中國古代自動裝置
automatic apparatus in ancient China
中國古代能工巧匠發明許多原始自動裝置，以滿足生產、生活和作戰的需要。指南車、銅壺滴漏、浮子式閥門、記里鼓車、漏水轉渾天儀、候風地動儀、水運儀象臺等就是其中比較著名的幾種。
指南車 指南車是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。關于指南車的發明有許多傳說和記載：據《宋史·輿服志》記載，公元前26世紀中國黃帝時代就發明指南車。公元前11世紀周成王時已應用指南車。公元前3 世紀西漢時代對指南車作了改進。東漢的張衡（78～139）、三國時代魏國的馬鈞、南齊的祖沖之都曾制造過指南車。據王振鐸考證，指南車是三國時期魏明帝青龍三年 (235)由馬鈞創造的。指南車是一種馬拉的雙輪獨轅車，車箱上立一伸臂的木人。車箱內裝有能自動離合的齒輪系。當車子轉彎偏離正南方向時，車轅前端就順此方向移動，而后端則向相反方向移動，并將傳動齒輪放落，使車輪的轉動帶動木人下的大齒輪向相反方向轉動，恰好抵消車子轉彎產生的影響。車向正南方向行駛時,車輪和木人下的大齒輪是分離的,木人指向不變。因此，無論車轉向何方，都能使木人的手臂始終指向南方。
指南車的齒輪系雖然非常簡單,但它能夠自動離合,在技巧上優于記里鼓車的齒輪系。從自動控制原理來看，指南車是利用擾動補償原理的開環定向自動調節系統。被控制量是木人的指向。車子轉彎時，車輪帶動齒輪系使木人沿著與車子轉動方向相反的方向轉動，恰好補償車子的轉角。它應用了絕對不變性原理和雙通道結構。圖1為中國歷史博物館復原的指南車模型,圖2為指南車的方向調節系統框圖。
銅壺滴漏 即漏壺，中國古代的自動計時裝置，又稱刻漏或漏刻。漏壺的最早記載見于《周禮》。這種計時裝置最初只有兩個壺,由上壺滴水到下面的受水壺,液面使浮箭升起以示刻度（即時間）(圖3之右)。這里浮箭可看作是一種自動檢測裝置。保持上壺的水位恒定，則是自動調節的問題。這個問題后來是用互相銜接的多級（3～5級）水壺來解決的。宋朝王普所著《官術刻漏圖》(1135)曾描述蓮華漏，后該書失傳。根據宋朝楊軍的《六經圖》(1155)轉述。蓮華漏(圖3之左)由4個壺組成。平水壺向平水小壺供水，平水小壺上有溢水口，可使多余的水泄入減水桶以保持水面恒定。計時精度比傳說中的阿拉伯人用浮子式閥門調節水位的系統為高。這種計時裝置是一種開環自動調節系統，其原理相當于有非線性限制器的多級阻容濾波裝置。
浮子式閥門 在蓮華漏中還采用一個浮子式閥門作為自動切斷閥。當受水壺的水位升至滿刻度時，浮子式閥門就會自動阻塞上級平水小壺的出水小孔，切斷水滴。這種系統屬于閉環自動調節系統。浮子式閥門也用于其他場合。宋朝仇士良著的《嶺外代答》(1178)曾記載中國南方和西南方部落民族村民一種習俗,就是常用長0.6米以上的飲酒管飲酒。在這種竹制飲酒管中裝有一條銀制小魚，作為可動的“關捩”（即閥門）。飲酒時吸得太快或太慢,小孔就會被小魚自動堵塞（圖4）。這種浮子式閥門可用來保持均勻的飲酒速度，實際上是
一個流量自動調節器。
