自动控制理论发展史课件.pptx

1、西安电子科技大学IAEI自动控制理论的发展史自动控制理论的发展史电子工程学院电子工程学院石光明石光明西安电子科技大学IAEI起源 相对论、量子力学以及控制论被认为是相对论、量子力学以及控制论被认为是2020世纪的三项伟大科学成就。世纪的三项伟大科学成就。19481948年美国科学家维纳发表专著提出了控年美国科学家维纳发表专著提出了控制论（制论（CyberneticsCybernetics）。）。19541954年，钱学森在美国出版年，钱学森在美国出版工程控制论工程控制论（Engineering cyberneticsEngineering cybernetics），把控制论），把控制论发展为一

2、门技术科学发展为一门技术科学工程控制论，成为工程控制论，成为推动控制论科学思想的代表人物之一推动控制论科学思想的代表人物之一。西安电子科技大学IAEI发展三阶段 3030年代，年代，波德和奈奎斯特，波德和奈奎斯特，频率特性法，经典频率特性法，经典控制理论，控制理论，研究单因素控制系统，研究单因素控制系统，反馈控制，反馈控制，自动调节器自动调节器 6060年代，贝尔曼和卡尔曼，状态空间法为代表，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

3、大系统，重点大系统理论，研究对象众多因素的大系统，重点是递解控制，核心智能化机器是递解控制，核心智能化机器 控制理论的研究对象是控制理论的研究对象是“控制系统控制系统”，以数学方以数学方法为工具，以工程技术为支持（背景），控制理法为工具，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。论是一门专业性，工程性的技术科学。西安电子科技大学IAEI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布鲁斯(Rosen blueth)(Rosen blueth)每月召集一个谈话会。每月召集一个谈话会。地点：在

4、万德柏厅地点：在万德柏厅(Vanderbilt Hall)(Vanderbilt Hall)，先聚餐，随后是，先聚餐，随后是聚谈。聚谈。出席人：以医生为最多，可是并不限于医生。饭后，由其出席人：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，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。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。不过大多有些参加的人，不能忍受，来一回就不

5、再来了。不过大多数的人，以为这个会很有价值。因为参加的人并不是仅仅数的人，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。其中一个人是温院距离很近，那里的教授也来了好多人。其中一个人是温纳纳(Nobert WienerNobert Wiener)。西安电子科技大学IAEI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。没有共同语言可谈的。但为什么越谈越有兴趣呢？但为什么越谈越有兴趣呢？他们究

6、竟谈些什么大他们究竟谈些什么大家全能欣赏的题目呢？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？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，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是使大家能领悟的，是根据个人的观点所了解的科学方法科学方法。西安电子科技大学IAEI 生物学家的术语，数学家不会理解，但生生物学家的术语，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，理学家的语言，医生不会明了

7、，可是物理可是物理学家所用的方法，医生却有了然的可能。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，但话题却集中在这个谈话会是三十六行，但话题却集中在科学方法上，科学方法上，所以可以说是科学方法谈话所以可以说是科学方法谈话会。会。自动控制的起源（续）西安电子科技大学IAEI 自从莱布尼兹自从莱布尼兹(Leibniz)(Leibniz)而后，世界上再没有统摄而后，世界上再没有统摄整个科学领域的通才。整个科学领域的通才。到了十九世纪，几位大的科学家，也只是称雄一到了十九世纪，几位大的科学家，也只是称雄一面。十九世纪没有出莱布尼兹，而只有出高斯面。十九世纪没有出莱布尼兹，而只有出高斯(G

8、auss)(Gauss)，法拉第，法拉第(Faraday)(Faraday)，达尔文，达尔文(Darwin)(Darwin)这这类大人物，我们把他们名为数学家、类大人物，我们把他们名为数学家、物理学家、物理学家、生物学家等。生物学家等。可是到了二十世纪，配称数学家的也不见了，对可是到了二十世纪，配称数学家的也不见了，对于一位专门的大家，在称呼时必加以限制，如拓于一位专门的大家，在称呼时必加以限制，如拓扑学的数学家；或光学的物理学家等。扑学的数学家；或光学的物理学家等。自动控制的起源（续）Leibniz(1646-1716)最主要的貢獻則是把微最主要的貢獻則是把微分與積分的技巧整理得很清楚，包括

9、微分的分與積分的技巧整理得很清楚，包括微分的四則定理四則定理亦即函數的四則運算與微分運亦即函數的四則運算與微分運算的交換法則；也包括了積分的分部積分技算的交換法則；也包括了積分的分部積分技巧巧它是經由微積分基本定理導得的。它是經由微積分基本定理導得的。微積分經過一段時期的醞釀，終於在微積分經過一段時期的醞釀，終於在 Newton 與與 Leibniz 兩人的手中，成為有系統的學門，所兩人的手中，成為有系統的學門，所以簡單的說法就認定他們兩人是微積分的發明者。以簡單的說法就認定他們兩人是微積分的發明者。西安电子科技大学IAEI自动控制的起源（续）这种过度的分工，是不得不然的，是越演越烈的。这种过

10、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。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，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、第二、甲行所研究出的程序、方法、或设备，可能对或设备，可能对乙行有极大的效用，但乙行常无从利用起，依然是从乙行有极大的效用，但乙行常无从利用起，依然是从头开始

11、。头开始。哈佛医学院的谈话会，正是在这种气候下产生的。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而就由这个会中产生了自动控制自动控制的基本观念。的基本观念。西安电子科技大学IAEI 医生作了报告：有一种病人，坐在椅子上，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。但你如果给他一支与健康的人毫无差别。但你如果给他一支香烟，香烟，他伸手接烟时，总对不准香烟的位他伸手接烟时，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。摇去的运动，而始终接不到香烟。这位病人的肌肉是强壮的，身体是健康的。这位病

12、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。但是却不能有系统的组织他的动作。第一道源泉反馈的观念第一道源泉反馈的观念西安电子科技大学IAEI谈论的启发这个现象很像一个舵手把舵时，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，是因为人所以不能接一支香烟，是因为人的动作是受制于一种信号，的动作是受制于一种信号，而这而这个信号的大小却为正在进行中的个信号的大小却为正在进行中的反应所左右。换句话说，一个原反应所左右。换句话说，一个原因产生一个相应的结果，因产生一个相应的结果，而这个而这个结果又成为一个新的原因刺激到结果又成为

13、一个新的原因刺激到原来的系统上。把随时所产生的原来的系统上。把随时所产生的效果变成了原因的一部分。效果变成了原因的一部分。如果如果把原因结果的相互关系图解出来，把原因结果的相互关系图解出来，如右图如右图 西安电子科技大学IAEI 比如福特比如福特(Ford)(Ford)当年以独特的眼光，给工当年以独特的眼光，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，似乎是成本高，但工人又买汽车坐，汽车汽车销路就大了，汽车的销路一大，成本就减销路就大了，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低了。他这套理论很像反馈的观念的利

14、用 谈论的启发谈论的启发西安电子科技大学IAEI 美国数学家诺伯特美国数学家诺伯特.维纳维纳(Norbert Wiener,(Norbert Wiener,1894-19641894-1964),),19481948年年,把这门学问铸了一个备用的字把这门学问铸了一个备用的字Cybernetics.Cybernetics.确这个确这个字是源于希腊，意思是舵手。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。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，这个字马克士威尔有一篇文章专说控速器，这个字GovernorGovernor是源于是源于拉丁。不论是希腊字，还是拉丁字。拉

15、丁。不论是希腊字，还是拉丁字。有人用在操纵的意义上，有人用在舵向的意义上，有人用在有人用在操纵的意义上，有人用在舵向的意义上，有人用在管理的意义上，有人用在限制的意义上。管理的意义上，有人用在限制的意义上。于是这个意义贯穿了物理、数学、生物、于是这个意义贯穿了物理、数学、生物、经济以及政治等。经济以及政治等。我们把这门学问模糊的译出意义来，我们把这门学问模糊的译出意义来，是是控制论控制论。自动控制的起源（续）西安电子科技大学IAEI控制论发源是否起清华园控制论发源是否起清华园 国内学界存在一种观点，即控制论思想的国内学界存在一种观点，即控制论思想的酝酿始于清华园，其论据是，控制论的创酝酿始于清

16、华园，其论据是，控制论的创始人维纳在其自传中说过始人维纳在其自传中说过 “宁愿选择宁愿选择19351935年中国之行作为创立控制论的起点年中国之行作为创立控制论的起点”.西安电子科技大学IAEI西安电子科技大学IAEI出版发行 美国数学家诺伯特美国数学家诺伯特.维纳维纳(Norbert Wiener,(Norbert Wiener,1984-1964),19481984-1964),1948年年,出版出版控制论控制论 此书的副标题是此书的副标题是“动物和机器中的控制和动物和机器中的控制和通信通信”。西安电子科技大学IAEI 控制论的创立是多学科和多位学者共同推控制论的创立是多学科和多位学者共同

17、推进的结果，与二战的背景，美国当时的技进的结果，与二战的背景，美国当时的技术条件、各门相关的科学理论的成熟与交术条件、各门相关的科学理论的成熟与交融密切相关融密切相关.西安电子科技大学IAEI扭转一个学科的命运 但维纳的但维纳的控制论控制论发表后，在哲学界曾引起轩发表后，在哲学界曾引起轩然大波。此书的副标题是然大波。此书的副标题是“动物和机器中的控制动物和机器中的控制和通信和通信”。人也是动物，把人和机器并列，甚至人也是动物，把人和机器并列，甚至等同起来，有亵渎人类尊严之嫌，所以惹怒了不等同起来，有亵渎人类尊严之嫌，所以惹怒了不少哲学家。少哲学家。前苏联的哲学界首先发起攻击，称控制论是一种前苏

18、联的哲学界首先发起攻击，称控制论是一种反动的伪科学，是现代机械论的一种新形式。还反动的伪科学，是现代机械论的一种新形式。还有更严重的批评说，控制论是为帝国主义服务的有更严重的批评说，控制论是为帝国主义服务的战争工具等。这位科学家在前苏联和东欧被视为战争工具等。这位科学家在前苏联和东欧被视为反动的伪科学家和帝国主义的帮凶。反动的伪科学家和帝国主义的帮凶。西安电子科技大学IAEI钱学森钱学森-扭转一个学科的命运扭转一个学科的命运 19541954年，钱学森在美国出版年，钱学森在美国出版工程控制论工程控制论（Engineering cyberneticsEngineering cybernetics

19、），把控制论发展），把控制论发展为一门技术科学为一门技术科学工程控制论，成为推动控制论工程控制论，成为推动控制论科学思想的代表人物之一。科学思想的代表人物之一。工程控制论工程控制论第一版是英文版，于第一版是英文版，于19541954年在美年在美国出版。当时钱学森在加州理工学院担任教授，国出版。当时钱学森在加州理工学院担任教授，也是喷气推进实验室（也是喷气推进实验室（JPLJPL，如书中扉页所写，当，如书中扉页所写，当时称为时称为“Jet Propulsion CenterJet Propulsion Center”）的负责人。）的负责人。那段时期钱学森在美国受到迫害，被迫离开了国那段时期钱学森

20、在美国受到迫害，被迫离开了国防尖端技术的研究，受困达防尖端技术的研究，受困达5 5年之久。在困境中，年之久。在困境中，他转向了工程控制论的研究，并出版了此书。中他转向了工程控制论的研究，并出版了此书。中文版是在文版是在1958 1958 年出版的年出版的.西安电子科技大学IAEI工程控制论工程控制论出版出版 1954 1954 年年工程控制论工程控制论出版，并迅速地被译成德、出版，并迅速地被译成德、俄、中文版。书中系统地揭示了控制论对自动化、俄、中文版。书中系统地揭示了控制论对自动化、航空、航天、电子、通信等科学技术的意义和深航空、航天、电子、通信等科学技术的意义和深远影响，写的全是技术科学，

21、并未触及到人类这远影响，写的全是技术科学，并未触及到人类这种动物的尊严。包括前苏联在内的世界各国科学种动物的尊严。包括前苏联在内的世界各国科学界立即接受了这一新学科，从而吸引了大批数学界立即接受了这一新学科，从而吸引了大批数学家、工程技术学家从事控制论的研究，推动了五家、工程技术学家从事控制论的研究，推动了五六十年代该学科发展的高潮。六十年代该学科发展的高潮。在这种形势下，原持批判态度的哲学家们只好放在这种形势下，原持批判态度的哲学家们只好放下武器，悄悄修改了各辞书中的词条，肯定控制下武器，悄悄修改了各辞书中的词条，肯定控制论是一门论是一门“研究信息和控制一般规律的新兴科研究信息和控制一般规律

22、的新兴科学学”。西安电子科技大学IAEI影响许多人改变专业影响许多人改变专业 戴汝为院士便是其中之一。戴院士是在戴汝为院士便是其中之一。戴院士是在1951 1951 年考入年考入清华大学的数学系，经过清华大学的数学系，经过19521952年的院系调整，于年的院系调整，于19551955年在北大的数学力学系毕业，毕业之后被分配年在北大的数学力学系毕业，毕业之后被分配到了力学所。所里给每个大学生安排一个导师，由到了力学所。所里给每个大学生安排一个导师，由于戴院士要整理于戴院士要整理工程控制论工程控制论的笔记，所以就跟的笔记，所以就跟着钱老。正因为当时做的一系列与着钱老。正因为当时做的一系列与工程控

23、制论工程控制论相关的工作，戴院士后来就进了自动化所，直到现相关的工作，戴院士后来就进了自动化所，直到现在。许多人认识戴院士，也是因为在。许多人认识戴院士，也是因为工程控制论工程控制论中文译本的出版。中文译本的出版。西北工业大学校长戴冠中教授和总装部科学技术委西北工业大学校长戴冠中教授和总装部科学技术委员会主任、前国防科技大学校长郭桂蓉中将，也都员会主任、前国防科技大学校长郭桂蓉中将，也都是受了是受了工程控制论工程控制论的影响，改变了他们最初的的影响，改变了他们最初的专业。专业。西安电子科技大学IAEI控制论与自动控制理论 控制论是控制论是2020世纪中期的科学进步、技术进步和社世纪中期的科学进

24、步、技术进步和社会进步的结果，它是在哲学，数学，生物科学，会进步的结果，它是在哲学，数学，生物科学，技术科学，社会科学基础上产生技术科学，社会科学基础上产生 控制论是一般的控制理论，控制论的原理和方法控制论是一般的控制理论，控制论的原理和方法被运用于工程技术领域形成的工程控制论，通常被运用于工程技术领域形成的工程控制论，通常被理解为自动控制理论。被理解为自动控制理论。控制理论通常指自动控制理论，控制理论既可以控制理论通常指自动控制理论，控制理论既可以指控制论以前的伺服机构理论，也可以指控制论指控制论以前的伺服机构理论，也可以指控制论以后的工程控制论。以后的工程控制论。西安电子科技大学IAEI

25、中国人对控制论的贡献却无可争议，并还在继续。李郁荣中国人对控制论的贡献却无可争议，并还在继续。李郁荣由于受抗日战争爆发的影响，家产和图书资料尽失，由于受抗日战争爆发的影响，家产和图书资料尽失，19411941年在维纳帮助下准备赴美，又遭太平洋战争爆发，只好滞年在维纳帮助下准备赴美，又遭太平洋战争爆发，只好滞留于上海数年，留于上海数年，19461946年得以重返麻省理工学院，继续与维年得以重返麻省理工学院，继续与维纳合作，后来一直同其加拿大妻子留居美国。纳合作，后来一直同其加拿大妻子留居美国。因为深刻理解维纳的思想实质，他很快设计出一种效果良因为深刻理解维纳的思想实质，他很快设计出一种效果良好的

26、最优滤波器，并与人合作大大改进检测和分析周期信好的最优滤波器，并与人合作大大改进检测和分析周期信号的装置号的装置 自相关器自相关器 维纳等用于研究大脑生理结构时维纳等用于研究大脑生理结构时使用的主要工具。使用的主要工具。不仅如此，他还参与完善了经典控制论的频域方法不仅如此，他还参与完善了经典控制论的频域方法 主要主要以频率为变量，以传递函数为数学工具。李郁荣在麻省理以频率为变量，以传递函数为数学工具。李郁荣在麻省理工学院开设的关于滤波器及其类似装置的新设计方法一门工学院开设的关于滤波器及其类似装置的新设计方法一门课程，被维纳认为是控制论的基础之一。课程，被维纳认为是控制论的基础之一。维纳由衷地

27、称赞道维纳由衷地称赞道:“他培养了一整代年轻的电气工程师，他培养了一整代年轻的电气工程师，他们沿着统计路线进行研究，并把我的观点用作为处理种他们沿着统计路线进行研究，并把我的观点用作为处理种种通讯问题的一种习惯方法。种通讯问题的一种习惯方法。正是由于李郁荣的重新加盟，正是由于李郁荣的重新加盟，使得维纳精神上使得维纳精神上“大为振奋大为振奋”，继续深人研究包含伺服机，继续深人研究包含伺服机构的控制论的整体问题。构的控制论的整体问题。控制论与中国人控制论与中国人西安电子科技大学IAEI 在维纳思考整理一系列工作，写作出版在维纳思考整理一系列工作，写作出版控制论控制论的前后几年，中国正进行着社会革命

28、的巨变，海的前后几年，中国正进行着社会革命的巨变，海外人士没能及时将这一理论思潮传播至中国。因外人士没能及时将这一理论思潮传播至中国。因此，在此，在2020世纪世纪5050年代中期以前，即从年代中期以前，即从19481948年至年至19531953年期间，国内学界还来不及对这一理论有所年期间，国内学界还来不及对这一理论有所了解和反应，以至对这一理论的最初介绍来自苏了解和反应，以至对这一理论的最初介绍来自苏联。尽管这是一个遗憾，然而还有庆幸的地方联。尽管这是一个遗憾，然而还有庆幸的地方:就就在维纳和李郁荣供职的麻省理工学院校园，还有在维纳和李郁荣供职的麻省理工学院校园，还有另一位极为优秀的华人天

29、才科学家也正在勤奋地另一位极为优秀的华人天才科学家也正在勤奋地工作，他在以后的几年内的一项研究将大大推进工作，他在以后的几年内的一项研究将大大推进维纳的事业，这就是后来成为工程控制论创立人维纳的事业，这就是后来成为工程控制论创立人的钱学森。的钱学森。控制论与中国人控制论与中国人西安电子科技大学IAEI控制论在中国的传播 新中国成立后，百废待兴，科技领域也处新中国成立后，百废待兴，科技领域也处于恢复和重新规划的阶段。当时所有新建于恢复和重新规划的阶段。当时所有新建立的社会主义国家的领导都公认苏联立的社会主义国家的领导都公认苏联“老老大哥大哥”已有已有3030多年社会主义革命和建设的多年社会主义革

30、命和建设的经验经验“学习苏联学习苏联”成为这些国家工作的指成为这些国家工作的指导方针。中国也不例外，毛泽东在导方针。中国也不例外，毛泽东在19491949年年就提出要向苏联就提出要向苏联“一边倒一边倒”。西安电子科技大学IAEI控制论在中国的传播 19491949年中国科学院组建成立，至年中国科学院组建成立，至19551955年中年中国科学院学部成立，确立了中国科学院作国科学院学部成立，确立了中国科学院作为国家最高学术机构和科学研究中心的地为国家最高学术机构和科学研究中心的地位。位。19501950年年科学通报科学通报创刊，这份期刊创刊，这份期刊注重国际学术动态，特别是对苏联和东欧注重国际学术

31、动态，特别是对苏联和东欧的学术成果的介绍。的学术成果的介绍。西安电子科技大学IAEI 19561956年国家规划要在科学院新建立四个研年国家规划要在科学院新建立四个研究所，有计算机所、电子所、半导体所、究所，有计算机所、电子所、半导体所、自动化所。钱老参加了整体规划的综合组。自动化所。钱老参加了整体规划的综合组。由于当时的国际形势，成立自动化所在很由于当时的国际形势，成立自动化所在很大程度上还是军事方面的意义。后来一做大程度上还是军事方面的意义。后来一做规划，又请了一些苏联的专家，结果是把规划，又请了一些苏联的专家，结果是把“自动化自动化”的定位在了的定位在了“工业自动化工业自动化”上上。控制

32、论在中国的传播控制论在中国的传播西安电子科技大学IAEI控制论在中国的传播控制论在中国的传播 到现在到现在,自动化有关的研究机构越来越细分，自动化有关的研究机构越来越细分，如机械工业自动化所、冶金自动化所等。如机械工业自动化所、冶金自动化所等。自动化学会挂靠在自动化所，所作的工作自动化学会挂靠在自动化所，所作的工作是研究自动化还有什么发展余地，像是模是研究自动化还有什么发展余地，像是模式识别。式识别。西安电子科技大学IAEI 20 20 世世 纪纪 5050年代初，苏联对控制论一开始持反对立场，年代初，苏联对控制论一开始持反对立场，主要原因是主要原因是:其一，控制论在哲学理念上被认为是资本主义

33、的，对辩证其一，控制论在哲学理念上被认为是资本主义的，对辩证唯物论是一种反叛和威胁。唯物论是一种反叛和威胁。其二，在冷战的国际形势下，两大阵营都不愿轻易接受对其二，在冷战的国际形势下，两大阵营都不愿轻易接受对方的任何思想体系，尤其在李森科式的方的任何思想体系，尤其在李森科式的“政治挂帅政治挂帅”的苏的苏联学术体制内，笼罩着对西方科学的敌视态度。联学术体制内，笼罩着对西方科学的敌视态度。其三，当时苏联科学界在自动控制技术、预测等领域有着其三，当时苏联科学界在自动控制技术、预测等领域有着极强的研究实力，理论上也有世界性的成果，如巴甫洛夫极强的研究实力，理论上也有世界性的成果，如巴甫洛夫(Pavlo

34、v,1849-1936)(Pavlov,1849-1936)的条件反射理论、柯尔莫戈洛夫的条件反射理论、柯尔莫戈洛夫(Kolmogorov,1903-1987)(Kolmogorov,1903-1987)的统计预测理论，以及李亚普诺的统计预测理论，以及李亚普诺夫夫(Liapunov,1911-1973)(Liapunov,1911-1973)的微分方程稳定性研究等，这的微分方程稳定性研究等，这些也都是控制论涉足的领域。些也都是控制论涉足的领域。控制论在中国的传播控制论在中国的传播西安电子科技大学IAEI 苏联三位重量级科学家索保列夫苏联三位重量级科学家索保列夫(Sergei(Sergei So

35、bolev,1 908-1989)Sobolev,1 908-1989)、哲托夫、哲托夫(AnatoliiIv(AnatoliiIv anovichK itov)anovichK itov)、李亚普诺夫联合发表的文章，、李亚普诺夫联合发表的文章，其中就控制论的科学意义、电子计算机与神经系其中就控制论的科学意义、电子计算机与神经系统、控制论的实用意义三部分，对控制论进行了统、控制论的实用意义三部分，对控制论进行了深刻的阐述。文章指出深刻的阐述。文章指出:“我们的一些哲学家犯了我们的一些哲学家犯了一个严重的错误一个严重的错误:他们没有分析清楚问题的本质，他们没有分析清楚问题的本质，就去否定这一新的

36、科学方向的意义就去否定这一新的科学方向的意义 ”。这两篇对控制论予以正面肯定和介绍的文章在苏这两篇对控制论予以正面肯定和介绍的文章在苏联引起了巨大反响，成为苏联学界转变对控制论联引起了巨大反响，成为苏联学界转变对控制论看法的标志性文献。看法的标志性文献。控制论在中国的传播控制论在中国的传播西安电子科技大学IAEI 控制论概念传人我国，它首先来源于苏联，控制论概念传人我国，它首先来源于苏联，由于国内很快确定了其汉译名，为日后该由于国内很快确定了其汉译名，为日后该学科在我国的发展奠定了基础。自此，国学科在我国的发展奠定了基础。自此，国内开始关注控制论的译介工作，在科学哲内开始关注控制论的译介工作，

37、在科学哲学、方法论层面上也逐步展开了学习和研学、方法论层面上也逐步展开了学习和研究。可以说，究。可以说，19551955年是控制论思想在我国年是控制论思想在我国生根的一年，而同年生根的一年，而同年工程控制论工程控制论的著的著者钱学森先生归国，注定对国内控制论研者钱学森先生归国，注定对国内控制论研究与理论发展起到关键作用。究与理论发展起到关键作用。控制论在中国的传播控制论在中国的传播西安电子科技大学IAEI第二道源泉模拟的观念第二道源泉模拟的观念 战时的麻省理工学院，是一个研究中心。不但英国来了好战时的麻省理工学院，是一个研究中心。不但英国来了好多科学家，就是美国好多名大学的科学家也征召到这里。

38、多科学家，就是美国好多名大学的科学家也征召到这里。麻省的剑桥成了一个大熔炉，关心的事务很多，但最重要麻省的剑桥成了一个大熔炉，关心的事务很多，但最重要的还是这些科学家的大集会。的还是这些科学家的大集会。这时英国的受击一天比一天加厉，这时英国的受击一天比一天加厉，高射炮火的研究一天高射炮火的研究一天比一天重要，而反馈观念，就在工程上、科学上的各部门比一天重要，而反馈观念，就在工程上、科学上的各部门在传播。在传播。由雷达侦察飞机，到高射炮自动开火，是一个有反馈观念由雷达侦察飞机，到高射炮自动开火，是一个有反馈观念自动控制过程。自动控制过程。可是这个系统所涉及的部门，可是这个系统所涉及的部门，却不是

39、单纯的一件东西，却不是单纯的一件东西，有机械、电机、流控、气控各种形式的信号的流动。如何有机械、电机、流控、气控各种形式的信号的流动。如何研究这些信号，不是一个性质上的问题，研究这些信号，不是一个性质上的问题，而是一个数量而是一个数量上的问题。上的问题。于是模拟的观念加强起来。于是模拟的观念加强起来。西安电子科技大学IAEI什么是模拟的观念呢什么是模拟的观念呢?我们在讲力学时，总讲牛顿第二定律：所加于物体的力与我们在讲力学时，总讲牛顿第二定律：所加于物体的力与物体所产生的加速度成比例。这个比例常数是该物的质量。物体所产生的加速度成比例。这个比例常数是该物的质量。换句话说，如果加速度小，就表示质

40、量大，如果加速大，换句话说，如果加速度小，就表示质量大，如果加速大，就表示质量小。我们又把质量的这种特殊牲质叫做惯性。就表示质量小。我们又把质量的这种特殊牲质叫做惯性。在讲电学时，我们又遇到一个定律叫做法拉第定律，所加在讲电学时，我们又遇到一个定律叫做法拉第定律，所加于线圈的电压与线圈所产生的电流之变率成比例，于线圈的电压与线圈所产生的电流之变率成比例，我们我们把这个比例常数叫电感。电感有时候我们称为线圈的惰性。把这个比例常数叫电感。电感有时候我们称为线圈的惰性。在学电学时，总是觉得这是一个很难理解的现象。于是我在学电学时，总是觉得这是一个很难理解的现象。于是我们就想，线圈对电压的阻挠，正相当

41、于质量对力的阻挠一们就想，线圈对电压的阻挠，正相当于质量对力的阻挠一样。样。西安电子科技大学IAEI模拟的例子一个一个RLCRLC线圈如右图：线圈如右图：如列出它的如列出它的微分方程式来，应是微分方程式来，应是现在有一机械系统，我们如果列出它现在有一机械系统，我们如果列出它的微分方程式来应是的微分方程式来应是西安电子科技大学IAEI模拟系统 一个是电系统，一个是机械系统，所用的定律全一个是电系统，一个是机械系统，所用的定律全不相干，可是列出的式子却极相像。我们如想知不相干，可是列出的式子却极相像。我们如想知道这个机械系统运动的情况，道这个机械系统运动的情况，可以由线路上面电可以由线路上面电流运

42、动的情况而领悟出来。流运动的情况而领悟出来。我们把这个电的线路叫做这个机械系统的仿真，我们把这个电的线路叫做这个机械系统的仿真，而这机械系统叫做该线路的模拟。而这机械系统叫做该线路的模拟。一个电机工程师可以对机械全不在行，一个电机工程师可以对机械全不在行，但当他知但当他知道了质量相当于电感，摩擦相当于电阻，弹性相道了质量相当于电感，摩擦相当于电阻，弹性相当于电容时，他立刻由线路上电流所应有的行为，当于电容时，他立刻由线路上电流所应有的行为，领悟到这个机械系统应有的速度的情况。领悟到这个机械系统应有的速度的情况。西安电子科技大学IAEI第三道源泉数字计算器第三道源泉数字计算器 一九四三年，费城的

43、宾夕法尼亚大学有一一九四三年，费城的宾夕法尼亚大学有一个二十四岁的助教，叫做艾克特个二十四岁的助教，叫做艾克特(Eckert)(Eckert)，另外还有一个顾问叫做毛士莱另外还有一个顾问叫做毛士莱(Manchly)(Manchly)，他们领导着十二位科学家，作了他们领导着十二位科学家，作了200,000200,000工工时，完成了世界第一架数字电子计算器。时，完成了世界第一架数字电子计算器。这个计算器的能力相当于这个计算器的能力相当于5,0005,000人的计算能人的计算能力。桌用计算器要作二十个钟头的题目，力。桌用计算器要作二十个钟头的题目，这个计算器作十秒就完成了。这个计算器作十秒就完成了

44、。西安电子科技大学IAEI第一台电子计算机第一台电子计算机 多大呢？三十呎宽五十呎长屋子才能放下多大呢？三十呎宽五十呎长屋子才能放下这个计算器。这个计算器。多重呢？三十吨。多重呢？三十吨。用多少电呢？相当于一个大广播电台。用多少电呢？相当于一个大广播电台。它的名字叫做它的名字叫做ENIAC(Electronic ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)Numerical Integrator and Computer)。西安电子科技大学IAEI自动控制中的新部件自动控制中的新部件 在自动控制学中，加入一个新的生力军，在自动控制学中，

45、加入一个新的生力军，数字计算器也成为一个组件了。数字计算器也成为一个组件了。西安电子科技大学IAEI由自控机构到自控观点由自控机构到自控观点 按照史实说，自动控制应该由瓦特时代的按照史实说，自动控制应该由瓦特时代的蒸汽机上的控速器说起，应该由马克士威蒸汽机上的控速器说起，应该由马克士威尔的对控速器的分析算起。尔的对控速器的分析算起。我们可以说这我们可以说这是把自动控制当成一个机件来看待的时代。是把自动控制当成一个机件来看待的时代。到了二次大战期间，由控制炮位，到控制到了二次大战期间，由控制炮位，到控制飞机，到控制航舰等，可以说把自动控制飞机，到控制航舰等，可以说把自动控制当成一套机构来看待的时

46、代。当成一套机构来看待的时代。西安电子科技大学IAEI自控系统例子如转动把手如转动把手R R成一新的角度，成一新的角度，Q Q接触点即向上移，于是接触点即向上移，于是P P与与Q Q间发生电位差，差值是间发生电位差，差值是e e，作，作用在放大器用在放大器A A上，上，由由A A产生的产生的电压，影响发电机电压，影响发电机G G，于是电，于是电动机受影响而转动，电动机动机受影响而转动，电动机的负荷，即炮身，即跟着转的负荷，即炮身，即跟着转动。炮自转动时动。炮自转动时P P点也上行，点也上行，终于终于PQPQ电位又复相等，电位电位又复相等，电位差差e e等于零，一切都不再动了。等于零，一切都不再

47、动了。西安电子科技大学IAEI自控系统例子 这是一套机构，而是自动的连带作用。西安电子科技大学IAEI 国内自动控制理论的代表人物国内自动控制理论的代表人物西安电子科技大学IAEI钱学森钱学森 钱学森（钱学森（1911.12.11-2009.10.311911.12.11-2009.10.31）。）。应用力学、航天技术和系统工程科学家。应用力学、航天技术和系统工程科学家。生于上海市，原籍浙江省杭州市。生于上海市，原籍浙江省杭州市。19341934年毕业于上海交通大学。年毕业于上海交通大学。19361936年在美国年在美国麻省理工学院获硕士学位。麻省理工学院获硕士学位。19381938年获加年获

48、加州理工大学博士学位。州理工大学博士学位。19551955年回国。曾年回国。曾任中国力学学会、中国自动化学会、中任中国力学学会、中国自动化学会、中国系统工程学会、中国宇航学会理事长、国系统工程学会、中国宇航学会理事长、名誉理事长等职。现任国防科学技术工名誉理事长等职。现任国防科学技术工业委员会研究员。业委员会研究员。西安电子科技大学IAEI钱学森院士钱学森院士 早年在应用力学和火箭、导弹技术的许多领域都做过开创早年在应用力学和火箭、导弹技术的许多领域都做过开创性的工作。独立研究以及和冯性的工作。独立研究以及和冯.卡门合作研究提出的许多卡门合作研究提出的许多理论，为应用力学、航空工程和火箭导弹技

49、术的发展奠定理论，为应用力学、航空工程和火箭导弹技术的发展奠定了基础。回国后长期担任火箭、导弹和卫星研制的技术领了基础。回国后长期担任火箭、导弹和卫星研制的技术领导职务，为创建和发展我国的导弹、航天事业作出了杰出导职务，为创建和发展我国的导弹、航天事业作出了杰出贡献。在工程控制论、系统工程和系统科学、思维科学和贡献。在工程控制论、系统工程和系统科学、思维科学和人体科学以及马克思主义哲学等许多理论领域都进行过创人体科学以及马克思主义哲学等许多理论领域都进行过创造性研究，作出了重大贡献。造性研究，作出了重大贡献。19561956年获中国科学院自然科年获中国科学院自然科学奖一等奖，学奖一等奖，198

50、51985年获国家科技进步奖特等奖，年获国家科技进步奖特等奖，19911991年被年被国务院、中央军委授予国务院、中央军委授予“国家杰出贡献科学家国家杰出贡献科学家”荣誉称号荣誉称号和一级英模奖章。中国科学院院士。和一级英模奖章。中国科学院院士。19941994年当选为中国工年当选为中国工程院院士。程院院士。西安电子科技大学IAEI宋 健 所属领域：运动控制所属领域：运动控制 ,个人简介：（个人简介：（1931.12-1931.12-）两院院士，博两院院士，博士，控制理论、航空航天技术、应用数学、士，控制理论、航空航天技术、应用数学、人口控制专家，现任中国工程院院长。人口控制专家，现任中国工程