自动控制理论发展史

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谈论的启发
• 比如福特(Ford)当年以独特的眼光，给工 人加薪，那时，他曾辩论说，给工人加薪 似乎是成本高，但工人又买汽车坐， 汽车 销路就大了，汽车的销路一大，成本就减 低了。他这套理论很像反馈的观念的利用
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自动控制的起源（续）
• 这位病人的肌肉是强壮的，身体是健康的。 但是却不能有系统的组织他的动作。
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谈论的启发
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这个现象很像一个舵手把舵时， 把船身形成了左右摆动一样。人 所以不能接一支香烟，是因为人 的动作是受制于一种信号， 而这 个信号的大小却为正在进行中的 反应所左右。换句话说，一个原 因产生一个相应的结果， 而这个 结果又成为一个新的原因刺激到 原来的系统上。把随时所产生的 效果变成了原因的一部分。 如果 把原因结果的相互关系图解出来， 如右图
• 生物学家的术语，数学家不会理解，但生 物学家所用的方法，数学家可能领悟；物 理学家的语言，医生不会明了， 可是物理 学家所用的方法，医生却有了然的可能。 这个谈话会是三十六行，但话题却集中在 科学方法上， 所以可以说是科学方法谈话 会。
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自动控制的起源（续）
• 自从莱布尼兹(Leibniz)而后，世界上再没有统摄 整个科学领域的通才。
• 到了十九世纪，几Le位ib大niz的(16科46-学171家6)最，主也要只的貢是獻称則是雄把一微 面(G。au十ss九)，世法纪拉没第有分 四 算(出F與 則 的a積 定 交莱ra分 理 換布d─的 法─a尼技 則亦y巧 ；兹)即，整 也函，理 包达數而得 括的尔很 了只四清 積文則有楚分運(D的，出算分包a與高r部括微w斯積微分i分分n運)技的 这类大人物，我们巧把──他它是们經名由为微積数分学基家本定、理導物得理的学。 家、 生物学家等。 微積分經過一段時期的醞釀，終於在 Newton
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发展三阶段
• 30年代， 波德和奈奎斯特， 频率特性法，经典 控制理论， 研究单因素控制系统， 反馈控制，自 动调节器
• 60年代，贝尔曼和卡尔曼，状态空间法为代表， 现代控制理论，研究多因素控制系统，重点是最 有控制，核心是电子计算机
• 大系统理论，研究对象众多因素的大系统，重点 是递解控制，核心智能化机器
• 哈佛医学院的谈话会，正是在这种气候下产生的。 而就由这个会中产生了『自动控制』的基本观念。
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第一道源泉－反馈的观念
• 医生作了报告：有一种病人，坐在椅子上， 与健康的人毫无差别。但你如果给他一支 香烟， 他伸手接烟时，总对不准香烟的位 置，不是左摇就是右偏，他的手变成摇来 摇去的运动，而始终接不到香烟。
• 地点：在万德柏厅(Vanderbilt Hall)，先聚餐，随后是 聚谈。
• 出席人：以医生为最多，可是并不限于医生。饭后，由其 中的一个人，或邀请一个人，讲一段心得。思想可以是半 生不熟，体裁可以是未经裁剪，也许有时是过分自信， 也许有时是过分夸张，当然最谈不到的是谨严。
• 有些参加的人，不能忍受，来一回就不再来了。不过大多
• 这种过度的分工，是不得不然的，是越演越烈的。 由一行分成三十六行，由三十六行分成三百六十 行，由三百六十行，分成三千六百行，二十世纪 的科学家，不下三万六千行了。
• 这种局面的形成，产生了两个副作用，
– 第一、是行与行间形成了许多无人管的地带；
– 第二、甲行所研究出的程序、方法、 或设备，可能对 乙行有极大的效用，但乙行常无从利用起，依然是从 头开始。
• 美国数学家诺伯特.维纳(Norbert Wiener, 1894-1964), 1948年,把这门学问铸了一个备用的字Cybernetics.确这个 字是源于希腊，意思是舵手。
• 安培曾把这个字当作政府管理学。
• 马克士威尔有一篇文章专说控速器，这个字Governor是源 于拉丁。不论是希腊字，还是拉丁字。
• 但为什么越谈越有兴趣呢？ 他们究竟谈些什么大 家全能欣赏的题目呢？
• 又有什么题目可以引出个人有价值的言论，可以 提起团体的兴趣呢？
• 他们所根据的是每个人专门的学问。而所谈的， 是使大家能领悟的，是根据个人的观点所了解的 科学方法。
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自动控制的起源（续）
自动控制理论的发展史
电子工程学院 石光明
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起源
• 相对论、量子力学以及控制论被认为是20 世纪的三项伟大科学成就。
• 1948年美国科学家维纳发表专著提出了控 制论（Cybernetics）。
• 1954年，钱学森在美国出版《工程控制论》 （Engineering cybernetics），把控制 论发展为一门技术科学—工程控制论，成 为推动控制论科学思想的代表人物之一。
• 可于是一到 位了 专二 门十 的世 大纪家與以，，簡Le單配在ib的n称称i說z 兩法数呼人就学时的認手定家必中他，的加們成兩也 以為人有是不 限系微见 制統積的分了 ，學的， 如門發，明对 拓所者。 扑学的数学家；或光学的物理学家等。
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自动控制的起源（续）
数的人，以为这个会很有价值。因为参加的人并不是仅仅
是医生或医学家，还有物理学家、生物学家。麻省理工学
院距离很近，那里的教授也来了好多人。其中一个人是温
纳(Nobert Wiener)。
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自动控制的起源（续）
• 这个由各个方面专门学问中走来的科学家们，是 没有共同语言可谈的。
• 控制理论的研究对象是“控制系统”， 以数学方 法为工具，以工程技术为支持（背景），控制理 论是一门专业性，工程性的技术科学。
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自动控制的起源于病人
• 在二十世纪三十年代，美国的哈佛医学院，有位教授若荪
布鲁斯(Rosen blueth)每月召集一个谈话会。