automatic apparatuses in ancient China
中国古代能工巧匠发明许多原始自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。指南车、铜壶滴漏、浮子式阀门、记里鼓车、漏水转浑天仪、候风地动仪、水运仪象台等就是其中比较著名的几种。 指南车 指南车是中国古代用来指示方向的一种机械装置。关于指南车的发明有许多传说和记载：据《宋史·舆服志》记载，公元前26世纪中国黄帝时代就发明指南车。公元前11世纪周成王时已应用指南车。公元前3 世纪西汉时代对指南车作了改进。东汉的张衡（78～139）、三国时代魏国的马钧、南齐的祖冲之都曾制造过指南车。据王振铎考证，指南车是三国时期魏明帝青龙三年 (235)由马钧创造的。指南车是一种马拉的双轮独辕车，车箱上立一伸臂的木人。车箱内装有能自动离合的齿轮系。当车子转弯偏离正南方向时，车辕前端就顺此方向移动，而后端则向相反方向移动，并将传动齿轮放落，使车轮的转动带动木人下的大齿轮向相反方向转动，恰好抵消车子转弯产生的影响。车向正南方向行驶时,车轮和木人下的大齿轮是分离的,木人指向不变。因此，无论车转向何方，都能使木人的手臂始终指向南方。 指南车的齿轮系虽然非常简单,但它能够自动离合,在技巧上优于记里鼓车的齿轮系。从自动控制原理来看，指南车是利用扰动补偿原理的开环定向自动调节系统。被控制量是木人的指向。车子转弯时，车轮带动齿轮系使木人沿着与车子转动方向相反的方向转动，恰好补偿车子的转角。它应用了绝对不变性原理和双通道结构。图1为中国历史博物馆复原的指南车模型,图2为指南车的方向调节系统框图。 溶液聚合
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多功能烧烤车 铜壶滴漏 即漏壶，中国古代的自动计时装置，又称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周礼》。这种计时装置最初只有两个壶,由上壶滴水到下面的受水壶,液面使浮箭升起以示刻度（即时间）(图3之右)。这里浮箭可看作是一种自动检测装置。保持上壶的水位恒定，则是自动调节的问题。这个问题后来是用互相衔接的多级（3～5级）水壶来解决的。宋朝王普所著《官术刻漏图》(1135)曾描述莲华漏，后该书失传。根据宋朝杨军的《六经图》(1155)转述。莲华漏(图3之左)由4个壶组成。平水壶向平水小壶供水，平水小壶上有溢水口，可使多余的水泄入减水桶以保持水面恒定。计时精度比传说中的阿拉伯人用浮子式阀门调节水位的系统为高。这种计时装置是一种开环自动调节系统，其原理相当于有非线性限制器的多级阻容滤波装置。
浮子式阀门 在莲华漏中还采用一个浮子式阀门作为自动切断阀。当受水壶的水位升至满刻度时，浮子式阀门就会自动阻塞上级平水小壶的出水小孔，切断水滴。这种系统属于闭环自动调节系统。浮子式阀门也用于其他场合。宋朝仇士良著的《岭外代答》(1178)曾记载中国南方和西南方部落民族村民一种习俗,就是常用长0.6米以上的饮酒管饮酒。在这种竹制饮酒管中装有一条银制小鱼，作为可动的“关捩”（即阀门）。饮酒时吸得太快或太慢,小孔就会被小鱼自动堵塞（图4）。这种浮子式阀门可用来保持均匀的饮酒速度，实际上是
一个流量自动调节器。
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