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负反馈

chyw_927  发表于 2009/8/23 11:45:58      838 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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一切事物的发展都有着清晰的脉络的,控制论也是这样。直到20世纪中叶,工业控制首先要解决的,就是怎么能够稳定的让系统进行控制工作。所以科学家们更多考虑的,是控制系统的稳定性。

    20世纪30~40年代,人们开始发现控制信息的重要。比较传奇的故事,是讲述一个叫做哈罗德.布莱克(Harold Black)的人。布莱克当时才29岁,电子工程专业毕业六年来,在西部电子公司工程部工作。西部电子公司我们知道的人不多,可是提起贝尔实验室(Bell Labs)来,可能许多人都知道。在1925年,贝尔实验室成立,这个工程部成为贝尔实验室的核心。当时他在研究电子管放大器的失真和不稳定问题。怎样控制放大器震荡始终不好解决。1928年8月的一天,布莱克早上上班,可能是必须要坐轮渡。他坐在船上还在思索这个问题,突然灵感来临,想到了抑制反馈的办法,也许可以用牺牲一定的放大倍数来解决,具体的解决办法,就是用负反馈来抑制震荡。为了捕捉住这个灵感,布莱克抓住手边的一份报纸,写下了这个想法。为了记住这个具有天才想法的一刻,贝尔实验室保存了这个报纸,这个报纸的名字叫纽约时报。为了记住这个当时具有天才想法的一刻,我们也说一下那条河,叫做胡森河(Hudson),那条船叫做Lackawanna Ferry,太鸟嘴,就不翻译了。

    现在我们都知道了,要想让一个放大器稳定,需要用到负反馈。布莱克和同事们后来向专利局提出了总共52页一百多项的专利申请,当时美国的专利局可能也有点官僚,也许是看这么多理论不好判断。专利局的人迟迟没有通过这个申请。布莱克先生望穿秋水不见通过,就继续研究负反馈放大器的电路。九年之后他们研制出了实用的负反馈放大器,专利终获通过。

    负反馈放大器的方法有了,但是怎样界定震荡与不震荡,比较麻烦。1932年美国通信工程师H.奈奎斯特(HarryNyquist Nyquist)发现电子电路中负反馈放大器的稳定性条件,即著名的奈奎斯特稳定判据。1934年,乃奎斯特也加入了贝尔实验室。

    至此,自动控制的准备工作差不多了,但是我们还要介绍一下让我们许多人都感到头疼,或者在实际应用过程中懒得运用的传递函数,我们每个学习自动控制的人在学校都要学习的。

    早在1925年,英国电气工程师亥维赛就把拉普拉斯变换应用到求解电网络的问题上。后来拉普拉斯变换就被应用到调节系统上,得到了很好的效果。乃奎斯特以后,数学家哈瑞斯也开始研究负反馈放大器问题。1942年,他用我们目前已经熟悉的方框图、输入、输出的方法,把系统分为若干环节,并引入了传递函数的概念。

    在自动控制的接力赛的中间环节,我们看到了电子电路也加入了进来。可是电子电路仅仅算是插班生。当时,对电子电路本身并没有考虑到要去影响自动调节系统。放大器理论与自动控制理论可是说是两条线。那么,是谁让这两条线相交了呢?
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