自动化装置的发展

（一）机械类控制装置

古代人类在长期生产和生活中，为了减轻自己的劳动，逐渐产生利用自然界动力代替人力畜力，以及用自动装置代替人的部分繁难的脑力活动的愿望，经过漫长岁月的探索，他们互不相关地造出一些原始的自动装置。

古代自动装置公元前 14～前 11 世纪，中国、埃及和巴比伦出现了自动计时装置──漏壶，为人类研制和使用自动装置之始。中国的漏壶最初使用泄水型漏壶,后来采用受水型漏壶，经过不断改进，又发展成三级漏壶。1135 年，中国的燕肃在一种名叫莲化漏的三级漏壶中采用了自动装置调节液位。在中国的三国时期，使用了自动指向的指南车，据分析这是利用开环或闭环原理制成的自动装置。

公元 1 世纪古埃及和希腊的发明家也创造了一些机器人或机器动物来适应当时宗教活动的需要。如教堂庙门自动开启、铜祭司自动洒圣水、投币式圣水箱和教堂门口自动鸣叫的青铜小鸟等自动装置。

中国天文学家张衡（公元 78～139）曾经发明了对天体运行情况自动仿真的漏水转浑天仪。1086～1092 年中国苏颂等人把浑仪（天文观测仪器）、浑象（天文表演仪器）和自动计时装置结合在一起建成了水运仪象台。

近代自动装置 17 世纪以来，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，其中比较典型的有：法国物理学家 B.帕斯卡在 1642 年发明能自动进位的加法器;荷兰机械师 C.惠更斯于 1657 年发明钟表,提出钟摆理论,利用锥形摆作调速器;英国机械师 E.李 1745 年发明带有风向控制的风磨，利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节器，用于蒸汽锅炉水位的自动控制。

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自动控制系统。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。

自动调节器的广泛应用在这一时期中，由于第一次工业革命的需要，人们开始采用自动调节装置，来对付工业生产中提出的控制问题。这些调节器都是一些跟踪给定值的装置，使一些物理量保持在给定值附近。自动调节器应用标志着自动化技术进入新的历史时期。

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.法尔科发明反馈调节器，并把它与蒸汽阀连接起来，操纵蒸汽船的舵。他把这种自动控制的气动船舵称为伺服机构。到了 20 世纪 20～30 年代,美国开始采用 PID 调节器。PID 调节器是一种模拟式调节器，现在还有许多工厂采用这种调节器。

（二）电气类控制装置

电的出现是一次伟大革命，它也带动的控制技术的发展。首先是分立电子技术，包括基本电路、模拟电路、数字电路、电力电子变换电路。

最简单的电路，是由电源，用电器（ 负载 ），导线 , 开关等元器件组成。电路导通时叫做通路，断开时叫开路。只有通路，电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不允许的。另有一种短路是指某个元件的两端直接接通，此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件，这种情况叫做该元件短路。开路（或断路）是允许的，而第一种短路决不允许，因为电源的短路会导致电源烧坏，用电器短路会导致用电器、电表等无法正常工作现象的发生。

将连续性物理自然变量转换为连续的电信号，并通过运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。模拟电路对电信号的连续性电压、电流进行处理。最典型的模拟电路应用包括 ：放大电路、 振荡电路 、线性运算电路（加法、减法、乘法 、除法、微分和 积分电路 ）。运算连续性电信号。

数字电路中，信号大小为不连续并定量化的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量后信号进行处理。典型数字电路有，振荡器、寄存器、加法器、减法器等。运算不连续性定量电信号。

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百 MW 甚至 GW，也可以小到数 W 甚至 1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同，电力电子技术主要用于电力变换。随着 集成电子技术的发展，产生了许多电子器件，比如单片机、PLC,FPLA,PAL,GAL,EPLD,CPLD,FPGA,PLD。随着工业技术的发展，产生了DCS,PCS,FCS 等控制系统。