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自动控制的那些事.doc

上传人:fyyouxi23 2021/9/9 文件大小:92 KB

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自动控制的科普综述文章少之又少,这一篇是难得好文章。甚至高于科普了。自动化专业的学生,能够把自己学的道理理解到这种程度的,又能占到多少比例呢?
  写完聚乙烯的故事,就有写自动控制的故事的念头,但一直没有动笔。这个题目太大了,大得都不知道从何说起。既然大家看聚乙烯的故事还有一点意思,四一在催,马鹿要“一〞什么的,那就接着写自动控制的故事吧。反正是故事,别太当真,看着好玩就接着看,看着枯燥就拍桌子,看着有错就提个醒,看着糊涂的尽管问,看着不耐烦了呢,也言语一声,我好闭上嘴不再烦人。哈哈。  
  〔一〕
      小时候喜欢看杂书,没什么东西看,不正在文化_大革_命嘛?不过看进去了两个“化〞:机械化和自动化。打小就没有弄明白,这机械化和自动化到底有什么差异,机器不是自己就会动的吗?长大了,总算稍微明白了一点,这机械化是力气活,用机器代替人的体力劳动,但还是要人管着的,不然机器是不知道该干什么不该干什么的;这自动化嘛,就是代替人的重复脑力劳动,是用来管机器的。也就是说,自动化是管着机械化的,或者说学自动化的是管着学机械的……啊,不对,不对,哪是哪啊!
  有人考证古代就有自动化的实例,但现代意义上的自动控制开场于瓦特的蒸汽机。据说纽考门比瓦特先创造蒸汽机,但是蒸汽机的转速控制问题没有解决,弄不好转速飞升,机器损坏不说,还可能说大事故。瓦特在蒸汽机的转轴上安了一个小棍,棍的一端和放汽阀连着,放气阀松开来就关闭,转速增加;按下去阀就翻开,转速降低;棍的另一端是一个小重锤,棍中间某个地方通过支点和转轴连接。转轴转起来的时候,小棍由于离心力的缘故挥起来。转速太高了,小棍挥会挥得很高,放汽阀就被按下去翻开,转速下降;转速太低了,小棍挥不起来,放汽阀就被松开来关闭,转速上升。这样,蒸汽机可以自动保持稳定的转速,即保证平安,又方便使用。也就是因为这个小小的转速调节器,瓦特的名字和工业革_命连在一起,而纽考门的名字就要到历史书里去找了。  
  类似的例子在机械系统里很多,家居必备的抽水马桶是另一个例子。放水冲刷后,水箱里水位降低,浮子随水面下降,进水阀翻开。随着水位的升高,进水阀逐渐关闭,直到水位到达规定高度,进水阀完全关闭,水箱的水正好准备下一次使用。这是一个非常简单但非常巧妙的水位控制系统,是一个经典的设计,但不容易用经典的控制理论来分析,不过这是题外话了. 
  这些机械系统设计巧妙,工作可靠,实在是巧夺天工。但是在实用中,如果每次都需要这样的创造性思维,那太累,最好有一个系统的方法,可以解决“所有〞的自动控制问题,这就是控制理论的由来。
 从小大人就教我们,走路要看路。为什么呢?要是不看着路,走路走歪了也不知道,结果就是东撞西撞的。要是看着路呢?走歪了,马上就看到,赶紧调整脚步,走回到正道上来。这里有自动控制里的第一个重要概念:反响〔feedback〕。