声明：，，，。概况

　　广义的主动化，是指在人类的出产、日子和办理的悉数进程中，经过选用必定的技能设备和战略，使得仅用较少的人工干预乃至做到没有人工干预，就能使体系到达预期意图的进程，然后削减和减轻了人的膂力和脑力劳作，前进了作业效率、效益和效果。由此可见，主动化触及到人类活动的简直悉数范畴，因此，主动化是人类自古以来永无止境的希望和寻求方针。

　　自古以来，人类就有发明主动设备以减轻或替代人劳作的主意。主动化技能的产生和开展阅历了绵长的前史进程。古代我国的铜壶滴漏（简称漏壶）、指南车以及17世纪欧洲呈现的挂钟和风磨操控设备，尽管都是毫无联络的发明，但对主动化技能的构成却起到了先导效果。

　　社会的需求是主动化技能开展的动力。主动化技能是严密围绕着出产、军事设备的操控以及航空航天工业的需求而构成和开展起来的。1788年，J.瓦特为了处理工业出产中提出的蒸汽机的速度操控问题，把离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速调理体系，使蒸汽机变为既安全又有用的动力设备。瓦特的这项发明创始了主动调理设备的研讨和运用。在处理随之呈现的主动调理设备的安稳性的进程中，数学家提出了断定体系安稳性的判据，堆集了规划和运用主动调理器的经历。

　　20世纪40时代是主动化技能和理论构成的关键时期，一批科学家为了处理军事上提出的火炮操控、鱼雷导航、飞机导航等技能问题，逐步构成了以剖析和规划单变量操控体系为首要内容的经典操控理论与办法。机械、电气和电子技能的开展为出产主动化供给了技能手法。1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德首要提出用主动化一词来描绘出产进程的主动操作。1947年树立榜首个出产主动化研讨部分。1952年J.迪博尔德榜首本以主动化命名的《主动化》一书出书,他以为“主动化是剖析、安排和操控出产进程的手法“。实践上,主动化是将主动操控用于出产进程的效果。50时代今后，主动操控作为前进出产率的一种重要手法开端推行运用。它在机械制作中的运用构成了机械制作主动化；在石油、化工、冶金等连续出产进程中运用，对大规模的出产设备进行操控和办理，构成了进程主动化。电子核算机的推行和运用，使主动操控与信息处理相结合，呈现了事务办理主动化。

　　50时代末到60时代初，很多的工程实践，尤其是航天技能的开展，触及很多的多输入多输出体系的最优操控问题，用经典的操控理论已难于处理，所以产生了以极大值原理、动态规划和状况空间法等为中心的现代操控理论。现代操控理论供给了满意发射榜首颗人造卫星的操控手法，确保了这今后的若干空间方案（如导弹的制导、航天器的操控）的施行。操控作业者从曩昔那种只依据传递函数来考虑操控体系的输入输出联络，过渡到用状况空间法来考虑体系内部结构，是操控作业者对操控体系规则知道的一个腾跃。

　　60时代中期今后，现代操控理论在主动化中的运用，特别是在航空航天范畴的运用。产生一些新的操控办法和结构,如自习惯和随机操控、体系辨识、微分对策、散布参数体系等。与此同时，形式辨认和人工智能也开展起来，呈现了智能机器人和专家体系。现代操控理论和电子核算机在工业出产中的运用，使出产进程操控和办理向归纳最优化开展。

　　70时代中期，主动化的运用开端面向大规模、杂乱的体系，如大型电力体系、交通运输体系、钢铁联合企业、国民经济体系等，它不只需求对现有体系进行最优操控和办理，并且还要对未来体系进行最优谋划和规划，运用现代操控理论办法已不能获得应有的成效，所以呈现了大体系理论与办法。80时代初，跟着核算机网络的敏捷开展，办理主动化获得较大前进，呈现了办理信息体系、办公主动化、决议计划支持体系。与此同时，人类开端归纳运用传感技能、通讯技能、核算机、体系操控和人工智能等新技能和新办法来处理所面对的工厂主动化、办公主动化、医疗主动化、农业主动化以及各种杂乱的社会经济问题。研发出柔性制作体系、决议计划支持体系、智能机器人和专家体系等高档主动化体系。

　　主动化技能的开展前史是一部人类以自己的聪明才智延伸和扩展器官功用的前史，主动化是现代科学技能和现代工业的结晶，它的开展充分体现了科学技能的归纳效果。

　　古代人类在长时刻出产和日子中，为了减轻自己的劳作，逐步产生运用天然界动力替代人力畜力，以及用主动设备替代人的部分烦难的脑力活动的希望，经过绵长岁月的探究，他们互不相关地造出一些原始的主动设备。

　　古代主动设备公元前14～前11世纪，我国、埃及和巴比伦呈现了主动计时设备──漏壶，为人类研发和运用主动设备之始。我国的漏壶开端运用泄水型漏壶,后来选用受水型漏壶，经过不断改进，又开展成三级漏壶。1135年，我国的燕肃在一种名叫莲化漏的三级漏壶中选用了主动设备调理液位。在我国的三国时期，运用了主动指向的指南车，据剖析这是运用开环或闭环原理制成的主动设备。

　　公元 1世纪古埃及和希腊的发明家也发明晰一些机器人或机器动物来习惯其时宗教活动的需求。如教堂庙门主动敞开、铜祭司主动洒圣水、投币式圣水箱和教堂门口主动鸣叫的青铜小鸟等主动设备。

　　我国地舆学家张衡（公元 78～139）从前发明晰对天体运转状况主动仿真的漏水转浑天仪和主动检测地震预兆的候风地动仪。1086～1092年我国苏颂等人把浑仪（地舆观测仪器）、浑象（地舆扮演仪器）和主动计时设备结合在一起建成了水运仪象台。

　　近代主动设备17世纪以来，跟着出产的开展，在欧洲的一些国家相继呈现了多种主动设备，其间比较典型的有：法国物理学家B.帕斯卡在1642年发明能主动进位的加法器;荷兰机械师C.惠更斯于1657年发明挂钟,提出钟摆理论,运用锥形摆作调速器;英国机械师E.李1745年发明带有风向操控的风磨，运用尾翼来使主翼对准风向；俄国机械师И.И.波尔祖诺夫1765年发明浮子阀门式水位调理器，用于蒸汽锅炉水位的主动操控。

　　1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器（又称飞球调速器），并把它与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环主动操控体系（见图）。瓦特的这项发明创始了近代主动调理设备运用的新纪元，对榜首次工业革命及后来操控理论的开展有重要影响。

　　主动调理器的广泛运用在这一时期中，因为榜首次工业革命的需求，人们开端选用主动调理设备，来抵挡工业出产中提出的操控问题。这些调理器都是一些盯梢给定值的设备，使一些物理量保持在给定值邻近。主动调理器运用标志着主动化技能进入新的前史时期。

　　1854年俄国机械学家和电工学家К．И．康斯坦丁诺夫发明电磁调速器。1868年法国工程师J.法尔科发明反应调理器，并把它与蒸汽阀连接起来，操作蒸汽船的舵。他把这种主动操控的气动船舵称为伺服机构。到了20世纪20～30时代,美国开端选用PID调理器。PID调理器是一种仿照式调理器，现在还有许多工厂选用这种调理器。

　　主动调理器的安稳性问题因为瓦特发明的离心式调速器有时会构成体系的不安稳，使蒸汽机产生剧烈的振动。到了19世纪又发现船只上主动操舵机的安稳性问题。这就迫使一些数学家用微分方程来描绘和剖析体系的安稳性问题。1868年英国物理学家J.C.麦克斯韦宣布《论调速器》的文章,总结了无静差调速器的理论。1876年俄国机械学家И．А．维什涅格拉茨基在法国科学院院报上宣布《论调理器的一般理论》的文章，进一步总结了调理器的理论。维什涅格拉茨基用摄动理论使调理问题大为简化。他用线性微分方程来描绘整个体系（调理器与被调方针组成的体系），把问题变成只需研讨齐次方程的通解所决议的运动状况，使调理体系的动态特性仅决议于两个参量。由此推得体系的安稳条件，把参量平面划分红安稳域和不安稳域(后称维什涅格拉茨基图)。1877年英国数学家E.J.劳思提出代数安稳判据，即闻名的劳思安稳判据。1895年德国数学家A.胡尔维茨提出代数安稳判据的另一种方式，即闻名的胡尔维茨安稳判据。劳思－胡尔维茨安稳判据是其时能事前断定调理器安稳性的重要判据。1892年俄国数学家А.М.李雅普诺夫宣布《论运动安稳性的一般问题》的专著，从数学方面给运动安稳性的概念下了严厉的界说，并研讨出处理安稳性问题的两种办法。李雅普诺夫榜首法又称一次近似法,清晰了用线性微分方程剖析安稳性的切当适用范围。李雅普诺夫第二法又称直接法，不只能够用来研讨无穷小偏移时的安稳性（小范围内的安稳性），并且能够用来研讨必定极限偏移下的安稳性(大范围内的安稳性)。李雅普诺夫安稳性理论至今仍是剖析体系安稳性的重要办法。

　　反应操控和频率法进入20世纪今后，工业出产中广泛运用各种主动调理设备，促进了对调理体系进行剖析和归纳的研讨作业。这一时期尽管在主动调理器中已广泛运用反应操控的结构，但从理论上研讨反应操控的原理则是从20世纪20时代开端的。1927年美国贝尔电话实验室的电气工程师H.S.布莱克在处理电子管放大器失真问题时首要引进反应的概念。

　　1925年英国电气工程师O.亥维赛把拉普拉斯改换运用到求解电网络的问题上，提出了运算微积。不久拉普拉斯改换就被运用到剖析主动调理体系的问题上，并获得了明显成效。传递函数便是在拉普拉斯改换的根底上引进的描绘线性定常体系或线性元件的输入输出联络的函数，是剖析主动调理体系的重要东西。在传递函数根底上开展起来的频率响应的办法即频率法已成为经典操控理论中剖析和归纳主动调理体系的重要办法。1932年美国电信工程师H.奈奎斯特提出闻名的奈奎斯特安稳判据，能够直接依据体系的传递函数来断定反应体系的安稳性。1938年苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫运用频率法来研讨主动调理体系的安稳性，提出闻名的米哈伊洛夫安稳判据。

　　程序操控和主动机1833年英国数学家C.巴贝奇在规划剖析机时首要提出程序操控的原理。他想用法国发明家J.M.雅卡尔规划的织造地毯把戏用的穿孔卡办法来完结剖析机的程序操控。1936年英国数学家A.M.图灵提出闻名的图灵机，用来界说可核算函数类，树立了算法理论和主动机理论。1938年美国电气工程师C.E.香农和日本数学家中岛，以及1941年苏联科学家В．И．舍斯塔科夫，别离独登时树立了逻辑主动机理论，用仅有两种作业状况的继电器组成了逻辑主动机，完结了逻辑操控。

　　经典操控理论的诞生 1922年 N.米诺尔斯基宣布《关于船只主动操舵的安稳性》，1934年美国科学家H.L.黑曾宣布《关于伺服机构理论》,1934年苏联科学家И．Н．沃兹涅先斯基提出《主动调理理论》，1938年苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫提出《频率法》。这些论文标志着经典操控理论的诞生。1939年苏联科学院树立主动学和远动学研讨所（1969年改名为操控问题研讨所）。同年美国麻省理工学院树立伺服机构实验室。这是世界上榜首批体系与操控的专业研讨机构，为20世纪40时代构成经典操控理论和开展部分主动化作了理论上和安排上的预备。

　　第二次世界大战时期构成的经典操控理论对战后开展部分主动化起了重要的促进效果。在第二次世界大战期间,德国的空军优势和英国的防护位置,迫使美国、英国和西欧各国科学家会集精力处理了防空火力操控体系和飞机主动导航体系等军事技能问题。在处理这些问题的进程中构成了经典操控理论，规划出各种精细的主动调理设备，创始了体系和操控这一新的科学范畴。

　　经典操控理论的构成和开展这一新的学科其时在美国称为伺服机构理论，在苏联称为主动调整理论，首要是处理单变量的操控问题。经典操控理论这个名称是1960年在榜首届全美联合主动操控会议上提出来的。在这次会议上把体系与操控范畴中研讨单变量操控问题的学科称为经典操控理论，研讨多变量操控问题的学科称为现代操控理论。其时在剖析和规划反应伺服体系时广泛选用传递函数和频率响应的概念。最常用的办法是奈奎斯特法(1932)、波德法(1945)和埃文斯法(1948)。埃文斯法又称根轨道法，是美国电信工程师W.R.埃文斯于1948年提出来的。在20世纪30～40时代为习惯单变量调理和随动体系的规划而开展起来的频率法奠定了经典操控理论的根底，后来频率法成为剖析和规划线性主动操控体系的首要办法。这种办法不只能定性地判明规划方向，并且它本身便是近似核算的简洁东西。因此，关于在很大程度上依然需求依托经历和测验的操控体系的工程规划问题来说，这种办法是特别有用和特别受欢迎的。

　　1945年后因为战时出书禁令的免除，呈现了体系阐述经典操控理论的作品。1945年美国电信工程师H.W.波德宣布专著《网络剖析和反应放大器规划》。同年，美国电信工程师L.A.麦科尔宣布榜首本关于经典操控理论的专著《伺服机构的基本理论》。1947年美国麻省理工学院的物理学家H.M.詹姆斯、电信工程师N.B.尼科尔斯和数学家R.S.菲利普斯三人合著的榜首本经典操控理论的教材《伺服机构理论》正式出书。从20世纪40时代末开端在美国和西欧的一些大学里给工科专业的大学生和研讨生开设伺服机构理论的课程，在苏联的工业大学里则开设主动调理理论的课程。到了50时代在一些大学的电气工程系里设有主动化方面的专业，专门培育体系与操控方面的人才。

　　1945年美国数学家N.维纳把反应的概念推行到悉数操控体系。1946年由美国生理学家W.S.麦卡洛克主张在纽约举办关于反应效果的跨学科科学评论会。1948年维纳宣布操控论一书,为操控论奠定了根底。同年,美国电信工程师C.E.香农宣布通讯的数学理论，为信息论奠定了根底。维纳和香农从操控和信息这两个旁边面来研讨体系的运动，维纳还从信息的观点来研讨反应操控的本质。从此人们对反应和信息有了较深化的了解。1954年我国体系科学家钱学森全面地总结了经典操控理论，并进一步把它前进到更高的理论高度上,在美国出书工程操控论一书。工程操控论的意图是研讨操控论这门科学中能够直接用在工程上规划受控体系的那些部分。工程操控论使咱们有或许有更宽广的视野用更体系的办法来查询有关的问题，因此往往能够得到处理旧问题的更有用的新办法，还或许提醒新的曾经没有看到过的远景。

　　50时代今后,经典操控理论有了许多新的开展。1951年苏联科学家Я．З．齐普金提出了脉冲体系（一种离散时刻体系）的剖析和规划办法。1952年美国哥伦比亚大学教授J.R.拉加齐尼领导的一个小组详细研讨了采样体系（一种离散时刻体系）的剖析和规划办法。与此同时，一些前史上早已提出的问题又得到了新的研讨。如1938年C.E.香农等人提出的逻辑操控，1943年И．Н．沃兹涅先斯基提出的和谐操控，1941年苏联数学家A.H.柯尔莫戈罗夫和美国数学家N.维纳别离独立研讨出来的最优线年美籍我国科学家李耀滋等人提出的自寻最优操控,1952年美籍匈牙利数学家J.von诺伊曼提出的冗余技能，以及1952年英国精神病医师W.R.阿什比提出的自镇定和自习惯等概念，逐步进入到操控理论的研讨中来。高速飞翔、核反应堆、大电力网和大化工厂提出的新的操控问题，促进一些科学家对非线性体系、继电体系、时滞体系、时变体系、散布参数体系和有随机输入的体系的操控问题进行了深化的研讨。经典操控理论的办法基本上能满意第二次世界大战中军事技能上的需求和战后工业开展上的需求。可是到了50时代末就发现把经典操控理论的办法推行到多变量体系时会得出过错的定论。经典操控理论的办法有其局限性。

　　部分主动化的广泛运用战后在工业操控上已广泛运用PID调理器,并用仿照电子核算机来研讨和完结这种调理器的功用。与此同时，工业操控中开端运用由继电器构成的逻辑操控器,呈现了程序操控。部分主动化(即单个进程或单个机器的主动化)得到了敏捷的开展。在工厂中能够看到各式各样的主动调理设备或主动操控设备。这种设备一般都能够分装两个机柜。一个机柜装各种PID调理器，另一个机柜则装许多继电器和接触器，作起动、中止、联锁和维护之用。其时大部分PID调理器是电动的或机电的，也有气动的和液压的（直到1958年才引进榜首代电子操控体系）,因此在结构上显得恰当杂乱,操控速度和操控精度都有必定的局限性，牢靠性也不是很抱负的。现在在许多工厂中还能够看到这种仿照式调理器。

　　出产主动化的开展促进了主动化外表的前进，呈现了丈量出产进程的温度、压力、流量、物位、机械量等参数的丈量外表。开端的外表大多归于机械式的丈量外表，一般只作为主机的隶属部件被选用，结构简略，功用单一。20世纪30时代末至40时代初，呈现了气动外表，一致了压力信号，研发出气动单元组合外表。50时代呈现了电动式的动圈式毫伏计、电子电位差计和电子丈量外表，电动式和电子式的单元组合式外表。

　　电子数字核算机的发明20世纪40时代中发明的电子数字核算机创始了数字程序操控的新纪元，尽管其时还局限于主动核算方面，但为60～70时代主动化技能的飞速开展奠定了根底。 1925年美国麻省理工学院的 V.布什领导的一个研讨小组规划制作榜首台大型仿照核算机──微分剖析器，能够用来解常微分方程。榜首代样机是纯机械式的。第二代样机是机电式的，于1942年完结，在第二次世界大战期间被广泛用于核算轰击表。布什的微分剖析器创始了机器核算的新时代。1939～1944年间美国哈佛大学的物理学家H.艾肯在美国商业机器公司 (IBM)的支持下用一般的电话继电器研发成功世界上榜首台程序操控的通用数字核算机，称为主动次序操控核算器“马克Ⅰ“。这台机电式的通用数字核算机于1944年在哈佛投入运转，能够主动依照程序员编制的一系列指令进行运算。指令由穿孔纸带送入核算机，在履行指令时参与运算的数放在寄存器内。“马克Ⅰ“创始了程序操控的新纪元。1943～1946年美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院的电气工程师J.P.埃克脱和物理学家J.W.莫奇利为美国陆军军器部研发世界上榜首台电子数字核算机──电子数字积分和主动核算器(ENIAC)。ENIAC于1945年11月制成，1946年2月正式揭露扮演。它用了18000个电子管,重30吨,占地1500平方英尺。装在美国马里兰州亚伯丁兵器实验场的弹道实验室。参与ENIAC研讨作业的普林斯顿高档研讨所的美籍匈牙利数学家 J.von诺伊曼和宾夕法尼亚大学的戈德斯坦合写过一份总结陈述，标题是《关于电子核算机的逻辑规划的开端评论》，在这份陈述中提出了存储程序的想象。这份陈述于1946年6月28日由美国陆军军器部出书。1950年宾夕法尼亚大学莫尔小组研发成功第二台存储程序式电子数字核算机──离散变量电子主动核算机 (EDVAC)。这台核算机也配备在亚伯丁兵器实验场的弹道实验室。ENIAC和EDVAC的制构成功，创始了电子数字程序操控的新纪元。电子数字核算机的发明为60～70时代在操控体系中广泛运用程序操控和逻辑操控以及广泛运用电子数字核算机直接操控出产进程奠定了根底。

　　20世纪50时代末空间技能敏捷开展，迫切需求处理多变量体系的最优操控问题。许多学者企图把经典操控理论推行到多变量体系的操控，都遭到了失利。需求寻求新的理论和办法，所以诞生了现代操控理论。现代操控理论的构成和开展为归纳主动化奠定了理论根底。在这一时期，微电子技能有了新的打破。1958年呈现晶体管核算机，1965年呈现集成电路核算机，1971年呈现单片微处理机。微处理机的呈现对操控技能产生了严重影响，操控工程师能够很方便地运用微处理机来完结各种杂乱的操控，使归纳主动化成为实践。

　　1957年 9月12日世界主动操控联合会（IFAC）在巴黎举办树立大会。有18个国家的代表团到会了这次大会。我国是主张国之一。会上经过了大会的规章和细则，推举美国主动操控专家H.切斯特纳为IFAC榜首届主席。从1960年起每三年举办一次世界主动操控学术大会，并出书《主动学》、《IFAC通讯》等期刊，IFAC的树立标志着主动操控这一学科现已老练，经过世界合作来推进体系和操控范畴的新开展。

　　现代操控理论的构成和开展1956年苏联数学家Л.С.庞特里亚金提出极大值原理。同年，美国数学家R.贝尔曼创建动态规划。极大值原理和动态规划为最优操控供给了理论东西。动态规划还包含了决议计划最优化的基本原理，并发现了维数灾祸问题。1959年美国数学家R.E.卡尔曼提出闻名的卡尔曼滤波器。卡尔曼滤波器是一种递推滤波器，可直接从信号模型动身，用递推的办法求最优线性滤波器的结构和最优增益，得到动态跟综体系。卡尔曼滤波器适合于用电子核算机来完结，可用来处理随机最优操控问题。1960年卡尔曼提出能控性和能观测性两个结构概念，提醒了线性体系许多特点间的内在联络。卡尔曼还引进状况空间法，提出具有二次型性能指标的线性状况反应律，给出最优调理器的概念。这些新概念和新办法的呈现标志着现代操控理论的诞生。操控的首要方针是处理多变量体系的最优操控问题，它首要是树立在状况空间法（时域法）的根底上。在1960年举办的榜首届全美联合主动操控会议上确认了现代操控理论这一学科。

　　20世纪60～70时代，现代操控理论得到很大的开展，确立了许多与状况空间相联络的新概念，并引进许多新的数学办法，构成各种新的学派。60时代时域法在空间技能上获得行之有效的运用，但用到工业进程操控上却遇到了妨碍。其首要原因是难以得到受控方针的准确的数学模型，性能指标不能以清晰的方式表达出来，直接选用最优操控和最优滤波的归纳办法所得到的操控器往往结构过于杂乱，乃至无法完结。所以康复了对频域法的爱好。60时代中期卡尔曼就提出用频域法描绘最优操控问题。1969年英国曼彻斯特大学教授H.H.罗森布罗克宣布闻名论文《用逆奈奎斯特阵列法规划多变量操控体系》，创始了现代频域法的新纪元。逆奈奎斯特阵列法(INA)的基本思想是:先在受控方针前面或后边加一个预补偿器，来削弱各回路间的相关效果，使体系的开环传递函数矩阵成为对角优势矩阵，因此体系的规划可简化为若干单回路体系的补偿规划问题。1973年英国曼彻斯特大学教授D.Q.梅恩依据罗森布罗克的规划思想，结合波德的回差概念,提出序列回差法(SRD)。序列回差规划办法的特点是次序地每次闭合一个回路，用经典频域法核算反应对整个闭环传递函数的影响,依据回差概念,次序迭代进行，逐步完结整个体系的规划。它不要求加预补偿器，进行对角优势处理，因此简洁直观。1973年英国学者D.H.欧文斯把经典操控理论状况空间法结合起来提出并矢打开法，并用这种办法成功地剖析了核反应堆模型。并矢打开法是用操控器直接补偿受控方针的特征传递函数,因此操控器结构简略,易于完结。但此法有必定的局限性。1975年英国曼彻斯特大学教授A.G.J.麦克法兰把经典操控理论中的波德－奈奎斯特法和状况空间法结合起来提出特征轨道法。这种办法是经过改换求出特征传递函数和特征方向，用经典操控理论中的奈奎斯特安稳判据，由开环的特征轨道断定闭环体系的安稳性和全体特性，由特征方向断定体系的相关程度。因此这是一种比较完好的剖析规划法,也是一种试凑法,规划者的经历非常重要。现代频域法已成功地用于石油、化工、造纸、原子反应堆、飞机发动机和主动驾驶仪等设备中多变量体系的剖析和规划上，获得了令人满意的效果。在操控体系核算机辅助规划程序包中现代频域法也占有重要位置。

　　现代操控理论的敏捷开展，使操控理论与数学严密地联络在一起，成为运用数学的一个分支。1969年卡尔曼等人用模论创建了代数体系理论。1974年加拿大数学家W.M.旺纳姆引进不变子空间的概念，创建了几许体系理论。赫尔斯特朗等人提出的量子力学体系理论则具有彻底不同的方式，很或许运用到激光那样的体系中。现代操控理论变得恰当杂乱,使它的运用一度遭到约束。因此从60时代末到70时代初开端呈现操控体系核算机辅助规划(CADCS)。操控工程师能够运用CADCS软件包借助于电子核算机在短时刻内规划出优秀的操控体系。

　　体系辨识、建模与仿真现代操控理论中最优操控器的规划、查询器的规划和零极点装备等都是在已知体系的动态方程或状况方程的前提下进行的。这些体系归纳办法往往挑选一种运用方便的描绘方式，而不考虑怎么获得这些数学模型。在实践运用中体系的模型往往是不知道的。关于杂乱体系用已知的物理规则来树立模型常常遇到难以克服的困难。所以依据体系的输入输出数据来树立数学模型的办法便开展起来，逐步构成了体系辨识的理论和办法。1962年美国数学家L.A.扎德首要提出体系辨识的概念，把体系辨识界说为在输入输出的根底上从一类体系中确认一个与所测体系等价的体系。1967年瑞典主动操控专家K.J.阿斯特勒姆提出最小二乘辨识，处理了线性定常体系参数估计问题和定阶办法，证明晰白噪声下线年阿斯特勒姆和P.艾克霍夫宣布体系辨识总述的文章，提出闻名的结论：“多变量体系的本质困难是找出体系的一个恰当表明方式，一旦确认了这种表明方式，辨识办法方面与单变量体系比较并没有多大困难。”把体系辨识归结为用一个体系模型来表明客观体系（或要结构的体系）本质特征的演算，并用这个模型把对客观体系的了解表明为有用的方式。1978年瑞典主动操控专家L.杨把体系辨识从头界说为依照一个准则在模型类中挑选一个与数据拟合得最好的模型。1967年在捷克斯洛伐克首都布拉格举办榜首届IFAC体系辨识学术评论会,尔后每三年举办一次,促进了体系辨识的敏捷开展。体系辨识的运用也日益广泛。在工程技能界首要用来树立动态模型，以便进行各种操控；在生物医学界首要是用数据树立模型来了解体系的机理，从外部可测数据来勘探内部生理参数的改变；在社会经济界首要用来树立猜测模型，对未来的开展作出合理的估测。

　　在剖析、归纳和规划主动操控体系的进程中除了运用理论进行核算以外，常常要对体系的特性进行实验研讨。明显，在体系未树立前是不或许对体系进行实验的。关于已有的体系，假如体系非常杂乱，在实践体系上进行实验，不管出于经济仍是安全的考虑，都是不能允许的，有时乃至是不或许的。为此，有必要在仿真设备上实验体系，包含树立、修正、复现体系的模型，一般把这种实验进程称为体系仿线时代制成的榜首台电子仿照核算机便是用电子设备来复现各种不同物理本质的动态体系的运动状况。它是50～60时代首要仿真设备。电子数字核算机诞生今后，很快被用于体系仿真，并逐步替代仿照机而成为首要的仿线时代末因为空间技能的需求开端呈现混合仿线时代简直悉数的发达国家都树立了混合仿线时代中期呈现微型机阵列组成的全数字并行仿真体系。体系仿真还被用来构成一种以练习为意图的主动操控体系──练习仿线年正式树立世界仿真数学与仿真核算机学会(IMCAS；其前身是1955年树立的世界仿照核算机学会)。每三年举办一次世界学术会议,推进着仿真技能的敏捷开展。现在体系辨识、建模和仿真已成为体系和操控范畴中非常活泼的重要学科。

　　自习惯操控和自校对调理器50时代初为了规划飞机的主动导航体系，使其能在较宽的速度和高度范围内飞翔，开端注重自习惯操控的研讨。60时代操控理论的开展加深了对自习惯进程的了解。自习惯操控可用随机递推进程来描绘。到了70时代因为微电子学有了新的打破，可用简略而经济的办法来完结自习惯操控。现在关于参数自习惯操控已研讨出3种办法,即增益调整法、模型参考法和自校对调理器。自校对调理器的思想是1970年V.彼得卡首要提出来的。1973年阿斯特勒姆证明晰在必定条件下自校对调理器收敛于最小方差操控器，然后树立了自校对调理器的理论根底。自校对调理器结构简略，习惯性强，易用微处理机完结，已成功地用于飞机及导弹的主动导航设备，超级油轮的主动导航，以及造纸厂、水泥厂、化工厂和钛氧化炉等自习惯操控。

　　遥测、遥控和遥感19世纪末已呈现了远距离丈量和操控的测验。20世纪20时代遥测和遥控开端到达有用阶段，用于铁路上信号和道岔的操控。1930年发送了世界上榜首个无线电高空勘探仪，用以丈量大气层的气候数据。这是榜首台比较完善的无线时代，大电力体系，石油、天然气管道运送体系和城市公用事业体系都需求经过遥测、遥信、遥控、遥调来对地舆上涣散的方针进行会集监控，促进了遥测遥控体系的开展。苏联和东欧各国把这类体系称为远动体系。

　　遥测便是对被测方针的某些参数进行远距离丈量。一般是由传感器测出被测方针的某些参数并转变成电信号,然后运用多路通讯和数据传输技能,将这些电信号传送到远处的遥测终端，进行处理、显现及记载。遥信则是对远距离被测方针的作业极限状况（是否作业或作业是否正常）进行丈量。遥控便是对被控方针进行远距离操控。遥控技能归纳运用主动操控技能和通讯技能，来完结远距离操控，并对远距离被控方针进行监测。其间对远距离被控方针的作业状况的调整称为遥调。对按必定扶引规则运动的被控方针进行远距离操控则称为制导，即操控和扶引，在航天、航空和帆海上有广泛的运用。

　　开端的遥测遥控体系选用有线信道，运用电信号的基本特征（如交流电的频率、起伏、相位等）进行遥测和遥控，称为直接式遥测遥控体系。为了习惯多路传输，40～50时代开展了同步挑选式遥测遥控体系。60时代研发成循环式遥测遥控体系。70时代又呈现可编程序遥测遥控体系，自习惯遥测遥控体系和分集式遥测遥控体系。

　　无线电遥测遥控体系是在第二次世界大战期间开展起来的，50时代以来因为空间技能的需求而得到敏捷的开展。例如：航天飞机中航天员的作业状况可由飞机中电视摄像机吸取后经过无线电信道送至地上监控站，航天员可与监控站直接通话，承受指挥人员的指令。航天员的生理状况由传感器丈量后经过遥测通道传至地上监控站。人造卫星和航天飞机运用遥感技能吸取的有关环境、资源、气候等相片，也可经过相同途径传至地上监控站。监控站也可对飞船中的设备进行操作或操控。

　　60时代今后遥感技能得到了敏捷的开展。遥感便是装载在飞机或人造卫星等运载东西上的传感器，搜集由地上方针物反射或发射来的电磁波，运用这些数据来获得关于方针物的信息。以飞机为首要运载东西的航空遥感开展到以地球卫星和航天飞机为首要运载东西的航天遥感今后，使人们能从世界空间的高度上大范围地周期性地快速地观测地球上的各种现象及其改变，然后使人类对地球资源的勘探和对地球上一些天然现象的研讨进入了一个新的阶段。现已运用在农业、林业、地质、地舆、海洋、水文、气候、环境维护和军事侦查等范畴。

　　60时代呈现的遥操器是一种由人手操作的机械、机电或机械液压设备，可使人在现场以外的当地进行操作。已广泛用于核工程、海洋工程、石油钻探和空间技能等部分。遥操器上常装有触觉和视觉传感器。例如：航天飞机上航天员可操作遥操器来捕捉待修补的人造卫星，修正后再用遥操器重置于轨道上。

　　归纳主动化50时代末到60时代初开端呈现电子数字核算机操控的化工厂，60时代末在制作工业中呈现了许多主动出产线，工业出产开端由部分主动化向归纳主动化方向开展。70时代以来微电子技能、核算机技能和机器人技能的严重打破，促进了归纳主动化的敏捷开展。进程操控方面，1975年开端呈现集散型操控体系，使进程主动化到达很高的水平。制作工业方面，在选用成组技能、数控机床加工中心和群控的根底上开展起来的柔性制作体系（FMS）及核算机辅助规划(CAD)和核算机辅助制作 (CAM)体系成为工厂主动化的根底。70时代开发出来的一批工业机器人、感应式无人搬运台车、主动化库房和无人叉车成为归纳主动化的强有力的东西。柔性制作体系是从60时代开端研发的，1972年美国榜首套柔性制作体系正式投入出产。70时代末到80时代初柔性制作体系得到敏捷的开展，遍及选用搬运机器人和安装机器人。1982年10月在英国的普赖顿举办榜首届柔性制作体系世界会议。据与会代表核算其时已有20个柔性制作体系投入出产。

　　70时代呈现用专用机床组成的无人工厂，80时代初才呈现用柔性制作体系组成的无人工厂。例如：日本富士通公司的一个无人工厂每月出产机械手50台，线名工人在加工车间，63名工人在安装车间,夜班只需1人在中央操控室内监督悉数工位的作业状况，完结了加工车间夜班无人化的方针。现在正致力于安装主动化的研讨，使整个工厂成为无人工厂。

　　柔性制作体系是在出产方针有必定约束的条件下有灵活应变才能的体系，其着眼点首要是放在详细的硬设备上。为了进一步完结出产的腾跃，主动机械上用的软件就成为杰出的问题。终究的方针便是要使整个出产进程软件化，这就要研讨核算机集成制作体系(CIMS)。它是指在出产中运用主动化可编程序，把加工、处理、搬运、安装和库房办理等真实结组成一个全体，只需改换一下程序，就能够适用于不同产品的悉数加工进程。

　　大体系理论的诞生体系和操控理论的运用从60时代中期开端逐步从工业方面渗透到农业、商业和服务行业，以及生物医学、环境维护和社会经济各个方面。因为现代社会科学技能的高度开展呈现了许多需求归纳治理的大体系，现代操控理论又无法处理这样杂乱的问题，体系和操控理论急待有新的打破。在核算机技能方面,60时代初开端开展数据库技能,1970年提出联络数据库,到80时代数据库技能现已到达恰当的水平。60时代末核算机技能和通讯技能相结合产生了数据通讯。1969年美国国防部高档研讨局的阿帕网(ARPA)的榜首期工程投入运用获得成功,创始了核算机网络的新纪元。数据库技能和核算机网络为80时代完结办理主动化发明晰杰出的条件。办理主动化的一个中心问题是办公室主动化，这是从70时代开端开展起来的一门归纳性技能，到80时代已开端老练。办公室主动化为办理主动化奠定了杰出的根底。

　　60时代末出产进程主动化开端由部分主动化向归纳主动化方向开展。呈现许多比如化工联合企业、钢铁联合企业、大电力体系、交通管制体系、环境维护体系、社会经济体系等大体系。关于这类大体系的建模与仿真，优化和操控，剖析和归纳，以及安稳性、能控性、能观测性和鲁棒性等的研讨，统称为大体系理论。早在1965年I.莱夫科维茨就提出大体系多层结构的概念，即能够依据操控(办理)的功用将大体系分解为若干层次。1965～1970年M.梅萨罗维茨等人提出大体系多级结构的概念，可把大体系分解成若干子体系，把总方针分解成许多子方针。1968年提出大体系的涣散操控办法,可用一组只需部分信息的操控器来别离操控大体系的各个子体系，完结大体系的次优操控，以削减信息传输方面的困难和费用。世界主动操控联合会(IFAC)于1976年在意大利的乌第纳举办了榜首届大体系学术会议，于1980年在法国的图鲁兹举办第二届大体系学术会议。美国电气与电子工程师学会(IEEE)于1982年10月在美国弗吉尼亚州弗吉尼亚海滩举办了一次世界大体系专题评论会。1980年在荷兰正式出书世界性期刊《大体系──理论与运用》。这些活动标志着大体系理论的诞生。

　　大体系理论的一个重要运用是办理主动化。例如：水资源体系的分级办理，大城市交通管制，以及联合企业的办理主动化等。一般可用核算机搜集和处理各种信息,树立核算机办理信息体系,依据数学模型进行优化核算，以便合理地运用出产才能、劳力和资金，削减库存，紧缩新产品投产的预备时刻,前进产品的质量和数量,降低成本。80时代以来办理的效果正在急剧添加，在确保国民经济和社会开展方面已成为一个决议性要素。主动化办理体系包含工艺进程办理体系和安排办理体系。树立并完善办理信息体系是办理主动化的根底。出产归纳主动化与安排办理主动化相结合，将使人类的经济活动产生一个新的腾跃，人类社会的日子方式也将产生新的改变。

　　人工智能和形式辨认用机器来仿照人的智能，尽管是人类很早曾经就有的希望，但其完结仍是从有了电子核算机今后才开端的。1936年，A.M.图灵提出了用机器进行逻辑推理的主意。50时代以来，人工智能的研讨是根据使核算机更有用而打开的。

　　前期的人工智能研讨是从探究人的解题战略开端，即从智力难题、弈棋、难度不大的定理证明下手，总结人类处理问题时的心理活动规则,然后用核算机仿照,让核算机表现出某种智能。

　　1948年美国数学家N.维纳在《操控论》一书的附注中首要提出制作弈棋机的问题。1954年美国世界商业机器公司(IBM)的工程师 A.L.塞缪尔运用启发式程序编成跳棋程序,存储在电子数字核算机内,制成能堆集下棋经历的弈棋机。1959年该弈棋机打败了它的规划者。1956年A.纽厄尔、H.A.西蒙和J.C.肖研发了一个称为逻辑理论家的程序，用电子数字核算机证明晰怀特海和罗素的名著《数学原理》第二章52条定理中的33条定理。1956年M.L.明斯基，J.麦卡锡，纽厄尔和H.A.西蒙等10位科学家主张在达特茅斯大学举办人工智能学术评论会，标志人工智能这一学科正式诞生。1960年人工智能的 4位奠基人，即美国斯坦福大学的麦卡锡，麻省理工学院的明斯基,卡内基-梅隆大学的纽厄尔和西蒙组成了榜首个人工智能研讨小组，有力地推进了人工智能的开展。从1967年开端出书不定期刊物《机器智能》,共出书了9集。从1970年开端出书期刊《人工智能》。从1969年开端每二年举办一次人工智能世界会议 (IJCAI)。这些活动进一步促进了人工智能的开展。70时代以来微电子技能和微处理机的敏捷开展，使人工智能和核算机技能结合起来。一方面在规划高档核算机时广泛运用人工智能的效果，另一方面又运用超级微处理机完结人工智能，大大地加快了人工智能的研讨和运用。人工智能的根底是常识获取、表明技能和推理技能，常用的人工智能言语则是LISP言语和PROLOG言语，人工智能的研讨范畴触及天然言语了解、天然言语生成、机器视觉、机器定理证明、主动程序规划、专家体系和智能机器人等方面。人工智能已开展成为体系和操控研讨的前沿范畴。

　　1977年E.A.费根鲍姆在第五届世界人工智能会议上提出了常识工程问题。常识工程是人工智能的一个分支，它的中心课题便是结构专家体系。1973～1975年费根鲍姆领导斯坦福大学的一个研讨小组研发成功一个用于诊治血液流行症和脑膜炎的医疗专家体系MYCIN,能学习专家医师的常识,仿照医师的思想和确诊推理,给出牢靠的诊治主张。1978年费根鲍姆等人研发成功水平很高的化学专家体系 DENDRAL。1982年美国学者W.R.纳尔逊研发成功确诊和处理核反应堆事端的专家体系 REACTOR。我国也现已研发成功中医专家体系和蚕育种专家体系。现在专家体系已运用在医学、机器故障确诊、飞翔器规划、地质勘探、分子结构和信号处理等方面。

　　为了扩展核算机的运用，使核算机能直接承受和处理各种天然的形式信息，即言语、文字、图画、景象等，形式辨认研讨遭到人们的注重。1956年，O.塞尔弗里奇等人研发出榜首个字符辨认程序，随后呈现了字符辨认体系和图画辨认体系，并构成了以核算法和结构法为中心的形式辨认理论，语音辨认和天然言语了解的研讨也获得了较大开展，为人和核算机的直接通讯供给了新的接口。

　　60时代末到70时代初美国麻省理工学院、斯坦福大学和英国爱丁堡大学机器人学进行了许多理论研讨，注意到把人工智能的悉数技能归纳在一起，研发出智能机器人，如麻省理工学院和斯坦福大学的手眼设备、日立公司有视觉和触觉的机器人等。因为机器人在前进出产率，把人从风险、恶劣等作业条件下替换出来，扩展人类的活动范围等方面显现出极大的优越性，所以遭到人们的注重，机器人技能开展很快，并得到越来越广泛的运用，并在工业出产、核电站设备查看、修理、海洋查询、水下石油挖掘、世界勘探等方面大显神通，正在研讨中的军用机器人也具有较大的潜在运用价值，关于机器人的规划、制作和运用的技能构成了机器人学。

　　总结人工智能研讨的经历和经验，人们知道到，让机器求解问题有必要使机器具有人类专家处理问题的那些和识，人工智能的本质应是怎么把人的常识搬运给机器的问题。1977年,费根鲍姆首倡专家体系和常识工程,所以以常识的获取、表明和运用为中心的常识工程开展起来。自70时代以来，人工智能学者已研发出用于医疗确诊、地质勘探、化学数据解说和结构解说、白话和图画了解、金融决议计划、军事指挥、大规模集成电路规划等各种专家体系。智能核算机、新式传感器、大规模集成电路的开展为高档主动化供给了新的操控办法和东西。

　　50时代以来，在讨论生物及人类的感觉和思想机制，并用机器进行仿照方面，获得一些开展，如自安排体系、神经元模型、神经元网络脑模型等，对主动化技能的开展有所启迪。

　　同一时期开展起来的一般体系论耗散结构理论、协同学和超循环理论等对主动化技能的开展供给了新理论和新办法。

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