī)構(gòu)﹐20世紀(jì)40年月形成經(jīng)典掌握理論和進(jìn)展局部自動化作了理論上和組織上的預(yù)備。局部自動化時期(2040～50其次次世界大戰(zhàn)時期形成的經(jīng)典掌握理論對戰(zhàn)后進(jìn)展局部自動化起了重要的促進(jìn)作用。在其次次世界大戰(zhàn)期間﹐德國的空軍優(yōu)勢和英國的防范地位﹐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掌握系統(tǒng)和飛機(jī)自動導(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)典掌握理論﹐設(shè)計(jì)出各種周密的自動調(diào)整裝置﹐開創(chuàng)了系統(tǒng)和掌握這一的科學(xué)領(lǐng)域。經(jīng)典掌握理論的形成和進(jìn)展這一的學(xué)科當(dāng)時在美國稱為伺服機(jī)構(gòu)理論﹐在蘇聯(lián)稱為自動調(diào)整理論﹐主要是解決單變量的掌握問題。經(jīng)典掌握理論這個名稱是1960上提出來的。在這次會議上把系統(tǒng)與掌握領(lǐng)域中爭論單變量掌握問題的學(xué)科稱為經(jīng)典掌握理論﹐爭論多變量掌握問題的學(xué)科稱為現(xiàn)代掌握理論。當(dāng)時在分析和設(shè)計(jì)反響伺服系統(tǒng)時廣泛承受傳遞函數(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.R19482030～40的設(shè)計(jì)而進(jìn)展起來的頻率法奠定了經(jīng)典掌握理論的根底﹐后來頻率法成為分析和設(shè)計(jì)線性自動掌握系統(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舊需要依靠閱歷和嘗試的掌握系統(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送的。1945年后由于戰(zhàn)時出版禁令的解除﹐1945年美國電信工程師H.W.波德發(fā)表專著《網(wǎng)絡(luò)分析和反響放大器設(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)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)典掌握理論的教材《伺服機(jī)構(gòu)理論》正式出版。從20世紀(jì)40年月末開頭在美國和西歐的一些大學(xué)里給工科專業(yè)的大學(xué)生和爭論生開設(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)自動調(diào)整理論的課程。到了50程系里設(shè)有自動化方面的專業(yè)﹐特地培育系統(tǒng)與掌握方面的人才。1945年美國數(shù)學(xué)家維納﹐N.把反響的概念推廣到一切掌握系統(tǒng)。1946年由美國生理學(xué)家W.S.麥卡洛克建議在紐約召開關(guān)于反響作用的跨學(xué)科科學(xué)爭論會。1948年維納發(fā)表《掌握論》一書﹐為掌握論奠定了根底。同年﹐美國電信工程師香農(nóng)﹐C.E.發(fā)表《通信的數(shù)學(xué)理論》﹐為信息論奠定了根底。維納和香農(nóng)從掌握和信息這兩個側(cè)面來爭論系統(tǒng)的運(yùn)動﹐維納還從信息的觀點(diǎn)來爭論反響掌握的本質(zhì)。從今人們對反響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)典掌握理論﹐并進(jìn)一步把它提高到更高的理論高度上﹐在美國出版《工程掌握論》一書。工程掌握論的目的是爭論掌握論這門科學(xué)中能夠直接用在工程上設(shè)計(jì)受控系統(tǒng)的那些局部。工程掌握論使我們有可能有更寬闊的眼界用更系統(tǒng)的方法來觀看有關(guān)的問題﹐因而往往可以得到解決舊問題的更有效的方法﹐還可能提醒的以前沒有看到過的前景。50﹐1951年蘇聯(lián)科學(xué)家Я﹒Э﹒齊普金提出了脈沖系統(tǒng)(一種離散時間系統(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)的一個小組具體爭論了采樣系統(tǒng)(一種離散時間系統(tǒng))的分析和設(shè)計(jì)方法。與此同時﹐一些歷史上早已提出的問題又得到了的爭論。如1938年香農(nóng)﹐C.E.等人提出的規(guī)律掌握﹐1943年И﹒Н﹒沃茲涅先斯基提出的協(xié)調(diào)掌握﹐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)家維納﹐N.分別獨(dú)立爭論出來的最優(yōu)線性濾波器﹐1951﹐1952﹐J.von出的冗余技術(shù)﹐以及1952年英國精神病醫(yī)生W.R.阿什比提出的自冷靜和自適應(yīng)等概念﹐漸漸滲入到掌握理論的爭論中來。高速飛行﹑核反響堆﹑大電力網(wǎng)和大化工廠提出的的掌握問題﹐促使一些科學(xué)家對非線性系統(tǒng)﹑繼電系統(tǒng)﹑時滯系統(tǒng)﹑時變系統(tǒng)﹑分布參數(shù)系統(tǒng)和有隨機(jī)輸入的系統(tǒng)的掌握問題進(jìn)展了深入的爭論。經(jīng)典掌握理論的方法根本上能滿足其次次世界大戰(zhàn)中軍事技術(shù)上的需要和戰(zhàn)后工業(yè)進(jìn)展上的需要。但是到了50年月末就覺察把經(jīng)典掌握理論的方法推廣到多變量系統(tǒng)時會得出錯誤的結(jié)論。經(jīng)典掌握理論的方法有其局限性。局部自動化的廣泛應(yīng)用 戰(zhàn)后在工業(yè)掌握上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)整器﹐并用模擬電子計(jì)算機(jī)來爭論和實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整器的功能。與此同時﹐工業(yè)掌握中開頭應(yīng)用由繼電器構(gòu)成的規(guī)律掌握器﹐消滅了程序控制。局部自動化(即單個過程或單個機(jī)器的自動化)得到了快速的進(jìn)展。在工廠中可以看到各種各樣的自動調(diào)整裝置或自動掌握裝置。這種裝置一般都可以分裝兩個機(jī)柜。一個機(jī)柜裝各種PID調(diào)整器﹐另一個機(jī)柜則裝很多繼電器和接觸器﹐作起動﹑停頓﹑聯(lián)鎖和保護(hù)之用。當(dāng)時大局部PID﹐也有氣動的和液壓的(直到1958年才引入第一代電子掌握系統(tǒng))﹐因而在構(gòu)造上顯得相當(dāng)簡單﹐掌握速度和掌握精度都有肯定的局限性﹐牢靠性也不是很抱負(fù)的?，F(xiàn)在在很多工廠中還可以看到這種模擬式調(diào)整器。生產(chǎn)自動化的進(jìn)展促進(jìn)了自動化儀表的進(jìn)步﹐消滅了測量生產(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)的附屬部件被承受﹐構(gòu)造簡潔﹐功能單一。203040﹐消滅了氣動儀表﹐統(tǒng)一了壓力信號﹐研制出氣動單元組合儀表。50﹑電子電位差計(jì)和電子測量儀表﹐電動式和電子式的單元組合式儀表。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的制造 20世紀(jì)40年月中制造的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)開創(chuàng)了數(shù)字程序掌握的紀(jì)元﹐雖然當(dāng)時還局限于自動計(jì)算方面﹐但為60～70年月自動化技術(shù)的飛速進(jìn)展奠定了根底1925年美國麻省理工學(xué)院的V.布什領(lǐng)導(dǎo)的一個爭論小組設(shè)計(jì)制造第一臺大型模擬計(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。其次代樣機(jī)是機(jī)電式的﹐于1942年完成﹐在其次次世界大戰(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)算的時代。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)的支持下用一般的繼電器研制成功世界上第一臺程序掌握的通用數(shù)字計(jì)算機(jī)﹐稱為自動挨次掌握計(jì)算器“馬克Ⅰ”。這臺機(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﹐可以自動依據(jù)程序員編制的一系列指令進(jìn)展運(yùn)算。指令由穿孔紙帶送入計(jì)算機(jī)﹐在執(zhí)行指令時參與運(yùn)算的數(shù)放在存放器內(nèi)。“馬克Ⅰ”開創(chuàng)了程序掌握的紀(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電子數(shù)字計(jì)算機(jī)──電子數(shù)字積分和自動計(jì)算器(ENIAC)。ENIAC194511﹐1946218000﹐30﹐1500ENIAC爭論工作的普林斯頓高級爭論所的美籍匈牙利數(shù)學(xué)家諾伊曼﹐J.von和賓夕法尼亞大學(xué)的戈德斯坦合寫過一份總結(jié)報告﹐標(biāo)題是《關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的規(guī)律設(shè)計(jì)的初步爭論》﹐在這份報告中提出了存儲程序的19466281950臺存儲程序式電子數(shù)字計(jì)算機(jī)──離散變量電子自動計(jì)算機(jī)(EDVAC)。這臺計(jì)算機(jī)也裝備在亞伯丁武器ENIAC和EDVAC﹐制造為60～70年月在掌握系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用程序掌握和規(guī)律掌握以及廣泛應(yīng)用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接掌握生產(chǎn)過程奠定了根底。綜合自動化時期(205020世紀(jì)50年月末空間技術(shù)快速進(jìn)展﹐把經(jīng)典掌握理論推廣到多變量系統(tǒng)的掌握﹐都遭到了失敗。需要尋求的理論和方法﹐于是誕生了現(xiàn)代控制理論?，F(xiàn)代掌握理論的形成和進(jìn)展為綜合自動化奠定了理論根底。在這一時期﹐微電子技術(shù)有了的突破。1958﹐1965﹐1971消滅對掌握技術(shù)產(chǎn)生了重大影響﹐掌握工程師可以很便利地利用微處理機(jī)來實(shí)現(xiàn)各種簡單的掌握﹐使綜合自動化成為現(xiàn)實(shí)。1957年912(IFAC18席了這次大會。中國是發(fā)起國之一。會上通過了大會的章程和細(xì)則﹐選舉美國自動掌握專家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掌握學(xué)術(shù)大會﹐并出版《自動學(xué)》﹑IFAC通訊》等期刊﹐IFAC﹐通過國際合作來推動系統(tǒng)和掌握領(lǐng)域的進(jìn)展?，F(xiàn)代掌握理論的形成和進(jìn)展1956年蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家龐特里亞金﹐Л.С.提出極大值原理。同年﹐美國數(shù)學(xué)家貝爾曼﹐R.創(chuàng)立動態(tài)規(guī)劃。極大值原理和動態(tài)規(guī)劃為最優(yōu)掌握供給了理論工具。動態(tài)規(guī)劃還包含了決策最優(yōu)化的根本原理﹐并覺察了維數(shù)災(zāi)難問題。1959年美國數(shù)學(xué)家卡爾曼﹐R.E.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﹐可直接從信號模型動身﹐用遞推的方法求最優(yōu)線性濾波器的構(gòu)造和最優(yōu)增益﹐得到動態(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)掌握問題。1960年卡爾曼提出能控性和能觀測性兩個構(gòu)造概念﹐提醒了線性系統(tǒng)很多屬性間的內(nèi)在聯(lián)系。卡爾曼還引入狀態(tài)空間法﹐提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反響律﹐給出最優(yōu)調(diào)整器的概念。這些概念和方法的消滅標(biāo)志著現(xiàn)代掌握理論的誕生。掌握的主要目標(biāo)是解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)掌握問題﹐它主要是建立在狀態(tài)空間法(時域法)的根底上。在1960年召開的第一屆全美聯(lián)合自動掌握會議上確認(rèn)了現(xiàn)代掌握理論這一學(xué)科。20世紀(jì)60～70年月﹐現(xiàn)代掌握理論得到很大的進(jìn)展﹐確立了很多與狀態(tài)空間相聯(lián)系的概念﹐并引入很多的數(shù)學(xué)方法﹐形成各種的學(xué)派。60年月時域法在空間技術(shù)上獲得卓有成效的應(yīng)用﹐但用到工業(yè)過程掌握上卻遇到了障礙。其主要緣由是難以得到受控對象的準(zhǔn)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﹐直接承受最優(yōu)掌握和最優(yōu)濾波的綜合方法所得到的掌握器往往構(gòu)造過于簡單﹐甚至無法實(shí)現(xiàn)。于是恢復(fù)了對頻域法的興趣。60年月中期卡爾曼就提出用頻域法描述最優(yōu)掌握問題。1969徹斯特大學(xué)教授羅森布羅克﹐H.H.發(fā)表著名論文《用逆奈奎斯特陣列法設(shè)計(jì)多變量掌握系統(tǒng)》﹐開創(chuàng)了現(xiàn)代頻域法的紀(jì)元。逆奈奎斯特陣列法(INA)的根本思想是﹕先在受控對象前面或后面加一個預(yù)補(bǔ)償器﹐來減弱各回路間的關(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)可簡化為假設(shè)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.梅恩依據(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)是挨次地每次閉合一個回路﹐用經(jīng)典頻域法計(jì)算反響對整個閉環(huán)傳遞函數(shù)的影響﹐依據(jù)回差概念﹐挨次迭代進(jìn)展﹐逐步完成整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它不要求加預(yù)補(bǔ)償器﹐進(jìn)展對角優(yōu)勢處理﹐1973年英國學(xué)者D.H.歐文斯把經(jīng)典掌握理論和狀態(tài)空間法結(jié)合起來提出并矢開放法﹐并用這種方法成功地分析了核反響堆模型。并矢開放法是用掌握器直接補(bǔ)償受控對象的特征傳遞函數(shù)﹐因而掌握器構(gòu)造簡潔﹐1975年英國曼徹斯特大學(xué)教授麥克法蘭﹐A.G.J.把經(jīng)典掌握理論中的波德-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)典掌握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)者的閱歷格外重要?，F(xiàn)代頻域法已成功地用于石油﹑化工﹑造紙﹑原子反響堆﹑飛機(jī)發(fā)動機(jī)和自動駕駛儀等設(shè)備中多變量系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)上﹐取得了令人滿足的結(jié)果。在掌握系統(tǒng)計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)程序包中現(xiàn)代頻域法也占有重要地位。現(xiàn)代掌握理論的快速進(jìn)展﹐使掌握理論與數(shù)學(xué)嚴(yán)密地聯(lián)系在一起﹐成為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支。19691974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)代掌握理論變得相當(dāng)簡單﹐60年月末到70年月初開頭消滅掌握系統(tǒng)計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)(CADCS)。掌握工程師可以利用CADCS軟件包藉助于電子計(jì)算機(jī)在短時間內(nèi)設(shè)計(jì)出優(yōu)良的掌握系統(tǒng)。系統(tǒng)辨識﹑建模與仿真現(xiàn)代掌握理論中最優(yōu)掌握器的設(shè)計(jì)﹑觀看器的設(shè)計(jì)和零極點(diǎn)配置等都是在系統(tǒng)的動態(tài)方程或狀態(tài)方程的前提下進(jìn)展的。這些系統(tǒng)綜合方法往往選擇一種使用便利的描述形式﹐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。對于簡單系統(tǒng)用的物理規(guī)律來建立模型常常遇到難以抑制的困難。于是依據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)來建立數(shù)學(xué)模型的方法便進(jìn)展起來﹐逐步形成了系統(tǒng)辨識的理論和方法。1962年美國數(shù)學(xué)家扎德﹐L.A.首先提出系統(tǒng)辨識的概念﹐把系統(tǒng)辨識定義為在輸入輸出的根底上從一類系統(tǒng)中確定一個與所測系統(tǒng)等價的系統(tǒng)1967年瑞典自動掌握專家K.J.阿斯特勒姆提出最小二乘辨識﹐解決了線性定常系統(tǒng)參數(shù)估量問題和定階方法﹐證明白白噪聲下線性二乘估量的全都性。1971年阿斯特勒姆和P.艾克霍夫發(fā)表系統(tǒng)辨識綜述的文章﹐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)的一個適當(dāng)表示形式﹐一旦確定了這種表示形式﹐辨識方法方面與單變量系統(tǒng)相比并沒有多大困難?！卑严到y(tǒng)辨識歸結(jié)為用一個系統(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﹐1978年瑞典自動掌握專家L.楊把系統(tǒng)辨識重定義為依據(jù)一個準(zhǔn)則在模型類中選擇一個與數(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)辨識學(xué)術(shù)爭論會﹐此后每三年召開一次﹐促進(jìn)了系統(tǒng)辨識的快速進(jìn)展。系統(tǒng)辨識的應(yīng)用也日益廣泛。在工程技術(shù)界主要用來建立動態(tài)模型﹐以便進(jìn)展各種掌握﹔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﹔在社會經(jīng)濟(jì)界主要用來建立推測模型﹐對將來的進(jìn)展作出合理的推想。在分析﹑綜合和設(shè)計(jì)自動掌握系統(tǒng)的過程中除了應(yīng)用理論進(jìn)展計(jì)算以外﹐常常要對系統(tǒng)的特性進(jìn)展試驗(yàn)爭論。明顯﹐在系統(tǒng)未建立前是不行能對系統(tǒng)進(jìn)展試驗(yàn)的。對于已有的系統(tǒng)﹐假設(shè)系統(tǒng)格外簡單﹐在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)展試驗(yàn)﹐不管出于經(jīng)濟(jì)還是安全的考慮﹐都是不能允許的﹐有時甚至是不行能的。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20世紀(jì)40年月制成的第一臺電子模擬計(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)的動態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)。它是50～60年月主要仿真設(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5070年月幾乎全部的興旺國家都建立了混合仿真試驗(yàn)基地。70年月中期消滅微型機(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)練為目的的自動掌握系統(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(IMCAS﹔其前身是1955年成立的國際模擬計(jì)算機(jī)學(xué)會)。每三年進(jìn)展一次國際學(xué)術(shù)會議﹐推動著仿真技術(shù)的快速進(jìn)展。現(xiàn)在系統(tǒng)辨識﹑建模和仿真已成為系統(tǒng)和掌握領(lǐng)域中格外活潑的重要學(xué)科。自適應(yīng)掌握和自校正調(diào)整器 50年月初為了設(shè)計(jì)飛機(jī)的自動導(dǎo)航系統(tǒng)﹐使其能在較寬的速度和高度范圍內(nèi)飛行﹐開頭重視自適應(yīng)掌握的爭論。60年月掌握理論的進(jìn)展加深了對自適應(yīng)過程的理解。自適應(yīng)掌握可用隨機(jī)遞推過程來描述。到了70年月由于微電子學(xué)有了的突破﹐可用簡潔而經(jīng)濟(jì)的方法來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)掌握。目前對于參數(shù)自適應(yīng)掌握已爭論出3種方法﹐即增益調(diào)整法﹑模型參考法和自校正調(diào)整器。自校正調(diào)整器的思想是1970年V.彼得卡首先提出來的。1973年阿斯特勒姆證明白在肯定條件下自校正調(diào)整器收斂于最小方差掌握器﹐從而建立了自校正調(diào)整器的理論根底。自校正調(diào)整器構(gòu)造簡潔﹐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)及的自動導(dǎo)航裝置﹐超級油輪的自動導(dǎo)航﹐以及造紙廠﹑水泥廠﹑化工廠和鈦氧化爐等自適應(yīng)掌握。遙測﹑遙控和遙感192020到達(dá)有用階段﹐用于鐵路上信號和道岔的掌握。1930年發(fā)送了世界上第一個無線電高空探測儀﹐用以測量大氣層的氣象數(shù)據(jù)。這是第一臺比較完善的無線電遙測設(shè)備。到了40年月﹐大電力系統(tǒng)﹐石油﹑自然氣管道輸送系統(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)展集中監(jiān)控﹐促進(jìn)了遙測遙控系統(tǒng)的進(jìn)展。蘇聯(lián)和東歐各國把這類系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)動系統(tǒng)。遙測就是對被測對象的某些參數(shù)進(jìn)展遠(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﹐然后應(yīng)用多路通信和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)﹐將這些電信號傳送到遠(yuǎn)處的遙測終端﹐進(jìn)展處理﹑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)展測量。遙控就是對被控對象進(jìn)展遠(yuǎn)距離掌握。遙控技術(shù)綜合應(yīng)用自動掌握技術(shù)和通信技術(shù)﹐來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離掌握﹐并對遠(yuǎn)距離被控對象進(jìn)展監(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)。對按肯定導(dǎo)引規(guī)律運(yùn)動的被控對象進(jìn)展遠(yuǎn)距離掌握則稱為制導(dǎo)﹐即掌握和導(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)承受有線信道﹐利用電信號的根本特征(如溝通電的頻率﹑幅度﹑相位等)進(jìn)展遙測和遙控﹐稱為直接式遙測遙控系統(tǒng)。為了適應(yīng)多路傳輸﹐40～50年月進(jìn)展了同步選擇式遙測遙控系統(tǒng)。60年月研制成循環(huán)式遙測遙控系統(tǒng)。70年月又消滅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)是在其次次世界大戰(zhàn)期間進(jìn)展起來的﹐50年月以來由于空間技術(shù)的需要而得到快速的進(jìn)展。例如﹕航天飛機(jī)中航天員的工作狀況可由飛機(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﹐承受指揮人員的指令。航天員的生理狀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)展操縱或掌握。60年月以后遙感技術(shù)得到了快速的進(jìn)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)物反射或放射來的電磁波﹐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)載工具的航空遙感進(jìn)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)象的爭論進(jìn)入了一個的階段?，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年月消滅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)展操縱。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獲待修理的人造衛(wèi)星﹐修復(fù)后再用遙操器重置于軌道上。綜合自動化5060﹐60中消滅了很多自動生產(chǎn)線﹐70年月以來微電子技術(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)了綜合自動化的快速進(jìn)展。過程掌握方面﹐1975年開頭消滅集散型掌握系統(tǒng)﹐使過程自動化到達(dá)很高的水平。制造工業(yè)方面﹐在承受成組技術(shù)﹑數(shù)控機(jī)床﹑加工中心和群控的根底上進(jìn)展起來的柔性制造系統(tǒng)(FMS)及計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)關(guān)心制造(CAM)系統(tǒng)成為工廠自動化的根底。70年月開發(fā)出來的一批工業(yè)機(jī)器人﹑感應(yīng)式無人搬運(yùn)臺車﹑自動化倉庫和無人叉車成60年月開頭研制的﹐1972年美國第一套柔性制造系統(tǒng)正70年月末到80﹐普遍承受搬運(yùn)機(jī)器人和裝配機(jī)器人1982年1020個柔性制造系統(tǒng)投入生產(chǎn)。70﹐80如﹕日本富士通公司的一個無人工廠每月生產(chǎn)機(jī)械手50﹐100﹐100﹐全廠共8319﹐63﹐1的工作狀況﹐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化的爭論﹐使整個工廠成為無人工廠。柔性制造系統(tǒng)是在生產(chǎn)對象有肯定限制的條件下有敏捷應(yīng)變力量的系統(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)就是要使整個生產(chǎn)過程軟件化﹐這就要爭論計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。它是指在生產(chǎn)中應(yīng)用自動化可編程序﹐把加工﹑處理﹑搬運(yùn)﹑裝配和倉庫治理等真正結(jié)合成一個整體﹐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)和掌握理論的應(yīng)用從60年月中期開頭漸漸從工業(yè)方面滲透到農(nóng)業(yè)﹑商業(yè)和效勞行業(yè)﹐以及生物醫(yī)學(xué)﹑環(huán)境保護(hù)和社會經(jīng)濟(jì)各個方面。由于現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的高度進(jìn)展消滅了很多需要綜合治理的大系統(tǒng)﹐現(xiàn)代掌握理論又無法解決這樣簡單的問題﹐系統(tǒng)和掌握理論急待有的突破。在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面﹐60年月初開頭進(jìn)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)﹐1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)庫﹐到80年月數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)乃健?0年月末計(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年美國國防部高級爭論局的阿帕網(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)的紀(jì)元。數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為80﹐這是從70年月開始進(jìn)展起來的一門綜合性技術(shù)﹐到80年月已初步成熟。辦公室自動化為治理自動化奠定了良好的根底。60年月末生產(chǎn)過程自動化開頭由局部自動化向綜合自動化方向進(jìn)展。消滅很多諸如化工聯(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)化和掌握﹐分析和綜合﹐以及穩(wěn)定性﹑能控性﹑能觀測性和魯棒性等的爭論﹐統(tǒng)稱為1965年I.萊夫科維茨就提出大系統(tǒng)多層構(gòu)造的概念﹐即可以依據(jù)掌握(治理)的功能將大系統(tǒng)分解為假設(shè)干層次。1965～1970年M.梅薩羅維茨等人提出大系統(tǒng)多級構(gòu)造的概念﹐可把大系統(tǒng)分解成假設(shè)干子系統(tǒng)﹐把總目標(biāo)分解成很多子目標(biāo)。1968年提出大系統(tǒng)的分散掌握方法﹐可用一組只有局部信息的掌握器來分別掌握大系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)﹐實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)的次優(yōu)掌握﹐以削減信息傳輸方面的困難和費(fèi)用。國際自動掌握聯(lián)合會(IFAC)于1976年在義大利的烏第納召開了第一屆大系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議﹐1980年在法國的圖魯茲召開其次屆大系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議。美國電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)于1982年10月在美國弗吉尼亞州弗吉尼亞海灘進(jìn)展了一次國際大系統(tǒng)專題爭論會。1980年在荷蘭正式出版國際性期刊《大系統(tǒng)──理論與應(yīng)用》。這些活動標(biāo)志著大系統(tǒng)理論的誕生。大系統(tǒng)理論的一個重要應(yīng)用是治理自動化。例如﹕水資源系統(tǒng)的分級治理﹐大城市交通管制﹐以及聯(lián)合企業(yè)的治理自動化等。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)治理信息系統(tǒng)﹐依據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)展優(yōu)化計(jì)算﹐以便合理地利用生產(chǎn)力量﹑勞力和資金﹐削減庫存﹐壓縮產(chǎn)品投產(chǎn)的預(yù)備時間﹐提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量﹐降低本錢。80年月以來治理的作用正在急劇增加﹐在保證國民經(jīng)濟(jì)和社會進(jìn)展方面已成為一個打算性因素。自動化治理系統(tǒng)包括工藝過程治理系統(tǒng)和組織治理系統(tǒng)。建立并完善治理信息系統(tǒng)是治理自動化的根底。生產(chǎn)綜合自動化與組織治理自動化相結(jié)合﹐將使人類的經(jīng)濟(jì)活動產(chǎn)生一個的飛躍﹐人類社會的生活方式也將發(fā)生的變化。人工智能和模式識別用機(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)以后才開頭的。1936年﹐圖靈﹐A.M.提出了用機(jī)器進(jìn)展規(guī)律推理的想法。50年月以來﹐人工智能的爭論是基于使計(jì)算機(jī)更有用而開放的。早期的人工智能爭論是從探究人的解題策略開頭﹐即從智力難題﹑弈棋﹑難度不大的定理證明入手﹐總結(jié)人類解決問題時的心理活動規(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)家維納﹐N.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﹐存儲在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)﹐制成能積存下棋閱歷的弈棋機(jī)。1959年該弈棋機(jī)擊敗了它的設(shè)計(jì)者。1956年A.紐厄爾﹑西蒙﹐H.A.J.C.肖研制了一個稱為規(guī)律理論家的程序﹐用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)證明白懷特海和羅素的名著《數(shù)學(xué)原理》其次52331956M.L.明斯基﹐J.麥卡錫﹐紐厄爾和西蒙﹐H.A10達(dá)特茅斯大學(xué)召開人工智能學(xué)術(shù)爭論會﹐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人工智能爭論小組﹐有力地推動了人工智能的進(jìn)展。從1967年開頭出版不定期刊物《機(jī)器智能》﹐版了9集。從1970年開頭出版期刊《人工智能》。從1969年開頭每二年進(jìn)展一次人工智能國際會議(IJCAI70﹐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)高級計(jì)算機(jī)時廣泛應(yīng)用人工智能的成果﹐另一方面又利用超級微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)人工智能﹐大大地加速了人工智能的爭論和應(yīng)用。人工智能的根底是學(xué)問獵取﹑表示技術(shù)和推理技術(shù)﹐LISP語言和PROLOG語言﹐人工智能的爭論領(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。人工智能已進(jìn)展成為系統(tǒng)和掌握爭論的前沿領(lǐng)域。1977年E.A.費(fèi)根鮑姆在第五屆國際人工智能會議上提出了學(xué)問工程問題。學(xué)問工程是人工智能的一個分支﹐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)的一個爭論小組研制成功一個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)生的學(xué)問﹐仿照醫(yī)生的思維和診斷推理﹐給出牢靠的診治建議。1978DENDRAL。1982年美國學(xué)者W.R.納爾遜研制成功診斷和處理核反響堆事故的專家系統(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)。現(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﹑分子構(gòu)造和信號處理等方面。為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的應(yīng)用﹐使計(jì)算機(jī)能直接承受和處理各種自然的模式信息﹐即語言﹑文字﹑圖像﹑景物等﹐模式識別爭論受到人們的重視。1956年﹐O.塞爾弗里奇等人研制出第一個字符識別程序﹐隨后消滅了字符識別系統(tǒng)和圖像識別系統(tǒng)﹐并形成了以統(tǒng)計(jì)法和構(gòu)造法為核心的模式識別理論﹐語音識別和自然語言理解的爭論也取得了較大進(jìn)展﹐為人和計(jì)算機(jī)的直接通信供給了的接口。60年月末到70﹑斯坦福大學(xué)和英國愛丁堡大學(xué)對機(jī)器人學(xué)進(jìn)展了很多理論爭論﹐留意到把人工智能的全部技術(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﹐把人從危急﹑惡劣等工作條件下替換出來﹐擴(kuò)大人類的活動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)進(jìn)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﹑修理﹑海洋調(diào)查﹑水下石油開采﹑宇宙探測等方面大顯身手﹐正在爭論中的軍用機(jī)器人也具有較大的潛在應(yīng)用價值﹐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)?？偨Y(jié)人工智能爭論的閱歷和教訓(xùn)﹐人們生疏到﹐讓機(jī)器求解問題必需使機(jī)器具有人類專家解決問題的那些和識﹐1977年﹐費(fèi)根鮑姆首倡專家系統(tǒng)和學(xué)問工程﹐于是以學(xué)問的獵取﹑表示和運(yùn)用為核心的學(xué)問工程進(jìn)展起來。自70年月以來﹐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)解釋和構(gòu)造解釋﹑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)﹑型傳感器﹑大規(guī)模集成電路的進(jìn)展為高級自動化供給了的掌握方法和工具。50年月以來﹐在探討生物及人類的感覺和思維機(jī)制﹐并用機(jī)器進(jìn)展模擬方面﹐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﹐對自動化技術(shù)的進(jìn)展有所啟迪。同一時期進(jìn)展起來的一般系統(tǒng)論﹑耗散構(gòu)造理論﹑協(xié)同學(xué)和超循環(huán)理論等對自動化技術(shù)的進(jìn)展供給了理論和方法。——漏壺來計(jì)算時間。漏壺早在公元前十四世紀(jì)就制造了，又名滴漏，根本原理是利用滴水的多少來計(jì)量時間。最初的漏壺構(gòu)造很簡潔：一把壺，壺內(nèi)插有一根標(biāo)竿，稱為“箭”，箭安在一只上飄浮在水面。使用時，把水不斷的注入壺中，或壺內(nèi)裝滿水，使水往壺里注水的漏壺叫受水型漏壺；讓水不斷從壺里滴漏出來的漏壺叫泄水型漏壺，總稱單壺式漏壺。后來，人們覺察，漏壺裝滿水時，水的壓力大，流速快；壺中水少時，水的壓力小，流速慢。這樣，不管受水型還是泄水型漏壺，當(dāng)壺里的水位變化時，計(jì)算出的時間就不那么準(zhǔn)確了。于是，人們又開動腦筋，把單壺改為多壺，就是原來的漏壺上面再加一只壺，用它來不斷地補(bǔ)充漏壺中的水量，使水