自动控制原理电子教案李洪波

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1、一、课题：&1.1自动控制理论的发展史及内容二、教学目的知识：掌握什么是自动控制，自动控制控制原理的发展史和主要内容技能：通过学习口动控制原理的发展进程了解本课程主耍的任务三、教学重点自动控制原理的主要内容四、教学难点本课程的任务五、教学方法：讲授法六、教具教案、粉笔等七、时间分配课题引入10分钟讲授85分钟作业布置5分钟八、作业布置九、审批十、教学内容1、组织教学2、导入新课3、疑点讲解&1.1自动控制理论的发展史及内容一提到自动化很多人就会问自动化是什么？所谓自动化就是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义的讲，自动化还包括模拟或再现人的自能活动

2、。自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出來，而且能扩展、放大人的功能和创新的功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。在我国的古代，很多的能工巧匠就发明了许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。其中比较著名的就有以下几种：（1）指南车指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合齿轮系装置的车辆。指南车是一种马拉的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。《宋史・舆服志》屮对

3、指南车的构造和各齿轮大小和齿轮数都有详细的记载。（2）铜壶滴漏即漏壶，中国古代的自动计时装置，乂称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周记》。这种计时装置最初只有两个壶，由壶上滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（时间）。（3）饮酒速度的自动调节宋朝仇士良著的《岭外代答》（公元1178）蹭记载中国南方和西南方部落村民的一种习俗，就是常用长0.6米以上的饮酒管饮酒。在这种竹制饮酒管中有一条银制小鱼，作为可动的开关（即浮子式阀门）。这种阀门可用来保持均匀的饮酒速度。（4）记里鼓车中国古代有能自报行车里程的车制，是东汉以后出现的，由汉代改装而成，车中装设具有减速作用的传动齿轮和凸轮、杠杆等

4、机构。车行一里，车上木人受凸轮牵动，由绳索拉起木人右臂击鼓一次，以表示车的里程。（5）漏水转浑天仪公元2世纪，中国东汉的天文学家张衡创制的一种天文表演仪器。它是一种用漏水推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真。（6）候风地动仪公元132年东汉张衡发明的一种观察地震的自动检测仪器，它的工作原理涉及到检测地震信号的大小和方向。（7）水运仪象台北宋哲宗元祐三年，苏颂、韩公廉等人制成的水力天文装置。它既能演示或能观测天象，又能计时及报吋。中国占代人民在原始的自动装置的创造和发明上作出了辉煌的成就，也为后来自动化的发展奠定了基础。自动化的发展在世界的其他地方也有很大的

5、发展。公元一世纪古埃及和希腊的发明家页创造了教堂庙门自动开启、铜祭司自动洒圣水、投币式圣水箱等自动装置。17世纪以來，随着生产的发展，在欧洲的一些国家相继出现了多种自动装置，其屮比较典型的有：法国物理学家B.帕斯卡在公元1642年发明的加法器;荷兰机械师C.惠更斯于公元1657年发明的钟表；英国机械师E.李在公元1745年发明带有风向控制的风磨；俄国机械师H.波尔祖诺夫于公元1765年发明了蒸气锅炉水位保持恒定用的浮子式阀i1水位调节器。18世纪末至20世纪30年代自动化技术形成，由于笫一次工业革命的需要，自动化调节有了更广泛的应用。公元1968年法国工程师J.法尔科发明反馈调节器；到

6、了20世纪20~30年代，美国开始釆用PID调节器。这是一种模拟式调节器，现在还在许多工厂中采用。随着自动化装置的广泛应用，就暴露了许许多多的问题，许多人就对口动调节系统的稳定性提出了质疑。自动调节器和控制对象组成自动调节系统。有许多科学家对自动调节系统从理论上加以研究。公元1868年英国物理学家J.麦克斯韦尔用微分方程描述并总结了调节器的理论。公元1876年俄国机械学家H.A.维什捏格拉茨基进一步总结了调节其理论，归结为只要研究描述自动调节系统的线性其次微分方程的通解。公元1877年英国数学家E.劳思、1895年德国数学家儿胡尔维茨提出代数稳定判据，沿用到现在。公元1892年俄国数学

7、家A.李雅普诺夫提出稳定性的严格数学定义并发表了专著。他的稳定性理论至今还是硏究分析线性和非线性系统稳定性的重要方法。20世纪40〜50年代局部白动化时期，第二次世界大战期间，为了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题，各国科学家设计出各种精密的制动调节装置开创可防空火力系统和控制这一新的科学领域。与此同时，在工业上己广泛应用PID调节器，并用电子模拟计算机來设计自动控制系统。20世纪50年代研制出了电动单元组合仪表，这些为工业自动化