简述自动控制系统发展的四个阶段

1、早期控制 

早在古代，劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对反馈的直观认识，发明了许多着闪烁控制理论智慧火花的杰作。如果要追溯自动控制技术的发展史，早在两千年前人类就有了自动控制技术的萌芽。

2、经典控制理论

自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来。

经过20世纪初Nyquist，Bode，Harris，Evans，Wienner，Nichols等人的杰出贡献，终于形成了经典反馈控制理论基础，并于50年代趋于成熟。

特点是以传递函数为数学工具，采用频域方法，主要研究单输入单输出线性定常控制系统的分析与设计，但它存在着一定的局限性，即对多输入多输出系统不宜用经典控制理论解决，特别是对非线性时变系统更是无能为力。

3、现代控制理论

随着20世纪40年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩展，促进了自动控制理论朝着更为复杂也更为严密的方向发展，特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念以及提出的极大值理论的基础上，在20世纪5060年代开始出现了以状态空间分析(应用线性代数)为基础的现代控制理论。

现代控制理论本质上是一种时域法，其研究内容非常广泛，主要包括三个基本内容：多变量线性系统理论最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论现代控制理论从理论上解决了系统的可控性可观测性稳定性以及许多复杂系统的控制问题。

4、智能控制理论

随着现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，形成了复杂的大系统，导致了控制对象控制器以及控制任务和目的的日益复杂化，从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用经典控制理论现代控制理论在应用中遇到了不少难题，影响了它们的实际应用，其主要原因有三：

1)精确的数学模型难以获得此类控制系统的设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的，而实际系统由于存在不确定性不完全性模糊性时变性非线性等因素，一般很难获得精确的数学模型；

2)假设过于苛刻研究这些系统时，人们必须提出一些比较苛刻的假设，而这些假设在应用中往往与实际不符；

3)控制系统过于复杂为了提高控制性能，整个控制系统变得极为复杂，这不仅增加了设备投资，也降低了系统的可靠性

第三代控制理论即智能控制理论就是在这样的背景下提出来的，它是人工智能和自动控制交叉的产物，是当今自动控制科学的出路之一。

扩展资料

自动控制系统的未来发展前景：

现代化工厂向规模集约化方向发展时，生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越来越高的要求。

传统的DCS系统已经不能满足现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信技术的迅速发展，自动控制系统的未来发展方向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向发展。

参考资料来源：百度百科-自动控制系统

自动控制理论的发展可分为四个主要阶段：

第一阶段：经典控制理论（或古典控制理论）的产生、发展 和成熟；
经典控制理论 控制理论的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理， 主要用于工业控制。第二次世界大战期间，为了设计和制造飞机及 船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统等基于反馈原理的 军用装备，进一步促进和完善了自动控制理论的发展。

第二阶段：现代控制理论的兴起和发展；
经典控制理论只适用于单输入、单输出的线性定常系统，只注重系 统的外部描述而忽视系统的内部状态。在实际应用中有很大局限性。 随着航天事业和计算机的发展， 20 世纪 60 年代初，在经典控制理 论的基础上，以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理 论迅速发展起来。

第三阶段：大系统控制兴起和发展阶段；
20世纪70年代开始，现代控制理论继续向深度和广度发 展，出现了一些新的控制方法和理论。如（ 1 ）现代频域方 法 以传递函数矩阵为数学模型，研究线性定常多变量系统； （2）自适应控制理论和方法 以系统辨识和参数估计为基础， 在实时辨识基础上在线确定最优控制规律；（ 3 ）鲁棒控制 方法 在保证系统稳定性和其它性能基础上，设计不变的鲁 棒控制器，以处理数学模型的不确定性。

第四阶段：智能控制发展阶段。
是近年来新发展起来的一种控制技术，是人工智能在 控制上的应用。智能控制的概念和原理主要是针对被控对 象、环境、控制目标或任务的复杂性提出来的，它的指导 思想是依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那些目 前需要人的智能才能解决的复杂的控制问题。被控对象的 复杂性体现为:模型的不确定性，高度非线性，分布式的传 感器和执行器，动态突变，多时间标度，复杂的信息模式， 庞大的数据量，以及严格的特性指标等。智能控制是驱动 智能机器自主地实现其目标的过程智能控制是从“仿人”的概念出发的。其方法包括学 习控制、模糊控制、神经元网络控制和专家控制等方法。

1、PC和嵌入式系统的控制能力都没有得到充分的施展
2、随着电子技术的发展，PC＋控制卡将逐步体现更大的力量
3、嵌入式系统催动的模块化，集成化的通用自控单元将深入到工业、消费电子、汽车等方面
4、智能网络的控制实体单元的世界将在20年内成型

自动化包括很多项目和行业：数控系统；-工业控制用计算机系统、分散型控制系统、可编程控制器、现场总线控制系统等；-显示仪表、控制（调节）仪表系统；-基地式仪表、执行器；-气动单元组合仪表；-电动单元组合仪表；-集中控制装置；-智能控制系统；-自动化成套控制装置系统等；-自动化控制系统配件：各类控制模板、安全栅等。

关于控制和自动化技术发展但是其上可以分为四个历史时期：
(1) 自动化装置的出现和应用（18世纪以前）
古代人类在长期的生产和生活中，为了减轻自己的劳动，逐渐利用自然界的动力(水力、风力等)代替人力、畜力，以及用自动装置代替人的部分繁杂的脑力劳动和对自然界动力的控制。
(2)自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代）
社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧密围绕着生产﹑军事设备的控制以及航空航天工业的需要而形成和发展起来的。工业上的应用，是以瓦特的蒸汽机调速器作为正式起点。1788年﹐瓦特为了解决工业生产中提出的蒸汽机的速度控制问题﹐把离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来﹐构成蒸汽机转速调节系统﹐使蒸汽机变为既安全又实用的动力装置。此时的自动化装置是机械式的，而且是自力型的。
(3)局部自动化时期（20世纪40~50年代）
在1943~1946年，美国电气工程师J.埃克脱(Eckert)核物理学家J.莫奇利（Mauchly）为美国陆军研制成世界上第一台基于电子管和数字管的计算机（Electronic Digit Computer）——电子书子积分和自动计数器（ENIAC）。随后人们对计算机进行了多次改良，使之更加实用。同时，电子计算机的发明，为20世纪60~70年代开始的在控制系统广泛应用程序控制和逻辑控制以及应用数字计算机直接控制生产过程，奠定了基础。目前，小型电子数字计算机或单片机已成为复杂自动控制系统的一组成部分，以实现复杂的控制和算法。
（4）综合自动化时期（20世纪50年代起末至今）
在这个时期，经典控制理论已不能满足复杂工业化的需求，现代控制理论应运而生，得到了迅速的发展，并形成了许多各分支。