自动控制理论的早期发展历史课件

自动控制理论的早期发展历史自动控制技术的早期发展自动控制基本理论(经典部分)的发展简史历史的思考自动控制与系统工程大事年表自动控制理论的早期发展历史自动控制技术1自动控制技术的早期发展

以反馈控制为其主要研究内容的自动控制理论的历史，若从目前公认的第一篇理论论文,J.C.Maxwell在1868年发表的“论调节器”算起，至今不过一百多年。然而控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。自动控制技术的早期发展以反馈控制为其主要研究内容的自动控制2具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例子当属古代的计时器“水钟”(在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”)。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮(phellossivetympanum)。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)。

具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例3中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。据<<周礼>>记载，约在公元前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(元代延佑三年)，并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，4北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来，这比西方罗伯特.胡克早六个世纪

北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象5公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之等还曾制造过具有开环控制特点的指南车。并发明了齿轮及差动齿轮机。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。公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之6十八世纪，随着人们对动力的需求，各种动力装置也成为人们研究的重点。1750年，安得鲁.米克尔(1719-1811)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年取的专利权。18世纪的风车中还成功地使用了离心调速器。托马斯.米德(1787年)和斯蒂芬.胡泊(1789年)获得这种装置的专利权。和风车技术并行，十八世纪也是蒸气机取得突破发展的时期，并成为机械工程最瞩目的成就。托马斯.纽可门和约翰.卡利(又译为考力)是史学界公认的蒸气机之父。到十八世纪中叶，已有好几百台纽可门式蒸气机在英格兰北部和中部地区、康沃尔和其他国家服务，但由于其工作效率太低，难以推广。十八世纪，随着人们对动力的需求，各种动力装置也成为人们研究的71765年俄国的波尔祖诺夫（И.И.Полэунов）发明了蒸汽机锅炉的水位自动调节器（这在俄国被认为是世界上的第一个自动调节器）。1760年－1800年，詹姆斯.瓦特对蒸气机进行了彻底得改造，终于使其得到广泛的应用。在瓦特的改良工作中，1788年，他给蒸气机添加了一个“节流”控制器即节流阀，它由一个离心“调节器”操纵，类似于磨房机工早已用来控制风力面分机磨石松紧的装置。“调节器”或“飞球调节器”用于调节蒸气流，以便确保引擎工作时速度大致均匀。这是当时反馈调节器最成功的应用。

1765年俄国的波尔祖诺夫（И.И.Полэунов）发明了8瓦特是一位实干家，他没有对调节器进行理论分析后来J.C.Maxwell从微分方程角度讨论了调节器系统可能产生的不稳定现象，从而开始了对反馈控制动力学问题的理论研究

瓦特是一位实干家，他没有对调节器进行理论分析9

自动控制基本理论（经典部分）的发展简史2.1稳定性理论的早期发展人们很早就开始关注稳定性的问题。牛顿可能是第一个关注动态系统稳定性的人。1687年，牛顿在他的《数学原理》中对围绕引力中心做圆周运动的质点进行了研究。他假设引力与质点到中心距离的q次方成正比。牛顿发现，假设q>-3,则在小的扰动后，质点仍将保留在原来的圆周轨道附近运动。而当q≤-3时，质点将会偏离初始的轨道，或者按螺旋状的轨道离开中心趋向无穷远，或者将落在引力中心上自动控制基本理论（经典部分）的发展简史2.10天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。特别地，拉格朗日和拉普拉斯在这一问题上做了相当的努力。1773年，24岁的拉普拉斯“证明了行星到太阳的距离在一些微小的周期变化之内是不变的”。并因此成为法国科学院副院士。虽然他们的论证今天看来并不严格，但他们的工作对后来李亚普诺夫的稳定性理论有很大的影响。

天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。特别地，拉格朗日和11直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。主要是天文学的问题。在出现控制系统的镇定问题后，科学家们开始考虑非保守系统的稳定性问题。ClerkMaxwell是第一位利用特征方程的系数来判断系统稳定性的人[26]。JamesClerkMaxwell是第一个对反馈控制系统的稳定性进行系统分析并发表论文的人。在他1868年的论文“论调节器”(MaxwellJC.OnGovernors.Proc.RoyalSocietyofLondon,vol.16:270-283,1868)中，导出了调节器的微分方程，并在平衡点附近进行线性化处理，指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部。麦氏在论文中对三阶微分方程描述的Thomson'sgovernor,Jenkin'sgovernor以及具有五阶微分方程的Maxwell'sgovernor进行了研究，并给出了系统的稳定性条件。Maxwell的工作开创了控制理论研究的先河直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。主要是12同一时期在俄国，1872年И.А.维什聂格拉斯基（1831-1895）也对蒸汽机的稳定性问题进行了研究。И.А.维什聂格拉斯基的论文“论调整器的一般原理”1876年发表在法国科学院院报上。И.А.维什聂格拉斯基同样利用线性化方法简化问题，用线性微分方程描述由调整对象和调整器组成的系统。这使问题大大简化。1878年И.А.维什聂格拉斯基还对非线性继电器型调整器进行了研究。И.А.维什聂格拉斯基在苏联被视为自动调整理论的奠基人。Maxwell是一位天才的科学家，在许多方面都有极高的造诣。他同时还是物理学中电磁理论的创立人(见其论文“Adynamicaltheoryoftheelectromagneticfield”，1864)。目前的研究表明，Maxwell事实上在1863年9月即已基本完成了其有关稳定性方面的研究工作。Maxwell在他的论文中还催促数学家们尽快地解决多项式的系数同多项式的根的关系的问题。由于五次以上的多项式没有直接的求根公式，这给判断高阶系统的稳定性代来了困难

同一时期在俄国，1872年И.А.维什聂格拉斯基（1831-13约在1875年，Maxwell担任了剑桥AdamsPrize的评奖委员。这项两年一次的奖授予在该委员会所选科学主题方面竟争的最佳论文。1877年的AdamsPrize的主题是“运动的稳定性”。E.J.Routh在这项竟赛中以其跟据多项式的系数决定多项式在右半平面的根的数目的论文夺得桂冠(RouthEJ.ATreatiseontheStabilityofMotion.London,U.K.:Macmillan,1877)。Routh的这一成果现在被称为劳斯判据。Routh工作的意义在于将当时各种有关稳定性的孤立的结论和非系统的结果统一起来，开始建立有关动态稳定性的系统理论。

约在1875年，Maxwell担任了剑桥AdamsPriz14

EdwardJohnRouth1831年1月20日出生在加拿大的魁北克。他父亲是一位在Waterloo服役的英国军官。Routh11岁那年回到英国，在deMorgan指导下学习数学。在剑桥学习的毕业考试中，他获得第一名。并得到了“SeniorWrangler”的荣誉称号。（ClerkMaxwell排在了第二位。尽管ClerkMaxwell当时被称为最聪明的人。）毕业后Routh开始从事私人数学教师的工作。从1855年到1888年Routh教了600多名学生，其中有27位获得“SEniorWrangler”称号。建立了无可匹敌的业绩。Routh于1907年6月7日去世，享年76岁。EdwardJohnRouth1831年1月20日出15Routh之后大约二十年，1895年，瑞士数学家A.Hurwitz在不了解Routh工作的情况下，独立给出了跟据多项式的系数决定多项式的根是否都具有负实部的另一中方法(HurwitzA.Ontheconditionsunderwhichanequationhasonlyrootswithnegativerealparts.MathematischeAnnelen,vol.46:273-284,1895)。Hurwitz的条件同Routh的条件在本质上是一致的。因此这一稳定性判据现在也被称为Routh-Hurwitz稳定性判据Routh之后大约二十年，1895年，瑞士数学家A.Hur161892年，俄罗斯伟大的数学力学家A.M.Lyapunov（1857.5.25-1918.11.3）发表了其具有深远历史意义的博士论文“运动稳定性的一般问题”(TheGeneralProblemoftheStabilityofMotion,1892)在这一论文中，他提出了为当今学术界广为应用且影响巨大的李亚普诺夫方法，也即李亚普诺夫第二方法或李亚普诺夫直接方法这一方法不仅可用于线性系统而且可用于非线性时变系统的分析与设计。已成为当今自动控制理论课程讲授的主要内容之一。和他的硕士论文一样，Lyapunov的博士论文被译成法文并在Annalesdel'UniversitedeToulouse(1907)上发表，1949年PrincetonUniversityPress重印了法文版。1992年在Lyapunov博士论文发表100周年之际，INT.J.CONTROL以专集形式发表了Lyapunov论文的英译版，以纪念他控制理论领域的卓越贡献。

1892年，俄罗斯伟大的数学力学家A.M.Lyapunov172.2负反馈放大器及频域理论的建立

在控制系统稳定性的代数理论建立之后，1928年－1945年以美国AT&T公司Bell实验室(BellLabs)的科学家们为核心，又建立了控制系统分析与设计的频域方法。2.2负反馈放大器及频域理论的建立在控制系统稳定性的代数181928年8月2日，HaroldBlack(1898-1983)，在前往Manhattan西街(WestStreet)的上班途中，在Hudson河的渡船LackawannaFerry上灵光一闪，发明了在当今控制理论中占核心地位的负反馈放大器。由于手头没有合适的纸张，他将其发明记在了一份纽约时报（TheNewYorkTimes）上，这份早报已成为一件珍贵的文物诊藏在AT&T的档案馆中。当时的Black年仅29岁，从WorcesterPolytechnicInstitute获得电子工程学士毕业刚六年。是西部电子公司工程部（这个部后来成为1925年成立的BellLabs的核心）的工程师，正在从事电子管放大器的失真和不稳定问题的研究。Black首先提出了基于误差补偿的前馈放大器，在此基础上最终提出了负反馈放大器并对其进行了数学分析。1928年8月2日，HaroldBlack(1898-1919反馈放大器的振荡问题给其实用化带来了难以克服的麻烦。为此HarryNyquist(1889-1976)和其他一些AT&T的通讯工程师介入了这一工作。Nyquist1917年在耶鲁大学(Yale)获物理学博士学位，有着极高的理论造诣。1932年Nyquist发表了包含著名的“乃奎斯特判据”(Nyquistcriterion)的论文，并在1934年加入了BellLabs。Black关于的负反馈放大器的论文发表在1934年，参考了Nyquist的论文和他的稳定性判据。反馈放大器的振荡问题给其实用化带来了难以克服的麻烦。为此Ha20这一时期，Bell实验室的另一位理论专家，HendrikBode(1905-1982)也和一些数学家开始对负反馈放大器的设计问题进行研究。Bode是一位应用数学家，1926年在俄荷俄州立大学(OhioState)获硕士；1935年在哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)获物理学博士学位。1940年，Bode引入了半对数坐标系，使频率特性的绘制工作更加适用于工程设计。这一时期，Bell实验室的另一位理论专家，HendrikB211942年，H.Harris引入了传递函数的概念。用方框图、环节、输入和输出等信息传输的概念来描述系统的性能和关系。这样就把原来由研究反馈放大器稳定性而建立起来的频率法，更加抽象化了，因而也更有普遍意义，可以把对具体物理系统，如力学、电学、等的描述，统一用传递函数、频率响应等抽象的概念来研究。1925年英国电器工程师O.亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上，提出了运算微积。不久拉普拉斯变换就被应用到分析自动调节系统问题上，并取得了显著成效。至1945年，控制系统设计的频域方法，“波德图”(Bodeplots)方法，已基本建立了。

1942年，H.Harris引入了传递函数的概念。用方框图、22在这同一时期，苏联科学家也在控制系统稳定性的频域分析方面取得了进展。1938年和1939年，全苏电工研究所的米哈依洛夫以柯西幅角原理为基础，发表论文给出了闭环控制系统稳定性的频域判别法。米哈依洛夫还提出了把自动调整系统环节按动态特性加以典型化来进行结构分析的问题。米哈依洛夫的方法现被称为“米哈依洛夫稳定判据”。客观地讲，在频域稳定性判别研究中，乃奎斯特不仅在时间上领先，其工作也更完备。现在我们所使用的也主要是乃奎斯特的开环稳定判据。除了偏差负反馈控制，扰动控制是另一种重要控制策略。第一个试图制造一个不反映被调量偏差，而反应扰动作用的调节器的人是庞赛来（Понселе）。他在1829年曾提出一种有关蒸汽机轴转速自动调节器的线路，利用的就是扰动控制的原理。可是由于当时蒸汽机本身不稳定，他的建议遭到了失败。采用扰动调节原理且在实际上能够工作的第一个自动调节器是1869年由契可列夫所发明的弧光灯光度调节器。这种调节器同庞赛来（В.Н.Чиколев）应用纯扰动的调节不同，它实际上建立了闭环，所以调节器在这里也影响系统的稳定（纯扰动补偿控制不影响系统稳定性）。在这同一时期，苏联科学家也在控制系统稳定性的频域分析方面取得232.3根轨迹法的建立在经典控制理论中，根轨迹法占有十分重要的地位。它同时域法，频域法可称是三分天下。美国电信工程师W.R.Evans在这里包打天下，他的两篇论文“GraphicalAnalysisofControlSystem,AIEETrans.PartII,67(1948),pp.547-551.”和“ControlSystemSynthesisbyRootLocusMethod,AIEETrans.PartII,69(1950),pp.66-69”即已基本上建立起根轨迹法的完整理论。

2.3根轨迹法的建立在经典控制理论中，根轨迹法占有十分重要242.4脉冲控制理论的建立与发展随着计算机技术的诞生和发展，脉冲控制理论也迅速发展起来。在这方面首先作出重要贡献的是乃奎斯特和香农(Shannon)。乃氏首先证明把正弦信号从它的采样值复现出来，每周期至少必须进行两次采样。香农于1949年完全解决了这个问题。香农由此被成为信息论的创始人。2.4脉冲控制理论的建立与发展随着计算机技术的诞生和发展，25在变换理论的研究方面，霍尔维兹(W.Hurewicz)于1947年迈出了第一步，他首先引进了一个变换用于对离散序列的处理。在此基础上，崔普金于1949年，拉格兹尼和扎德(J.R.Ragazzini和L.A.Zadeh)于1952年分别提出了和定义了Z变换方法，大大简化了运算步骤，并在此基础上发展起脉冲控制系统理论。在变换理论的研究方面，霍尔维兹(W.Hurewicz)于19262.5历史上的三本重要著作

在控制理论发展的历史上有三部著作特别值得一提，即目前被作为信息论开端的香农(ClaudeElwoodShannon,1916-)的论文：《通讯的数学理论》（AMathematicalTheoryofCommunication）1948年发表在《贝尔系统技术杂志》第27卷。这篇论文同其1949年发表的论文《噪声中的通讯》（CommunicationinPresenceofNoise.Proc.IRE,37,10-21）奠定了信息论的基础控制论创立者维纳（NorbertWienner,1894-1964）的经典论著：《控制论，或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》（CyberneticsorControlandCommunicationintheannimalandthemachines.1948）2.5历史上的三本重要著作在控制理论发展的历史上有三部著27钱学森(TsienHS,1991-)的著作《工程控制论》（EngineeringCybernetics.1954）这三部著作对人类社会有着巨大的影响，产生了新型的综合性基础理论：控制论，信息论和工程控制论。钱学森(TsienHS,1991-)的著作《工程控制论28在中国，1954年出版了由刘豹编写的第一本《自动控制原理》专著（上海：中国科学图书仪器公司.1954）。在中国，1954年出版了由刘豹编写的第一本《自动控制原理29

历史的思考

回顾控制技术和控制理论几千年的发展历史，我们可以总结出科学发展的几个特点：历史的思考回顾控制技术和控制理论几千年的发展历史，我们可301）社会发展的需要是科学发展的动力。只有在工业的发展对动力产生巨大的需求，蒸气机稳定性问题出现并具有至关重要的意义时，人们才集中智力来解决这一难题，并由此产生了稳定性理论。频域方法和离散（脉冲）系统理论同样如此，也是在通讯技术和计算机技术的发展过程中为解决关键问题而发展起来的。2）科学的进步是集体努力的结果，在这一点上往往显示出科学家的群体效应。同早期科学理论的发展不同，现代高新技术的发展要依赖于集体的智慧。稳定性理论、频域理论及脉冲理论的建立与发展很好地说明了这一点。3）科学的发明与科学理论的建立有赖于科学家坚实的知识基础。Black虽然最早提出了负反馈放大器的思想，但由于他本人理论基础较差（学士学位，只有六、七年的工作经验），频域理论却是在Nyquist博士和Bode博士等的努力下建立的。Black本人的论文也是在参考了Nyquist的论文之后才完成，他的专利申请也是在Nyquist等的工作完成后才被认可并获准的。同样，在控制理论发展史上做出巨大贡献的科学家如Maxwell、Lyapunov、Zadeh、July等无不在多个方面均有建树。4）没有理论，社会实践就不能成为系统的科学，实践也就难以深入和系统地发展。控制技术在中国和巴比伦已有数千年的历史，但由于没有上升为理论，只能在低级的水平上发展。1868年以来，随着控制理论的建立，控制理论和控制技术同时开始飞速发展，控制技术终于成为人们征服自然与改造自然的有力武器。1）社会发展的需要是科学发展的动力。31自动控制与系统工程大事年表公元前14～前11世纪

·中国﹑埃及和巴比伦出现自动计时的漏壶

公元前8世纪

·中国使用烽火台通信

公元前6～前5世纪

·中国的孙武著《孙子兵法》

·希腊德谟克利特的《世界大系统》中最早采用“系统”一词

·中国《史记》中有体现系统和对策论思想的田忌赛马的记述

自动控制与系统工程大事年表公元前14～前11世纪

·32公元前4世纪

·希腊柏拉图首先使用“控制论”一词

公元前3世纪

·中国秦昭王(公元前305～前251)时﹐李冰主持修筑都江堰

·希腊亚里士多德提出系统是由若干部分构成﹐并大于它各部分的简单总和的思想

公元1世纪

·亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置

公元2世纪

·中国张衡发明水运浑象﹐研制出自动测量地震的候风地动仪

公元220～280年

·中国出现记里鼓车

公元235年

·中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车

公元前4世纪

·希腊柏拉图首先使用“控制论”一词

33公元725年

·中国一行﹑梁令瓒发明有自动报时机构的水运浑象

公元1086～1092年

·中国苏颂和韩公廉建造具有“天衡”自动调节机构和自动报时机构的水运仪象台

公元1135年

·中国宋代王普记述“莲华漏”上使用浮子-阀门式机构自动调节漏壶的水位

公元1637年

·中国明代的《天工开物》一书记载有程序控制思想萌芽的提花织机结构图

公元1642年

·法国B.帕斯卡发明自动进位的加减法计算器

公元1657年

·荷兰C.惠更斯发表了钟摆理论

公元1681年

·D.帕潘发明了带安全阀的压力釜﹐实现压力自动控制

公元1694年

·德国G.W.莱布尼茨发明能进行加减乘除的机械计算机公元725年

·中国一行﹑梁令瓒发明有自动报时机构的34

公元1736年

·E.欧拉解决柯尼斯堡七桥难题

公元1745年

·英国E.李发明带风向控制的风磨

公元1765年

·俄国И﹒И﹒波尔祖诺夫研制出浮子-阀门式水位调节器

公元1779年

·法国P.S.拉普拉斯提出拉普拉斯变换

公元1784年

·美国O.埃文斯建造利用传输带的自动面粉加工厂

公元1788年

·英国J.瓦特用离心式调速器控制蒸汽机的速度

公元1801年

·法国J.M.雅卡尔发明用穿孔卡控制生产复杂图案的织机

公元1826年

·法国J.-V.彭赛列研制出按扰动调节原理工作的蒸汽机转速调节器

公元1736年

·E.欧拉解决柯尼斯堡七桥难题

35

公元1833年

·英国C.巴贝奇把程序控制引入计算机﹐提出自动数字计算机的思想

公元1840年

·英国G.B.艾里发表关于离心式调速器引起的振动问题的论文

公元1847～1854年

·英国G.布尔发表《逻辑学的数学分析》和《思维规律研究》等著作﹐创立布尔代数

·俄国К﹒И﹒康斯坦丁诺夫发明电磁调速器

公元1866年

·美国敷设第一条大西洋海底电缆

公元1868年

·法国J.法尔科发明气动船舵位置自动控制装置(伺服机构)

公元1869年

·英国J.C.麦克斯韦发表《论调速器》

公元1833年

·英国C.巴贝奇把程序控制引入计36

公元1875年

·英国E.J.劳思建立劳思判据

公元1876年

·英国R.怀特黑德研制出采用比例微分控制的自动式鱼雷

·美国A.G.贝尔发明实用的电话机

·俄国И﹒А﹒维什涅格拉茨基发表《论调节器的一般原理》

公元1879年

·美国D.康诺利发明自动电话交换机

公元1890年

·美国H.霍勒里思研制出第一台有实用价值的卡片程序控制计算机

公元1892年

·俄国李雅普诺夫﹐А.М.发表《论运动稳定性的一般问题》

公元1895年

·德国A.胡尔维茨提出根据代数方程系数判别系统稳定性的准则

公元1875年

·英国E.J.劳思建立劳思判据

37公元1906年

·美国L.德福雷斯特发明电子三极管

公元1910年

·美国E.C.莫利纳和丹麦A.K.埃尔朗建立电话系统统计平衡模型

公元1911年

·美国泰勒﹐F.W.的《科学管理原理》一书出版

公元1912年

·瑞典N.G.达伦发明自动太阳阀调节煤气灯光源﹐获诺贝尔物理学奖金

公元1913年

·美国福特汽车公司建成最早的汽车装配流水线

公元1914～1916年

·英国兰彻斯特﹐F.W.用数学方法描述两军对战过程﹐提出兰彻斯特方程

公元1916年

·法国H.法约尔的《工业管理和一般管理》一书出版

公元1922年

·美国N.米诺尔斯基研制出用于船舶驾驶的伺服机构﹐提出比例﹑积分﹑微分(PID)控制方法

公元1906年

·美国L.德福雷斯特发明电子三极管

38公元1926年

·美国建成第一条自动生产线(加工汽车底盘)

公元1927年

·德国W.克勒尔发表《论调节问题》

·美国H.S.布莱克提出改善放大器性能的负反馈方

公元1928年

·美国R.V.L.哈特利发表《信息传输》﹐提出通信中的信息量概念

公元1930年

·德国G.温斯提出压力和流量调节方法

·德国柏林举行第三届世界动力学会议﹐确立自动学为一门技术学科

公元1932年

·法国J.埃尔布朗﹑奥地利K.哥德尔和美国S.C.克林建立递归函数理论

·美籍瑞典人奈奎斯特﹐H.提出根据频率响应判断反馈系统稳定性的准则

公元1934年

·美国H.L.黑曾发表《关于伺服机构理论》

·苏联И﹒Н﹒沃兹涅先斯基提出自动调整原理

公元1926年

·美国建成第一条自动生产线(加工汽车39公元1936年

·英国图灵﹐A.M.提出图灵计算机的设想

·德国D.克尼希出版第一本关于图论的书

·美国列昂捷夫﹐W.提出投入产出法

公元1937年

·苏联Н.М.克雷洛夫和Н﹒Н﹒博戈留博夫发表《非线性力学概论》﹐提出解决非线性控制问题的渐近分析方法

公元1938年

·美国香农﹐C.E.提出继电器逻辑自动机理论

·苏联А﹒В﹒米哈伊洛夫提出用图解分析方法判断系统稳定性的准则

公元1936年

·英国图灵﹐A.M.提出图灵计算机的40公元1939年

·苏联建立自动学远动学研究所(现名控制问题研究所)﹐美国建立伺服机构实验室(现名信息与决策系统实验室)

·苏联Г﹒В﹒谢巴诺失提出不变性原理

·英国P.M.S.布莱克特为解决复杂军事问题建立管理科学小组

·苏联康托罗维奇﹐Л.В.的《生产组织与计画中的数学》一书出版

公元1940年

·美国维纳﹐N.﹑苏联А.Н.柯尔莫戈罗夫(1914)研究随机过程的预测﹐滤波理论及其在火炮自动控制中的应用﹐首倡统计动力学

公元1942年

·美国维纳﹐N.发表《平稳时间序列的外推﹑内插和平滑化》﹐提出维纳滤波理论

公元1943年

·美国W.S.麦卡洛克和W.皮茨提出神经元模型

·美国维纳﹐N.﹑A.罗森布卢埃特﹑J.比奇洛发表《行为﹑目的和目的论》﹐提出神经系统和自动机之间存在一致性

公元1944年

·苏联А.И.卢里耶和В.Н.波斯尼科夫提出处理非线性控制系统稳定性的非线性孤立方法

·美籍匈牙利人诺伊曼﹐J.von和O.莫根施特恩发表对策论的专著《竞赛理论和经济行为》

公元1939年

·苏联建立自动学远动学研究所(现名控41公元1945年

·美国H.W.波德的《网络分析和反馈放大器设计》一书出版

·美国J.P.埃克脱和J.W.莫奇利设计的自动计算机ENIAC研制成功

·美国L.A.麦科尔的《伺服机构基本理论》出版

·美籍匈牙利人诺伊曼﹐J.von等人提出“存储程序”新概念﹐形成“诺伊曼机”(计算机)的设计思想

·奥地利E.薛定谔的《生命是什么》一书出版﹐提出用统计物理学中的有序﹑无序和熵的概念分析生命现象

·美籍奥地利人贝塔朗菲﹐L.von发表《关于一般系统论》

公元1946年

·美国D.S.哈德提出自动化一词﹐并建立自动化研究部(1947)

·美国W.S麦卡洛克首倡在纽约召开反馈效应跨学科学术讨论会

公元1947年

·美国H.M.詹姆斯﹑N.B.尼科尔斯﹑R.S.菲利普斯的《伺服机构理论》一书出版

·美国贝尔电话公司建成微波中继通信网的TD-X系统

·美国成立兰德(RAND)公司﹐开发系统分析方法

公元1945年

·美国H.W.波德的《网络分析和反馈42公元1948年

·美国香农﹐C.E.提出信息论

·美国维纳﹐N.的《控制论》一书出版﹐标志控制论学科的诞生

·美国W.R.埃文斯提出根轨迹法

公元1950年

·英国图灵﹐A.M.发表《计算机和智力》﹐提出把思维赋予机器的观点

·美国R.J.库亨布格尔提出描述函数法

·美国P.M.莫尔斯﹑G.E.金布尔出版《运筹学方法》一书

公元1951年

·美国C.S.德雷珀和美籍华人李耀滋提出自寻最优控制的基本原理

·苏联Я﹒З﹒齐普金提出脉冲系统的分析与综合方法

·美国贝尔电话公司建成微波中继通信网的TD-2系统并首次正式提出“系统工程”一词

·美国A.瓦尔德提出统计决策函数理论公元1952年

·英国W.R.阿什比提出自稳定系统的人工模型

·美国福特公司建立汽缸体生产自动线并称作底特律自动化

·美国J.迪博尔德第一本以自动化命名的《自动化》一书出版

·美国J.R.拉加齐尼提出采样系统的分析与综合方法

·美国帕森斯公司研制出第一台数控机床

·美籍匈牙利人诺伊曼﹐J.von提出不太可靠的元件组成可靠的系统的理论和方法──冗余技术

公元1948年

·美国香农﹐C.E.提出信息论

43公元1953年

·美国J.基费等提出优选法

公元1954年

·钱学森的《工程控制论》一书出版﹐奠定了工程控制论的基础

·美国A.L.塞缪尔编成跳棋程序﹐制成弈棋机

·美国G.C.德沃研制出第一台工业机器人样机

·美国G.皮尔孙研制出可控硅整流器

公元1956年

·美国M.L.明斯基﹑J.麦卡锡﹑A.纽厄尔﹑西蒙﹐H.A.和J.C.肖编制出“逻辑理论家”程序系统﹐证明了怀特海和罗素名著《数学原理》第二章中52条定理的33条定理﹐标志着人工智能研究的真正开端

·苏联庞特里亚金﹐Л.С.发表《最优过程理论》提出极大值原理

·美国贝尔曼﹐R.发表《动态规划理论在控制过程中的应用》

·中国制订《中华人民共和国1956—1967年科学技术发展远景规划纲要》﹐规定了要重点发展自动化科学技术等学科

·美国O.塞尔弗里奇提出第一个字符识别程序

·中国科学院自动化研究所组建

公元1953年

·美国J.基费等提出优选法

公元1944公元1957年

·国际自动控制联合会(IFAC)成立

·美国贝尔曼﹐R.发表《动态规划》一书

·中国自动化学会筹委会成立

·美国J.W.巴克斯研制出FORTRAN语言

·中国《自动化》杂志创刊﹐1963年改为《自动化学报》

·苏联洲际弹道火箭发射成功

·美国杜邦公司研制出关键路线法(CPM)

·美国F.罗森布卢埃拉特研制出感知器

·美国H.古德和R.E.麦克霍尔的《系统工程》一书出版

·美国N.乔姆斯基发表《句法构造》﹐提出形式语言理论

·世界第一颗人造地球卫星由苏联发射成功

公元1957年

·国际自动控制联合会(IFAC)成立45

公元1958年

·美国J.S.C.基尔比发明集成电路

·美国海军在研制北极星导弹核潜艇的计画中提出和应用了计画协调技术(PERT)

·美国H.P.惠特克等人研制出第一个模型参考适应控制系统

·美国空军建成了半自动地面防空系统(SAGE)

·J.R.拉加齐尼和G.E.富兰克林研制出采样数据控制系统

·美国卡尼-特雷克公司研制出第一个加工中心

·美国汤姆孙-雷蒙-伍尔德里奇公司研制出RW-300过程控制计算机系统

·美籍匈牙利人卡尔曼﹐R.E.提出递推估计的自适应控制原理﹐奠定了自校正控制器的基础

·美国D.T.罗斯提出并进行计算机辅助设计研究

公元1959年

·罗马尼亚V.M.波波夫提出绝对稳定性条件

·美国建立软件公司﹐开始形成软件产业

公元1958年

·美国J.S.C.基尔比发明集成电46

公元1960年

·美国J.斯蒂尔提出仿生学

·国际自动控制联合会(IFAC)在苏联召开第一届学术会议

·美籍匈牙利人卡尔曼﹐R.E.发表《控制系统的一般理论》等论文﹐引入状态空间法分析系统﹐提出能控性﹑能观测性﹑最佳调节器和卡尔曼滤波等概念﹐奠定了现代控制理论的基础

·国际信息处理联合会(IFIP)成立

·美国A.纽厄尔﹑A.H.西蒙设计出通用问题求解器

公元1961年

·美国福雷斯特﹐J.W.出版《工业动力学》﹐阐述了系统动力学的基本原理与方法

·苏联Л﹒С﹒庞特里亚金的《最优过程的数学理论》一书出版

·美国国防部创造规划计画预算系统

公元1960年

·美国J.斯蒂尔提出仿生学

47公元1962年

·英国帝国化学公司和美国孟山都公司采用直接数字控制(DDC)

·P.D.约瑟夫﹑J.陶﹑G.E.富兰克林﹑J.L.贡克尔从卡尔曼﹐R.E.提出的“什么时候线性系统是最佳的﹖”问题和答案(1958)出发论述了线性二次型高斯(LQG)问题

·美国霍尔﹐A.D.的《系统工程方法论》一书出版

·中国国家科学技术委员会设立自动化学科专业组﹐在工业部门开展了自动化科学技术的试点工作

·美国研制出UNIMATE和VERSATRAN两种工业机器人产品

·苏联连续发射两艘“东方”号飞船﹐首次在太空实现编队飞行

·美国研制出第一套用于一般工业生产的自动编程工具(APT)

公元1963年

·美国丹齐克﹐G.B.发表《线性规划及范围》专著

·加拿大多伦多市采用计算机进行交通控制与管理

·美国麻省理工学院研制计算机分时系统和人机图形交互系统

公元1962年

·英国帝国化学公司和美国孟山都公司采48

公元1964年

·中国华罗庚普及和推广优选法和统筹法取得显著经济效益

·美国建立第一套计算机辅助设计系统CAD-I系统

·D.G.吕恩伯格发表《多变量系统观测器》﹐提出一种最优观测器

公元1965年

·美国扎德﹐L.A.提出模糊集合概念

·I.莱夫科维茨提出大系统的多层概念

·M.D.梅萨罗维茨提出多级递阶结构概念

·美国R.E.麦克霍尔的《系统工程手册》一书出版

·罗马尼亚出版《经济控制论导论》

·美国R.艾萨克发表《微分对策》专著

公元1964年

·中国华罗庚普及和推广优选法和统筹49公元1966年

·英籍华人高锟和英国G.A霍克汉姆提出光纤传输信息的设想﹐并发表有关实验论文

·苏联发射“月球”9号探测器﹐首次在月面软着陆成功

公元1967年

·国际自动控制联合会在捷克斯洛伐克召开第一届系统辨识学术会议

·英国莫林公司根据D.T.N.威廉提出的柔性制造系统(FMS)的概念﹐研制出柔性制造系统Molin-24

·美国H.切斯特纳的《系统工程方法》一书出版

·瑞典K.J.阿斯特勒姆提出最小二乘辨识﹐解决了线性定常系统的参数估计问题和定阶方法

公元1968年

·美籍华人傅京孙和E.S.桑托斯提出用模糊神经元概念研究复杂大系统的行为

·美国斯坦福研究所研制出智能机器人

公元1966年

·英籍华人高锟和英国G.A霍克汉姆50公元1969年

·美国“阿波罗”11号把宇航员N.A.阿姆斯特朗送往月球

·中国中远程战略导弹发射成功

·比利时普里戈金﹐I.提出耗散结构理论

·第一届国际人工智能联合会议(IJCAI)在美国举行

·联邦德国哈肯﹐H.首次提出协同学一词

·美国霍尔﹐A.D.提出霍尔三维结构

·法籍比利时人托姆﹐R.的《生物学中的拓扑模型》一文发表﹐为突变论奠定了基础

公元20世纪70年代

·有关非线性动力学系统内在随机性的分岔﹑混沌和奇异吸引子等理论迅速发展

·英国罗森布罗克﹐H.H.提出多变量频域法

公元1969年

·美国“阿波罗”11号把宇航员N.A51公元1971年

·苏联“礼炮”1号航天站进入太空﹐为世界最早的航天站

·美国英特尔公司M.E.霍夫研制出第一台4位微处理机Inter4004

·美国研制出用于测定有机化合物分子结构的专家系统DENDRAL

·美国ARPA计算机网络初步建成

·联邦德国M.艾根提出超循环理论

公元1972年

·国际应用系统分析研究所(IIASA)成立

·第一届国际模式识别联合会议(IJCPR)举行

公元1973年

·瑞典K.J.阿斯特勒姆提出自校正调节器

公元1975年

·英国麦克法兰﹐A.G.J.提出特征轨迹法

·美国研制成医疗专家系统MYCIN

·美国D.G.博布罗和A.M.柯林斯的《知识的表示的理解﹕认知科学研究》一书出版﹐首倡认知科学

公元1971年

·苏联“礼炮”1号航天站进入太空﹐为52公元1976年

·国际自动控制联合会在义大利召开第一届大系统学术会议

·成立国际仿真数学与仿真计算机学会(IMACS)

·美国S.克雷研制出第一台微型计算机

·日本法那科公司研制出由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元

公元1977年

·美国E.A.费根鲍姆发表《人工智能的艺术﹕知识工程课题及其实例研究》﹐首倡知识工程

公元1978年

·美国IBM公司发表8100功能分布式信息系统

·美国西蒙﹐H.A.对经济组织内的程序化和非程序化的决策过程进行开创性研究﹐获诺贝尔经济学奖金

公元1980年

·中国钱学森提出建立和发展思维科学和系统学

·中国科学院系统科学研究所成立

中国系统工程学会成立

·中国钱学森和宋健修订《工程控制论》

·日本完成模式信息处理系统

公元1976年

·国际自动控制联合会在义大利召开第一53

公元1981年

·日本开始实施第五代计算机──知识信息处理系统研究计画

·美国“哥伦比亚”号航天飞机首次发射成功

·首届国际决策支持系统会议召开

·英国制定先进信息技术计画

公元1982年

·第一届国际柔性制造系统会议在英国召开

公元1983年

·美国发射世界第一颗跟踪和数据中继卫星

·美国制订“星球大战”计画

·中国王永民研制成功“五笔字型汉字编码方案”

公元1984年

·美国航天飞机用遥控操作器成功地发射和回收卫星

公元1981年

·日本开始实施第五代计算机──知识54公元1985年

·中国宋健﹑于景元的《人口控制论》一书出版

·西欧国家联合制订发展高技术的“尤里卡”计划

公元1986年

·中国科学院机器人示范工程在沈阳举行奠基仪式

·中国召开全国软科学研究工作座谈会

·日本研制出300公里无中继光纤通信系统

·美国研制出由65000多台处理机组成的“连接机”

公元1987年

·中国开始实施高技术研究发展规划纲要

·在美国召开神经网络国际会议﹐成立神经网络国际学会

·首届国际智能控制会议在美国召开公元1985年

·中国宋健﹑于景元的《人口控制论》一55自动控制理论的早期发展历史自动控制技术的早期发展自动控制基本理论(经典部分)的发展简史历史的思考自动控制与系统工程大事年表自动控制理论的早期发展历史自动控制技术56自动控制技术的早期发展

以反馈控制为其主要研究内容的自动控制理论的历史，若从目前公认的第一篇理论论文,J.C.Maxwell在1868年发表的“论调节器”算起，至今不过一百多年。然而控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。自动控制技术的早期发展以反馈控制为其主要研究内容的自动控制57具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例子当属古代的计时器“水钟”(在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”)。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮(phellossivetympanum)。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)。

具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。这方面最有代表性的例58中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。据<<周礼>>记载，约在公元前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(元代延佑三年)，并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。中国有着灿烂的古代文明。中国古代的科学家们对水钟十分得重视，59北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来，这比西方罗伯特.胡克早六个世纪

北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象60公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之等还曾制造过具有开环控制特点的指南车。并发明了齿轮及差动齿轮机。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。公元235(三国时期)的马均及公元477年(刘宋时期)祖冲之61十八世纪，随着人们对动力的需求，各种动力装置也成为人们研究的重点。1750年，安得鲁.米克尔(1719-1811)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年取的专利权。18世纪的风车中还成功地使用了离心调速器。托马斯.米德(1787年)和斯蒂芬.胡泊(1789年)获得这种装置的专利权。和风车技术并行，十八世纪也是蒸气机取得突破发展的时期，并成为机械工程最瞩目的成就。托马斯.纽可门和约翰.卡利(又译为考力)是史学界公认的蒸气机之父。到十八世纪中叶，已有好几百台纽可门式蒸气机在英格兰北部和中部地区、康沃尔和其他国家服务，但由于其工作效率太低，难以推广。十八世纪，随着人们对动力的需求，各种动力装置也成为人们研究的621765年俄国的波尔祖诺夫（И.И.Полэунов）发明了蒸汽机锅炉的水位自动调节器（这在俄国被认为是世界上的第一个自动调节器）。1760年－1800年，詹姆斯.瓦特对蒸气机进行了彻底得改造，终于使其得到广泛的应用。在瓦特的改良工作中，1788年，他给蒸气机添加了一个“节流”控制器即节流阀，它由一个离心“调节器”操纵，类似于磨房机工早已用来控制风力面分机磨石松紧的装置。“调节器”或“飞球调节器”用于调节蒸气流，以便确保引擎工作时速度大致均匀。这是当时反馈调节器最成功的应用。

1765年俄国的波尔祖诺夫（И.И.Полэунов）发明了63瓦特是一位实干家，他没有对调节器进行理论分析后来J.C.Maxwell从微分方程角度讨论了调节器系统可能产生的不稳定现象，从而开始了对反馈控制动力学问题的理论研究

瓦特是一位实干家，他没有对调节器进行理论分析64

自动控制基本理论（经典部分）的发展简史2.1稳定性理论的早期发展人们很早就开始关注稳定性的问题。牛顿可能是第一个关注动态系统稳定性的人。1687年，牛顿在他的《数学原理》中对围绕引力中心做圆周运动的质点进行了研究。他假设引力与质点到中心距离的q次方成正比。牛顿发现，假设q>-3,则在小的扰动后，质点仍将保留在原来的圆周轨道附近运动。而当q≤-3时，质点将会偏离初始的轨道，或者按螺旋状的轨道离开中心趋向无穷远，或者将落在引力中心上自动控制基本理论（经典部分）的发展简史2.65天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。特别地，拉格朗日和拉普拉斯在这一问题上做了相当的努力。1773年，24岁的拉普拉斯“证明了行星到太阳的距离在一些微小的周期变化之内是不变的”。并因此成为法国科学院副院士。虽然他们的论证今天看来并不严格，但他们的工作对后来李亚普诺夫的稳定性理论有很大的影响。

天文学家曾不断努力以图证明太阳系的稳定性。特别地，拉格朗日和66直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。主要是天文学的问题。在出现控制系统的镇定问题后，科学家们开始考虑非保守系统的稳定性问题。ClerkMaxwell是第一位利用特征方程的系数来判断系统稳定性的人[26]。JamesClerkMaxwell是第一个对反馈控制系统的稳定性进行系统分析并发表论文的人。在他1868年的论文“论调节器”(MaxwellJC.OnGovernors.Proc.RoyalSocietyofLondon,vol.16:270-283,1868)中，导出了调节器的微分方程，并在平衡点附近进行线性化处理，指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部。麦氏在论文中对三阶微分方程描述的Thomson'sgovernor,Jenkin'sgovernor以及具有五阶微分方程的Maxwell'sgovernor进行了研究，并给出了系统的稳定性条件。Maxwell的工作开创了控制理论研究的先河直到十九世纪中期，稳定性理论仍集中在对保守系统研究上。主要是67同一时期在俄国，1872年И.А.维什聂格拉斯基（1831-1895）也对蒸汽机的稳定性问题进行了研究。И.А.维什聂格拉斯基的论文“论调整器的一般原理”1876年发表在法国科学院院报上。И.А.维什聂格拉斯基同样利用线性化方法简化问题，用线性微分方程描述由调整对象和调整器组成的系统。这使问题大大简化。1878年И.А.维什聂格拉斯基还对非线性继电器型调整器进行了研究。И.А.维什聂格拉斯基在苏联被视为自动调整理论的奠基人。Maxwell是一位天才的科学家，在许多方面都有极高的造诣。他同时还是物理学中电磁理论的创立人(见其论文“Adynamicaltheoryoftheelectromagneticfield”，1864)。目前的研究表明，Maxwell事实上在1863年9月即已基本完成了其有关稳定性方面的研究工作。Maxwell在他的论文中还催促数学家们尽快地解决多项式的系数同多项式的根的关系的问题。由于五次以上的多项式没有直接的求根公式，这给判断高阶系统的稳定性代来了困难

同一时期在俄国，1872年И.А.维什聂格拉斯基（1831-68约在1875年，Maxwell担任了剑桥AdamsPrize的评奖委员。这项两年一次的奖授予在该委员会所选科学主题方面竟争的最佳论文。1877年的AdamsPrize的主题是“运动的稳定性”。E.J.Routh在这项竟赛中以其跟据多项式的系数决定多项式在右半平面的根的数目的论文夺得桂冠(RouthEJ.ATreatiseontheStabilityofMotion.London,U.K.:Macmillan,1877)。Routh的这一成果现在被称为劳斯判据。Routh工作的意义在于将当时各种有关稳定性的孤立的结论和非系统的结果统一起来，开始建立有关动态稳定性的系统理论。

约在1875年，Maxwell担任了剑桥AdamsPriz69

EdwardJohnRouth1831年1月20日出生在加拿大的魁北克。他父亲是一位在Waterloo服役的英国军官。Routh11岁那年回到英国，在deMorgan指导下学习数学。在剑桥学习的毕业考试中，他获得第一名。并得到了“SeniorWrangler”的荣誉称号。（ClerkMaxwell排在了第二位。尽管ClerkMaxwell当时被称为最聪明的人。）毕业后Routh开始从事私人数学教师的工作。从1855年到1888年Routh教了600多名学生，其中有27位获得“SEniorWrangler”称号。建立了无可匹敌的业绩。Routh于1907年6月7日去世，享年76岁。EdwardJohnRouth1831年1月20日出70Routh之后大约二十年，1895年，瑞士数学家A.Hurwitz在不了解Routh工作的情况下，独立给出了跟据多项式的系数决定多项式的根是否都具有负实部的另一中方法(HurwitzA.Ontheconditionsunderwhichanequationhasonlyrootswithnegativerealparts.MathematischeAnnelen,vol.46:273-284,1895)。Hurwitz的条件同Routh的条件在本质上是一致的。因此这一稳定性判据现在也被称为Routh-Hurwitz稳定性判据Routh之后大约二十年，1895年，瑞士数学家A.Hur711892年，俄罗斯伟大的数学力学家A.M.Lyapunov（1857.5.25-1918.11.3）发表了其具有深远历史意义的博士论文“运动稳定性的一般问题”(TheGeneralProblemoftheStabilityofMotion,1892)在这一论文中，他提出了为当今学术界广为应用且影响巨大的李亚普诺夫方法，也即李亚普诺夫第二方法或李亚普诺夫直接方法这一方法不仅可用于线性系统而且可用于非线性时变系统的分析与设计。已成为当今自动控制理论课程讲授的主要内容之一。和他的硕士论文一样，Lyapunov的博士论文被译成法文并在Annalesdel'UniversitedeToulouse(1907)上发表，1949年PrincetonUniversityPress重印了法文版。1992年在Lyapunov博士论文发表100周年之际，INT.J.CONTROL以专集形式发表了Lyapunov论文的英译版，以纪念他控制理论领域的卓越贡献。

1892年，俄罗斯伟大的数学力学家A.M.Lyapunov722.2负反馈放大器及频域理论的建立

在控制系统稳定性的代数理论建立之后，1928年－1945年以美国AT&T公司Bell实验室(BellLabs)的科学家们为核心，又建立了控制系统分析与设计的频域方法。2.2负反馈放大器及频域理论的建立在控制系统稳定性的代数731928年8月2日，HaroldBlack(1898-1983)，在前往Manhattan西街(WestStreet)的上班途中，在Hudson河的渡船LackawannaFerry上灵光一闪，发明了在当今控制理论中占核心地位的负反馈放大器。由于手头没有合适的纸张，他将其发明记在了一份纽约时报（TheNewYorkTimes）上，这份早报已成为一件珍贵的文物诊藏在AT&T的档案馆中。当时的Black年仅29岁，从WorcesterPolytechnicInstitute获得电子工程学士毕业刚六年。是西部电子公司工程部（这个部后来成为1925年成立的BellLabs的核心）的工程师，正在从事电子管放大器的失真和不稳定问题的研究。Black首先提出了基于误差补偿的前馈放大器，在此基础上最终提出了负反馈放大器并对其进行了数学分析。1928年8月2日，HaroldBlack(1898-1974反馈放大器的振荡问题给其实用化带来了难以克服的麻烦。为此HarryNyquist(1889-1976)和其他一些AT&T的通讯工程师介入了这一工作。Nyquist1917年在耶鲁大学(Yale)获物理学博士学位，有着极高的理论造诣。1932年Nyquist发表了包含著名的“乃奎斯特判据”(Nyquistcriterion)的论文，并在1934年加入了BellLabs。Black关于的负反馈放大器的论文发表在1934年，参考了Nyquist的论文和他的稳定性判据。反馈放大器的振荡问题给其实用化带来了难以克服的麻烦。为此Ha75这一时期，Bell实验室的另一位理论专家，HendrikBode(1905-1982)也和一些数学家开始对负反馈放大器的设计问题进行研究。Bode是一位应用数学家，1926年在俄荷俄州立大学(OhioState)获硕士；1935年在哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)获物理学博士学位。1940年，Bode引入了半对数坐标系，使频率特性的绘制工作更加适用于工程设计。这一时期，Bell实验室的另一位理论专家，HendrikB761942年，H.Harris引入了传递函数的概念。用方框图、环节、输入和输出等信息传输的概念来描述系统的性能和关系。这样就把原来由研究反馈放大器稳定性而建立起来的频率法，更加抽象化了，因而也更有普遍意义，可以把对具体物理系统，如力学、电学、等的描述，统一用传递函数、频率响应等抽象的概念来研究。1925年英国电器工程师O.亥维赛把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上，提出了运算微积。不久拉普拉斯变换就被应用到分析自动调节系统问题上，并取得了显著成效。至1945年，控制系统设计的频域方法，“波德图”(Bodeplots)方法，已基本建立了。

1942年，H.Harris引入了传递函数的概念。用方框图、77在这同一时期，苏联科学家也在控制系统稳定性的频域分析方面取得了进展。1938年和1939年，全苏电工研究所的米哈依洛夫以柯西幅角原理为基础，发表论文给出了闭环控制系统稳定性的频域判别法。米哈依洛夫还提出了把自动调整系统环节按动态特性加以典型化来进行结构分析的问题。米哈依洛夫的方法现被称为“米哈依洛夫稳定判据”。客观地讲，在频域稳定性判别研究中，乃奎斯特不仅在时间上领先，其工作也更完备。现在我们所使用的也主要是乃奎斯特的开环稳定判据。除了偏差负反馈控制，扰动控制是另一种重要控制策略。第一个试图制造一个不反映被调量偏差，而反应扰动作用的调节器的人是庞赛来（Понселе）。他在1829年曾提出一种有关蒸汽机轴转速自动调节器的线路，利用的就是扰动控制的原理。可是由于当时蒸汽机本身不稳定，他的建议遭到了失败。采用扰动调节原理且在实际上能够工作的第一个自动调节器是1869年由契可列夫所发明的弧光灯光度调节器。这种调节器同庞赛来（В.Н.Чиколев）应用纯扰动的调节不同，它实际上建立了闭环，所以调节器在这里也影响系统的稳定（纯扰动补偿控制不影响系统稳定性）。在这同一时期，苏联科学家也在控制系统稳定性的频域分析方面取得782.3根轨迹法的建立在经典控制理论中，根轨迹法占有十分重要的地位。它同时域法，频域法可称是三分天下。美国电信工程师W.R.Evans在这里包打天下，他的两篇论文“GraphicalAnalysisofControlSystem,AIEETrans.PartII,67(1948),pp.547-551.”和“ControlSystemSynthesisbyRootLocusMethod,AIEETrans.PartII,69(1950),pp.66-69”即已基本上建立起根轨迹法的完整理论。

2.3根轨迹法的建立在经典控制理论中，根轨迹法占有十分重要792.4脉冲控制理论的建立与发展随着计算机技术的诞生和发展，脉冲控制理论也迅速发展起来。在这方面首先作出重要贡献的是乃奎斯特和香农(Shannon)。乃氏首先证明把正弦信号从它的采样值复现出来，每周期至少必须进行两次采样。香农于1949年完全解决了这个问题。香农由此被成为信息论的创始人。2.4脉冲控制理论的建立与发展随着计算机技术的诞生和发展，80在变换理论的研究方面，霍尔维兹(W.Hurewicz)于1947年迈出了第一步，他首先引进了一个变换用于对离散序列的处理。在此基础上，崔普金于1949年，拉格兹尼和扎德(J.R.Ragazzini和L.A.Zadeh)于1952年分别提出了和定义了Z变换方法，大大简化了运算步骤，并在此基础上发展起脉冲控制系统理论。在变换理论的研究方面，霍尔维兹(W.Hurewicz)于19812.5历史上的三本重要著作

在控制理论发展的历史上有三部著作特别值得一提，即目前被作为信息论开端的香农(ClaudeElwoodShannon,1916-)的论文：《通讯的数学理论》（AMathematicalTheoryofCommunication）1948年发表在《贝尔系统技术杂志》第27卷。这篇论文同其1949年发表的论文《噪声中的通讯》（CommunicationinPresenceofNoise.Proc.IRE,37,10-21）奠定了信息论的基础控制论创立者维纳（NorbertWienner,1894-1964）的经典论著：《控制论，或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》（CyberneticsorControlandCommunicationintheannimalandthemachines.1948）2.5历史上的三本重要著作在控制理论发展的历史上有三部著82钱学森(TsienHS,1991-)的著作《工程控制论》（EngineeringCybernetics.1954）这三部著作对人类社会有着巨大的影响，产生了新型的综合性基础理论：控制论，信息论和工程控制论。钱学森(TsienHS,1991-)的著作《工程控制论83在中国，1954年出版了由刘豹编写的第一本《自动控制原理》专著（上海：中国科学图书仪器公司.1954）。在中国，1954年出版了由刘豹编写的第一本《自动控制原理84

历史的思考

回顾控制技术和控制理论几千年的发展历史，我们可以总结出科学发展的几个特点：历史的思考回顾控制技术和控制理论几千年的发展历史，我们可851）社会发展的需要是科学发展的动力。只有在工业的发展对动力产生巨大的需求，蒸气机稳定性问题出现并具有至关重要的意义时，人们才集中智力来解决这一难题，并由此产生了稳定性理论。频域方法和离散（脉冲）系统理论同样如此，也是在通讯技术和计算机技术的发展过程中为解决关键问题而发展起来的。2）科学的进步是集体努力的结果，在这一点上往往显示出科学家的群体效应。同早期科学理论的发展不同，现代高新技术的发展要依赖于集体的智慧。稳定性理论、频域理论及脉冲理论的建立与发展很好地说明了这一点。3）科学的发明与科学理论的建立有赖于科学家坚实的知识基础。Black虽然最早提出了负反馈放大器的思想，但由于他本人理论基础较差（学士学位，只有六、七年的工作经验），频域理论却是在Nyquist博士和Bode博士等的努力下建立的。Black本人的论文也是在参考了Nyquist的论文之后才完成，他的专利申请也是在Nyquist等的工作完成后才被认可并获准的。同样，在控制理论发展史上做出巨大贡献的科学家如Maxwell、Lyapunov、Zadeh、July等无不在多个方面均有建树。4）没有理论，社会实践就不能成为系统的科学，实践也就难以深入和系统地发展。控制技术在中国和巴比伦已有数千年的历史，但由于没有上升为理论，只能在低级的水平上发展。1868年以来，随着控制理论的建立，控制理论和控制技术同时开始飞速发展，控制技术终于成为人们征服自然与改造自然的有力武器。1）社会发展的需要是科学发展的动力。86自动控制与系统工程大事年表公元前14～前11世纪