自動化歷史發展階段

1. 自動控制技術的發展過程是什麼

自動控制技術發展過程：
自動控制領域從古典控制理論、現代控制理論到現在的智能控制理論，經歷了很長時間的發展。隨著自動化技術的發展，它也面臨著許多難題，如傳統控制系統的設計和分析是建立在精確系統數學模型基礎上的，而實際系統由於在復雜性、非線性、時變性、不確定性等情況，一般都無法獲得精確的數學模型；當研究這些系統時，必須提出並遵循一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不相吻合；對於某些復雜的和包含不確定性的控制過程，根本無法用傳統數學模型來表示，即無法解決建模問題；為了提高控制性能，傳統控制系統可能變得很復雜，從而增加了設備的初投資，降低了系統的可靠性。為了解決這些問題，就出現了智能控制理論。隨著人工智慧、機器人、計算機和空間技術的迅速發展，智能控制也取得了重大進展。各種智能咨詢與決策系統、專家控制系統、學習控制系統、模糊控制系統和智能故障檢測與診斷等已在工業過程式控制制、智能機器人控制、智能化生產系統和家用電氣設備中都得到了成功的應用。
近年來自動控制技術發展迅猛，特別是計算機技術、網路和通信技術發展的突飛猛進，使人們籍助於許多使能技術的進步和一些開發工具的擴大，將人們構思的自動操作得以付諸實現。如網路控制技術、可編程式控制制器等均屬於自動化控制技術中的使能技術。自動控制技術正向著網路化、集成化、分布化、節點節能化的方向發展。
自動控制技術有很強的應用背景，無論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業上；無論是在航空、航海、汽車和鐵路運輸工業和國防工業上，或是圖書資料的管理、實驗室技術設備上都得到廣泛應用。自動控制技術對導彈和人造地球衛星是非常重要的，對於研究原子能的應用，研究飛機和導彈的空氣動力和結構強度也是有用的。沒有應用背景的「控制理論」就缺乏生命力。如何巧妙地運用控制的基礎理論來解決實際問題是和研究控制理論本身不同的另一種創造性工作。

2. 控制和自動化技術的發展經歷了哪些時期

關於控制和自動化技術發展但是其上可以分為四個歷史時期：
(1) 自動化裝置的出現和應用（18世紀以前）
古代人類在長期的生產和生活中，為了減輕自己的勞動，逐漸利用自然界的動力(水力、風力等)代替人力、畜力，以及用自動裝置代替人的部分繁雜的腦力勞動和對自然界動力的控制。
(2)自動化技術形成時期（18世紀末至20世紀30年代）
社會的需要是自動化技術發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產﹑軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。工業上的應用，是以瓦特的蒸汽機調速器作為正式起點。1788年﹐瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題﹐把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來﹐構成蒸汽機轉速調節系統﹐使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。此時的自動化裝置是機械式的，而且是自力型的。
(3)局部自動化時期（20世紀40~50年代）
在1943~1946年，美國電氣工程師J.埃克脫(Eckert)核物理學家J.莫奇利（Mauchly）為美國陸軍研製成世界上第一台基於電子管和數字管的計算機（Electronic Digit Computer）——電子書子積分和自動計數器（ENIAC）。隨後人們對計算機進行了多次改良，使之更加實用。同時，電子計算機的發明，為20世紀60~70年代開始的在控制系統廣泛應用程序控制和邏輯控制以及應用數字計算機直接控制生產過程，奠定了基礎。目前，小型電子數字計算機或單片機已成為復雜自動控制系統的一組成部分，以實現復雜的控制和演算法。
（4）綜合自動化時期（20世紀50年代起末至今）
在這個時期，經典控制理論已不能滿足復雜工業化的需求，現代控制理論應運而生，得到了迅速的發展，並形成了許多各分支。

3. 工業自動化歷史

世界工業自動化發展
第一階段
40年代--60年代初 需求動力：市場競爭,資源利用,減輕勞動強度,提高產品質量,適應批量生產需要。主要特點：此階段主要為單機自動化階段,主要特點是:各種單機自動化加工設備出現,並不斷擴大應用和向工業自動化縱深方向發展。典型成果和產品：硬體數控系統的數控機床。
第二階段
60年代中--70年代初期 需求動力：市場競爭加劇,要求產品更新快,產品質量高,並適應大中批量生產需要和減輕勞動強度。主要特點：此階段主要以自動生產線為標志,其主要特點是:在單機自動化的基礎上,各種組合機床、組合生產線出現,同時軟體數控系統出現並用於機床,CAD、CAM等軟體開始用於實際工程的設計和製造中,此階段硬體加工設備適合於大中批量的生產和加工。 典型成果和產品：用於鑽、鏜、銑等加工的自動生產線。
第三階段
70年代中期--至今 需求動力：市場環境的變化,使多品種、中小批量生產中普遍性問題愈發嚴重,要求自動化技術向其廣度和深度發展,使其各相關技術高度綜合,發揮整體最佳效能。主要特點：自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今,自動化領域已發生了巨大變化,其主要特點是:CIM已作為一種哲理、一種方法工業自動化逐步為人們所接受;CIM也是一種實現集成的相應技術,把分散獨立的單元自動化技術集成為一個優化的整體。所謂哲理,就是企業應根據需求來分析並克服現存的「瓶頸」,從而實現不斷提高實力、競爭力的思想策略;而作為實現集成的相應技術,一般認為是:數據獲取、分配、共享;網路和通信;車間層設備控制器;計算機硬、軟體的規范、標准等。同時,並行工程作為一種經營哲理和工作模式自80年代末期開始應用和活躍於自動化技術領域,並將進一步促進單元自動化技術的集成。典型成果和產品：CIMS工廠,柔性製造系統(FMS)。

4. 自動化技術經歷了哪幾個發展階段,簡述自動化發展史

5. 控制系統的發展經歷了幾個階段各有什麼特點

關於控制和自動化技術發展但是其上可以分為四個歷史時期：
(1) 自動化裝置的出現和應用（18世紀以前）
古代人類在長期的生產和生活中，為了減輕自己的勞動，逐漸利用自然界的動力(水力、風力等)代替人力、畜力，以及用自動裝置代替人的部分繁雜的腦力勞動和對自然界動力的控制。
(2)自動化技術形成時期（18世紀末至20世紀30年代）
社會的需要是自動化技術發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產﹑軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。工業上的應用，是以瓦特的蒸汽機調速器作為正式起點。1788年﹐瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題﹐把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來﹐構成蒸汽機轉速調節系統﹐使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。此時的自動化裝置是機械式的，而且是自力型的。
(3)局部自動化時期（20世紀40~50年代）
在1943~1946年，美國電氣工程師J.埃克脫(Eckert)核物理學家J.莫奇利（Mauchly）為美國陸軍研製成世界上第一台基於電子管和數字管的計算機（Electronic Digit Computer）——電子書子積分和自動計數器（ENIAC）。隨後人們對計算機進行了多次改良，使之更加實用。同時，電子計算機的發明，為20世紀60~70年代開始的在控制系統廣泛應用程序控制和邏輯控制以及應用數字計算機直接控制生產過程，奠定了基礎。目前，小型電子數字計算機或單片機已成為復雜自動控制系統的一組成部分，以實現復雜的控制和演算法。
（4）綜合自動化時期（20世紀50年代起末至今）
在這個時期，經典控制理論已不能滿足復雜工業化的需求，現代控制理論應運而生，得到了迅速的發展，並形成了許多各分支。

6. 簡述自動化的發展歷程。

自動化技術的發展歷史，大致可以劃分為自動化技術形成、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發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產、軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。1788年，J.瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題，把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來，構成蒸汽機轉速調節系統，使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。瓦特的這項發明開創了自動調節裝置的研究和應用。在解決隨之出現的自動調節裝置的穩定性的過程中，數學家提出了判定系統穩定性的判據，積累了設計和使用自動調節器的經驗。
20世紀40年代是自動化技術和理論形成的關鍵時期，一批科學家為了解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導航、飛機導航等技術問題，逐步形成了以分析和設計單變數控制系統為主要內容的經典控制理論與方法。機械、電氣和電子技術的發展為生產自動化提供了技術手段。1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德首先提出用自動化一詞來描述生產過程的自動操作。1947年建立第一個生產自動化研究部門。1952年J.迪博爾德第一本以自動化命名的《自動化》一書出版,他認為「自動化是分析、組織和控制生產過程的手段「。實際上,自動化是將自動控制用於生產過程的結果。50年代以後，自動控製作為提高生產率的一種重要手段開始推廣應用。它在機械製造中的應用形成了機械製造自動化；在石油、化工、冶金等連續生產過程中應用，對大規模的生產設備進行控制和管理，形成了過程自動化。電子計算機的推廣和應用，使自動控制與信息處理相結合，出現了業務管理自動化。
50年代末到60年代初，大量的工程實踐，尤其是航天技術的發展，涉及大量的多輸入多輸出系統的最優控制問題，用經典的控制理論已難於解決，於是產生了以極大值原理、動態規劃和狀態空間法等為核心的現代控制理論。現代控制理論提供了滿足發射第一顆人造衛星的控制手段，保證了其後的若干空間計劃（如導彈的制導、航天器的控制）的實施。控制工作者從過去那種只依據傳遞函數來考慮控制系統的輸入輸出關系，過渡到用狀態空間法來考慮系統內部結構，是控制工作者對控制系統規律認識的一個飛躍。
60年代中期以後，現代控制理論在自動化中的應用，特別是在航空航天領域的應用。產生一些新的控制方法和結構,如自適應和隨機控制、系統辨識、微分對策、分布參數系統等。與此同時，模式識別和人工智慧也發展起來，出現了智能機器人和專家系統。現代控制理論和電子計算機在工業生產中的應用，使生產過程式控制制和管理向綜合最優化發展。
70年代中期，自動化的應用開始面向大規模、復雜的系統，如大型電力系統、交通運輸系統、鋼鐵聯合企業、國民經濟系統等，它不僅要求對現有系統進行最優控制和管理，而且還要對未來系統進行最優籌劃和設計，運用現代控制理論方法已不能取得應有的成效，於是出現了大系統理論與方法。80年代初，隨著計算機網路的迅速發展，管理自動化取得較大進步，出現了管理信息系統、辦公自動化、決策支持系統。與此同時，人類開始綜合利用感測技術、通信技術、計算機、系統控制和人工智慧等新技術和新方法來解決所面臨的工廠自動化、辦公自動化、醫療自動化、農業自動化以及各種復雜的社會經濟問題。研製出柔性製造系統、決策支持系統、智能機器人和專家系統等高級自動化系統。
自動化技術的發展歷史是一部人類以自己的聰明才智延伸和擴展器官功能的歷史，自動化是現代科學技術和現代工業的結晶，它的發展充分體現了科學技術的綜合作用。

7. 工廠自動化的發展史

20世紀40年代開始, 人們開始使用分散式測量儀表和控制裝置, 進行單參數自動調節, 取代了傳統的手工操作。
50 年代，人們開始把檢測與控制儀表集中在中央控制室, 實行車間集中控制, 一些工廠企業初步實現了檢測儀表化和局部自動化．這一階段, 過程式控制制系統結構絕大多數還是單輸入單輸出系統, 受控變數主要是溫度、壓力、流量和液位四種參數, 控制的目的是保持這些參數的穩定, 消除或減少對生產過程的干擾影響．而過程式控制制系統採用的方法是經典控制理論中的頻率法和軌跡法, 主要解決了單輸入單輸出系統的常值控制和系統綜合控制問題．
60 年代, 工業生產的不斷發展, 工廠自動化程度大大提高。在自動化儀表方面, 開始大量採用單元組合儀表．為了滿足定型、靈活、多功能等要求, 還出現了組裝儀表, 以適應比較復雜的模擬和邏輯規律相結合的控制系統需要．與此同時, 開始採用電子計算機對大型設備, 如大型蒸餾塔、大型軋鋼機等, 進行最優控制, 實現了直接數字控制（DDC）及設定值控制（SPC）。在系統方面,出現了包括反饋和前饋的復合控制系統。在過程式控制制理論方面, 除了仍採用經典控制理論解決實際生產過程中的問題外, 現代控制理論也開始得到應用, 控制系統由單變數系統轉向復雜的多變數系統．在此期間, 工廠企業實現了車間或大型裝置的集中控制．
70—90年代, 現代工業生產的迅猛發展, 自動化儀表與硬體的開發, 微計算機的問世, 使生產過程自動化進入了新的高水平階段。對整個工廠或整個工藝流程的集中控制, 應用計算機系統進行多參數綜合控制, 或者用多台計算機對生產過程進行分級綜合控制和參與經營管理, 是這一階段的主要特徵。在新型自動化技術工具方面, 開始採用微機控制的智能單元組合儀表, 顯示和調節儀表, 以適應各種復雜控制系統的需要．現代控制理論中的狀態反饋、最優控制和自適應控制等設計方法和特殊控制規律, 在過程式控制制中得到了廣泛應用, 自動化技術呈現出一派欣欣向榮的新景象．
進入21世紀以來，「以人為本」、「節能環保」的觀念深入人心，對工廠自動化提出了新的要求。隨著計算機技術、無線技術、現場匯流排技術、工業乙太網技術、IT技術、機器人技術，感測器技術以及安全技術等科學技術的不斷發展與創新，工廠自動化在經歷了單機自動化、車間自動化、全廠集中控制等幾個重要階段之後正向工廠綜合自動化 (又稱全盤自動化)發展，即把過程式控制制．監督控制 、產品設計 、質量監測 、工廠管理等方面融為一體，運用現代控制理論。大系統理論、人工智慧、4C ( Computer 、Commu -Iieation、CRT、Contro1)技術，實現優化控制、分級控制、分散控制、測試自動化、建築物自動化、信息處理與經營決策自動化，以便進一步提高工作效率，保證質量與安全，節約能源和原材料。

8. 簡述自動控制系統發展的四個階段

1、早期控制

早在古代，勞動人民就憑借生產實踐中積累的豐富經驗和對反饋的直觀認識，發明了許多著閃爍控制理論智慧火花的傑作。如果要追溯自動控制技術的發展史，早在兩千年前人類就有了自動控制技術的萌芽。

2、經典控制理論

自動控制理論是與人類社會發展密切聯系的一門學科，是自動控制科學的核心自從19世紀Maxwell對具有調速器的蒸汽發動機系統進行線性常微分方程描述及穩定性分析以來。

經過20世紀初Nyquist，Bode，Harris，Evans，Wienner，Nichols等人的傑出貢獻，終於形成了經典反饋控制理論基礎，並於50年代趨於成熟。

特點是以傳遞函數為數學工具，採用頻域方法，主要研究單輸入單輸出線性定常控制系統的分析與設計，但它存在著一定的局限性，即對多輸入多輸出系統不宜用經典控制理論解決，特別是對非線性時變系統更是無能為力。

3、現代控制理論

隨著20世紀40年代中期計算機的出現及其應用領域的不斷擴展，促進了自動控制理論朝著更為復雜也更為嚴密的方向發展，特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念以及提出的極大值理論的基礎上，在20世紀5060年代開始出現了以狀態空間分析(應用線性代數)為基礎的現代控制理論。

現代控制理論本質上是一種時域法，其研究內容非常廣泛，主要包括三個基本內容：多變數線性系統理論最優控制理論以及最優估計與系統辨識理論現代控制理論從理論上解決了系統的可控性可觀測性穩定性以及許多復雜系統的控制問題。

4、智能控制理論

隨著現代科學技術的迅速發展，生產系統的規模越來越大，形成了復雜的大系統，導致了控制對象控制器以及控制任務和目的的日益復雜化，從而導致現代控制理論的成果很少在實際中得到應用經典控制理論現代控制理論在應用中遇到了不少難題，影響了它們的實際應用，其主要原因有三：

1)精確的數學模型難以獲得此類控制系統的設計和分析都是建立在精確的數學模型的基礎上的，而實際系統由於存在不確定性不完全性模糊性時變性非線性等因素，一般很難獲得精確的數學模型；

2)假設過於苛刻研究這些系統時，人們必須提出一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不符；

3)控制系統過於復雜為了提高控制性能，整個控制系統變得極為復雜，這不僅增加了設備投資，也降低了系統的可靠性

第三代控制理論即智能控制理論就是在這樣的背景下提出來的，它是人工智慧和自動控制交叉的產物，是當今自動控制科學的出路之一。

(8)自動化歷史發展階段擴展閱讀

自動控制系統的未來發展前景：

現代化工廠向規模集約化方向發展時，生產工藝對控制系統的可靠性、運算能力、擴展能力、開放性、操作及監控水平等方面提出了越來越高的要求。

傳統的DCS系統已經不能滿足現代工業自動化控制的設計標准和要求。隨著工業自動化控制理論、計算機技術和現代通信技術的迅速發展，自動控制系統的未來發展方向將向智能化、網路化、全集成自動化等方向發展。

9. 電氣工程與自動化的發展歷史

有史以來，最早認識電的人是希臘學者米利都（Miletus，公元前六世紀），觀察用布摩擦琥珀後，會吸引如羽毛等輕小的東西。但對靜電有系統及科學的研究則是始於17世紀。
⑴17世紀的1600年初英國醫生吉爾伯特（W. Gilbert 1540~1603）所著的書中，對「電」進行了最早的論述，英語「E-lectric」一詞即起源於希臘語「Electrica」和拉丁語「Electrum」。
⑵隨後，英國人格雷（S. Gray,1696~1736）發現了電的導體和絕緣體，法國人杜菲（Charles Fay,1698-1739）可說是當時深入探討靜電現象的第一人，它由眾多的實驗中發現，幾乎所有的物質都可以摩擦生電，並且他更仔細地發現，所產生的電有兩種，帶有異種電者會互相吸引，帶有同種電者會互相排斥。
⑶18世紀美國人富蘭克林（B. Franklin,1760~1790）更是以他著名的「風箏實驗」證明的電在自然界中的存在。
⑷19世紀上半葉，安培發現電流的磁效應、法拉第發現電磁感應定律。19世紀下半葉，電磁理論集大成者麥克斯韋爾的理論為電氣工程奠定了基礎。19世紀末到20世紀初，西方國家的大學陸續設置了電氣工程專業。
⑸1908年，南洋大學堂（交通大學前身）設置了電機專科，這是中國大學最早的電氣工程專業，至今已有近一個世紀。
⑹1920年，東南大學設置了電機工程系。
⑺1932年，清華大學設置了電機系。
(8)1936年，重慶大學成立電機系，成為當時西南地區實力最雄厚的電機系。
⑼1949年後，中國出現了一大批以工科為主的多科性大學，也出現了一批機電學院，這些學院基本上都有電機工程系。
⑽1958年，在北京電力學校基礎上成立了北京電力學院，當時的電力工程系設有「發電廠電力網及電力系統專業」、「高電壓技術專業」等，它們就是現在的「電氣工程及其自動化專業」的前身。兩年後，哈爾濱工業大學的發電教研室部分教師和學生並入北京電力學院，充實了該專業的力量。1961至1962年，哈爾濱工業大學又有發電、高壓和電自三個專業的10名研究生轉入北京電力學院，開啟了研究生培養的先河。
⑾1986年，國務院批准「電力系統及其自動化」為博士學位授權學科。1994年，電力系統及其自動化學科的學術帶頭人楊奇遜教授被遴選為中國工程院首批院士。1995年，華北電力學院「電力系統及其自動化」學科被批准為博士學位授予點，同年華北電力大學成立。
⑿1998年，華北電力大學電力系統及其自動化學科被批准為博士學位授權一級學科。
⒀2002年，「電力系統及其自動化」學科被評為國家級重點學科。2003年，「電力系統及其自動化」學科博士後流動站獲得批准，通過「211工程」驗收。
⒁2004年「高電壓與電磁兼容北京市重點實驗室」掛牌。
⒂2006年「電力系統保護與動態安全監控教育部重點實驗室」正式評審通過。