A Brief History of Automatic Contro

A Brief History of Automatic Control
Stuart Bennett




utomatic feedback control systems have been known and
used for more than 2000 years; some of the earliest examples are water clocks described by Vitruvius and attributed to Ktesi­ bios (circa 270 B.C.). Some three hundred years later, Heron of Alexandria described a range of automata which employed a variety of feedback mechanisms. The word "feedback" is a 20th century neologism introduced in the 1920s by radio engineers to
describe parasitic, positive feeding back of the signal from the
output of an amplifier to the input circuit. It has entered into common usage in the English-speaking world during the latter half of the century.
Automatic feedback is found in a wide range of systems; Rufus Oldenburger, in 1978, when recalling the foundatioft of IFAC, commented on both the name and the breadth of the subject: "I felt that the expression 'automatic control' covered all systems, because all systems involve variables, and one is concerned with keeping these variables at constant or given varying values. This amounts to conccrn about control of these variables even though no actual automatic control devices may be intentionally or otherwise incorporatedin these systems. I was thinking of biological, economic, political as we1 as engineering systems so thatI pictured the scope ofIFAC as a very broad one." This divcrsity poses difficultics for historians of the subject
(and for editors of control journals), and this article does not
attempt to cover all application areas.
Thc history of automatic control divides conveniently into
four main periods as follows:
• Early Control: To 1900
• The Pre-Classical Period: 1900-1940
• The Classical Period: 1935-1960
• Modern Control: Post-1955
This article is concerned with thefirst three of the above; other articles in this issue deal with the more recent pcriod.

Early Control: To 1900
Knowledge of the control systems of the Hellenic period was preserved within the Islamic culture that was rediscovered in the West toward the end of the Renaissance. New inventions and applications of old principles began to appear during the 18th century-for example, Rene-Antoine Ferchault de Reamur (1683- 1757) proposed several automatic devices for controlling the tem­
perature of incubators. These were based on an invention of Cornelius Drebbel(1572-1663). The temperature was measured by the expansion of a liquid held in a vessel connected to aU-tube containing mercury. A float in the mercury operated an ann which, through a mechanical linkage, controlled the draft to a fumace and


hence the rate of combustion and heat output. Improved tempera­ ture control systems were devised by Bonnemain (circa 1743- 1828), who based his sensor and actuator on the differential expansion of different metals. During the 19th century an exten­ sive range of thermostatic devices were invented, manufactured, and sold. These devices were, predominantly, direct-acting con­ trollers; that is, the power required to operate the control actuator was drawn from the measuring system.
The most significant control development during the 18th century was the steamengine governor. The origins of this device lie in the lift-tenter mechanism which was used to control the gap
between the grinding-stones in both wind and water mills. Mat­ thew Boulton (1728-1809) desclibed the lift-tenter in a letter (dated May 28,1788) to his partner, James Watt (1736-1819), who realized it could be adapted to govcrn thc speed of the rotary steam engine. The first design was produced in November 1788, and a governor was first used early in 1789. The original Watt governor had several disadvantages: it provided only propor­ tional control and hence exact control of speed at only one operatingcondition (this led to comments that it was "a modera­ tor, not a controller") ; it could operate only over a small speed range; and it required careful maintenance.
The first 70 years of the 19th century saw extensive efforts to improve on the Watt governor, aud thousands of governor patents were granted throughout the world. Many were for mechanisms designed to avoid the offset inherent in the Watt governor. Typical of such mechanisms were the governors patented by William Siemens (1823-1883) in 1846 and 1853, which substi­ tuted integral action for proportional action and hence produced "floating" controllers with no fixed set point. Practical improve­ ments came with the loaded governor of Charles T. Porter (1858): his governor could be run at much higher speeds, and hence
greater forces could be developed to operate an actuator. A little later Thomas Pickering (1862) and William Hartnell (1872) invented spring-loaded governors, which also operated at higher
speeds than the Watt governor and which had the added advan­
tage of smaller physical size than the Watt and Porter governors. From the early years of the 19th century there were rep

Kết quả (Việt) 1:

Một lịch sử ngắn gọn của điều khiển tự độngStuart Bennett Hệ thống điều khiển phản hồi utomatic đã được biết đến vàđược sử dụng cho hơn 2000 năm; một số trong những ví dụ sớm nhất là đồng hồ nước được mô tả bởi Vitruvius và do Ktesi bios (khoảng 270 TCN). Một số ba trăm năm sau, Heron của Alexandria miêu tả một loạt các automata sử dụng một loạt các cơ chế phản hồi. Từ "phản hồi" là một từ mới sáng chế thế kỷ 20, được giới thiệu trong thập niên 1920 bởi kỹ sư vô tuyếnMô tả ký sinh trùng, tích cực cho ăn lại các tín hiệu từ cácđầu ra của một khuếch đại để các mạch đầu vào. Nó đã nhập vào trong thế giới nói tiếng Anh thông dụng trong nửa sau của thế kỷ.Tự động phản hồi được tìm thấy trong một loạt các hệ thống; Rufus Oldenburger, năm 1978, khi nhắc lại foundatioft IFAC, nhận xét về tên gọi và bề rộng của các chủ đề: "tôi cảm thấy rằng biểu thức 'điều khiển tự động' bao phủ tất cả hệ thống, bởi vì tất cả hệ thống liên quan đến các biến, và một có liên quan với việc giữ các biến tại liên tục hoặc đưa ra giá trị khác nhau. Số này conccrn về quyền kiểm soát của các biến này mặc dù không thực sự điều khiển tự động các thiết bị có thể cố ý hoặc nếu không incorporatedin các hệ thống này. Tôi đã suy nghĩ về sinh học, kinh tế, chính trị như we1 như là hệ thống kỹ thuật để con hình ofIFAC phạm vi như là một cái rất rộng." Divcrsity này difficultics đặt ra cho các nhà sử học của bộ môn(và biên tập viên của tạp chí kiểm soát), và bài viết này khôngcố gắng để trang trải tất cả các lĩnh vực ứng dụng.THC lịch sử của điều khiển tự động chia thuận tiệnbốn giai đoạn chính như sau:• Kiểm soát đầu: đến năm 1900• Giai đoạn trước cổ điển: 1900-1940• Giai đoạn cổ điển: 1935-1960• Điều khiển hiện đại: Post-1955Bài viết này là có liên quan với người đầu tiên ba ở trên; Các bài viết khác trong vấn đề này đối phó với pcriod gần đây.Điều khiển đầu: Đến năm 1900Kiến thức về hệ thống kiểm soát thời kỳ Hy Lạp được bảo quản trong nền văn hóa Hồi giáo, và được tái khám phá ở phía tây tới cuối thời kỳ phục hưng. Sáng chế mới và các ứng dụng cũ của nguyên tắc bắt đầu xuất hiện từ thế kỷ 18-ví dụ, Rene-Antoine Ferchault de Reamur (1683-1757) đã đề xuất một số máy tự động cho việc kiểm soát temperature ấp trứng. Chúng được dựa trên một sáng chế của Cornelius Drebbel(1572-1663). Nhiệt độ được đo bởi sự mở rộng của một chất lỏng được tổ chức tại một tàu kết nối với ống-aU có chứa thủy ngân. Phao tại thủy ngân điều hành một ann mà, thông qua một liên kết cơ khí, kiểm soát dự thảo cho một fumace và do đó, tỷ lệ cháy và nhiệt độ sản xuất. Hệ thống điều khiển cải tiến tempera ture đã được nghĩ ra bởi Bonnemain (khoảng năm 1743-1828), dựa trên các cảm biến và thiết bị truyền động của mình vào việc mở rộng khác biệt của các kim loại khác nhau. Từ thế kỷ 19 một phạm vi sive exten vòi thiết bị đã được phát minh, được sản xuất và bán. Các thiết bị này đã là, chủ yếu, trực tiếp hành động côn trollers; có nghĩa là, mức năng lượng cần để hoạt động chấp hành điều khiển đã được rút ra từ các hệ thống đo lường.Sự phát triển kiểm soát đáng chú ý nhất trong thế kỷ 18 đã là thống đốc steamengine. Nguồn gốc của thiết bị này nằm trong các cơ chế Thang máy-tenter được sử dụng để kiểm soát khoảng cáchgiữa mài-đá trong gió và nước máy. Mat thew Boulton (1728-1809) desclibed lift-tenter trong một bức thư (ngày tháng năm 28,1788) để đối tác của mình, James Watt (1736-1819), người nhận ra rằng nó có thể được thích nghi để govcrn thc tốc độ quay động cơ hơi nước. Thiết kế đầu tiên được sản xuất vào tháng 11 năm 1788, và một thống đốc đầu tiên được sử dụng sớm trong năm 1789. Thống đốc Watt ban đầu có một số bất lợi: nó cung cấp chỉ propor tế kiểm soát và kiểm soát chính xác do đó tốc độ tại chỉ có một operatingcondition (điều này đã dẫn đến ý kiến rằng đó là "một modera tor, không phải là một bộ điều khiển"); nó có thể hoạt động chỉ trên một phạm vi nhỏ tốc độ; và nó đòi hỏi cẩn thận bảo trì.70 năm đầu tiên của thế kỷ 19 chứng kiến nhiều nỗ lực để cải thiện về thống đốc Watt, aud hàng ngàn của thống đốc bằng sáng chế đã được cấp trên khắp thế giới. Nhiều người đã cho bộ phận được thiết kế để tránh các bù đắp vốn có trong các thống đốc Watt. Điển hình của các cơ chế như vậy đã là thống đốc cấp bằng sáng chế bởi William Siemens (1823-1883) năm 1846 và năm 1853, mà substi tuted hành động không thể thiếu cho tỉ lệ hành động và do đó sản xuất các bộ điều khiển "nổi", không có cố định thiết lập điểm. Cải thiện thực tế ments đến với thống đốc nạp Charles T. Porter (1858): thống đốc của ông có thể chạy ở tốc độ cao hơn nhiều, và vì thếlực lượng lớn hơn có thể được phát triển để vận hành một actuator. Một chút và sau đó Thomas Pickering (1862) William Hartnell (1872) phát minh ra thống đốc mùa xuân-nạp, cũng hoạt động ở cao hơntốc độ so với thống đốc Watt và có thêm advanTage kích thước vật lý nhỏ hơn so với các thống đốc Watt và Porter. Từ những năm đầu của thế kỷ 19 đã có đại diện

Kết quả (Việt) 2:

Tóm tắt lịch sử của điều khiển tự động
Stuart Bennett




hệ thống điều khiển phản hồi utomatic đã được biết đến và
sử dụng trong hơn 2000 năm; một số ví dụ sớm nhất là đồng hồ nước được mô tả bởi Vitruvius và do Ktesi bios (khoảng năm 270 trước Công nguyên). Một số ba trăm năm sau, Heron của Alexandria đã mô tả một loạt các thiết bị tự động mà sử dụng một loạt các cơ chế phản hồi. Từ "hồi" là một từ mới thế kỷ 20 được giới thiệu trong năm 1920 bởi các kỹ sư vô tuyến để
mô tả ký sinh trùng, cho ăn tích cực trở lại của tín hiệu từ
đầu ra của một bộ khuếch đại cho các mạch đầu vào. Nó đã đi vào sử dụng phổ biến trong thế giới nói tiếng Anh trong nửa sau của thế kỷ.
Phản hồi tự động được tìm thấy trong một loạt các hệ thống; Rufus Oldenburger, vào năm 1978, khi nhớ lại những foundatioft của IFAC, nhận xét về cả tên và bề rộng của đề tài này: "Tôi cảm thấy rằng biểu hiện 'điều khiển tự động" bao gồm tất cả các hệ thống, bởi vì tất cả các hệ thống liên quan đến các biến, và một là có liên quan với giữ các biến tại không đổi hoặc cho các giá trị khác nhau. số tiền này đến conccrn về kiểm soát các biến này mặc dù không có thiết bị điều khiển tự động thực tế có thể cố ý hoặc incorporatedin các hệ thống này. tôi đã suy nghĩ về sinh học, kinh tế, chính trị như chúng tôi 1 là kỹ thuật hệ thống như vậy thatI hình phạm vi ofIFAC là một trong rất rộng. " Divcrsity Điều này đặt ra difficultics cho các sử gia của đối tượng
(và cho các biên tập viên của tạp chí kiểm soát), và bài viết này không
cố gắng để trang trải tất cả các lĩnh vực ứng dụng.
Lịch sử THC điều khiển tự động chia thuận tiện thành
bốn giai đoạn chính như sau:
• Kiểm soát sớm: Để 1900
• Thời kỳ tiền Cổ: 1900-1940
• Thời kỳ cổ điển: 1935-1960
• Kiểm soát hiện đại: Post-1955
bài viết này là có liên quan với thefirst ba của các bên trên; bài viết khác trong thỏa thuận vấn đề này với pcriod gần đây.

Kiểm soát sớm: Để 1900
Kiến thức về các hệ thống kiểm soát của thời kỳ Hy Lạp đã được bảo quản trong các nền văn hóa Hồi giáo đã được tái phát hiện ở phương Tây vào cuối thời kỳ Phục hưng. Sáng chế và ứng dụng các nguyên tắc cũ mới bắt đầu xuất hiện trong các ví dụ thế kỷ cho 18, Rene-Antoine de Ferchault Reamur (1683- 1757) đề xuất một số các thiết bị tự động để kiểm soát các hệ
perature của vườn ươm. Chúng được dựa trên một phát minh của Cornelis Drebbel (1572-1663). Nhiệt độ được đo bởi sự mở rộng của một chất lỏng được tổ chức tại một tàu kết nối với aU ống có chứa thủy ngân. Một phao trong thủy ngân hành một ann đó, thông qua một liên kết cơ khí, kiểm soát dự thảo để một fumace và


do đó tỷ lệ đốt và nhiệt lượng. Cải thiện hệ thống kiểm soát tempera ture được nghĩ ra bởi Bonnemain (khoảng năm 1743- 1828), người đã dựa cảm biến và bộ truyền động của mình vào việc mở rộng khác nhau của kim khác nhau. Trong thế kỷ 19 một loạt sive exten của các thiết bị điều nhiệt đã được phát minh, sản xuất, và bán. Các thiết bị này được, chủ yếu, trực tiếp diễn xuất trollers con; đó là, sức mạnh cần thiết để vận hành thiết bị truyền động kiểm soát đã được rút ra từ các hệ thống đo lường.
Sự phát triển kiểm soát quan trọng nhất trong thế kỷ 18 từng là thống đốc steamengine. Nguồn gốc của lời nói dối thiết bị này trong cơ chế thang máy-căng vải được sử dụng để kiểm soát khoảng cách
giữa nghiền đá ở cả hai nhà máy gió và nước. Mat thew Boulton (1728-1809) desclibed thang máy-căng vải trong một lá thư (ngày tháng 28,1788) để đối tác của mình, James Watt (1736-1819), người đã nhận ra nó có thể được thích nghi với tốc độ govcrn thc của động cơ hơi nước quay . Thiết kế đầu tiên được sản xuất vào tháng 11 năm 1788, và là một thống đốc lần đầu tiên được sử dụng sớm trong năm 1789. Thống đốc Watt ban đầu đã có một số nhược điểm: nó cung cấp chỉ propor kiểm soát quốc và kiểm soát do đó chính xác của tốc độ chỉ có một operatingcondition (điều này dẫn đến ý kiến mà nó là "một tor Modera, không phải là một bộ điều khiển"); nó có thể hoạt động chỉ trong một phạm vi tốc độ nhỏ; và nó đòi hỏi bảo trì cẩn thận.
70 năm đầu của thế kỷ 19 chứng kiến những nỗ lực lớn để cải thiện về các thống đốc Watt, AUD hàng ngàn bằng sáng chế thống đốc đã được cấp trên toàn thế giới. Nhiều người đã cho cơ chế được thiết kế để tránh sự vốn có bù đắp trong các thống đốc Watt. Điển hình của cơ chế như vậy là thống đốc cấp bằng sáng chế bởi William Siemens (1823-1883) vào năm 1846 và 1853, trong đó substi tuted hành động không thể thiếu cho các hành động tỉ lệ và do đó sản xuất "nổi" bộ điều khiển không có điểm tập cố định. Thực hành nâng cao ments đến với thống đốc nạp của Charles T. Porter (1858): thống đốc của ông có thể được chạy ở tốc độ cao hơn nhiều, và do đó
lực lượng lớn hơn có thể được phát triển để vận hành một thiết bị truyền động. Một lúc sau, Thomas Pickering (1862) và William Hartnell (1872) đã phát minh đốc lò xo, mà còn hoạt động ở cao hơn
tốc độ hơn so với thống đốc Watt và trong đó đã có advan thêm
Tage kích thước nhỏ hơn so với các thống đốc Watt và Porter. Từ những năm đầu của thế kỷ 19 đã có đại diện