控制工程理论发展历史

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。约在公元前三世纪中叶，亚历山大里亚城的斯提西比乌斯首先在受水壶中使用了浮子。按迪尔斯（Diels）本世纪初复原的样品，注入的水是由圆锥形的浮子节制的。而这种节制方式即已含有负反馈的思想 （尽管当时并不明确）。公元前 500年，中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。约在公元120年，著名的科学家张衡（78-139,东汉）又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。在他的“漏水转浑天仪”中，不仅有浮子，漏箭，还有虹吸管和至少一个补偿壶。最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年（元代延祐三年），并一直连续使用到1900年。另外，我国在公元前350年已经用在结构上与水轮相似的水臼来碾米；在公元前50年用水轮来引水灌溉；在公元前31年在锻冶场里使用水动风箱等。大大地减轻了人们的劳动。这些自动装置虽然没有现在的一些自动控制装置先进，也没有系统的理论作为支撑，但是这些装置的发明对自动控制的形成却起到了先导作用。随着这些自动控制装置的不断的改进和发展，逐渐形成了自动控制技术，我们把自动控制技术形成时期定在18世纪末～20世纪30年代。人们应用自动控制的方法来代替人工控制各种机械设备，是人类历史发展史上的一大创举。这个时期有很多具有代表性的发明。1750年，安得鲁. 米克尔为风车引入了“扇尾”传动装置，使风车自动地面向风。随后，威廉. 丘比特对自动开合的百叶窗式翼板进行改进，使其能够自动地调整风车的传动速度。这种可调整的调节器在1807年取得了专利权。1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器，瓦特把它与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。