真人棋牌龙虎斗 记2008年度国家自然科学奖二等奖获得者段广仁教授团队:以国家需求为己任

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记2008年度国家自然科学奖二等奖获得者段广仁教授团队:以国家需求为己任

发布时间:2019-10-27 21:21:13

    哈工大报讯(本报记者 吉星)2009年1月9日,2008年度国家科学技术奖励大会在北京隆重召开。我校航天学院长江学者特聘教授段广仁等牵头的项目“鲁棒控制系统设计的参数化方法与应用”喜获国家自然科学奖二等奖,其中一等奖空缺。项目的5位主要完成者段广仁、关新平、刘国平、张焕水和高会军均是国家杰出青年基金获得者,前3位还是教育部长江学者支持计划获得者。

为了国家航天事业

    鲁棒是什么呢?带着这样的疑问,记者对团队带头人段广仁教授进行了采访。“鲁棒是英文单词的音译,文雅地说是稳健、强壮,用东北话讲就是‘抗造’。鲁棒控制系统是指具有抵御干扰能力的控制系统。大到飞机、卫星,小到电梯等控制系统,它们在恶劣的环境下或者危险的情况下如果仍能保持系统的基本性能或保持系统的稳定性,那就说明这些控制系统具有鲁棒性,‘免疫性’很强。”段广仁教授的解释清楚明白。
    鲁棒控制是20世纪70年代兴起的控制理论分支,目前仍然是非常活跃的研究领域,具有非常广泛的研究内容。鲁棒控制方法适用于以稳定性和可靠性作为首要目标的应用。由于任何实际物理系统中都不可避免地存在参数变化,例如,元件老化、工况改变、数据错误等,因此关于不确定系统的鲁棒控制研究不但具有重大的理论意义,而且还具有非常重要的应用价值。
    20世纪80年代,我校“控制科学与工程”学科洞察国内外控制理论的发展现状,并结合哈工大的航天特色,指导硕士生和博士生等对现代鲁棒控制理论及其在航天控制方面的应用等关键问题进行了广泛深入的研究,并为此后承担国家重大课题奠定了坚实的理论和工程技术基础。
    其实早在20世纪50年代,在王子才院士、冯纯伯院士、王广雄教授、胡恒章教授、吴广玉教授等一批老前辈的带领下,我校结合国家发展重大需求,特别是航天科技发展方面的需求,开展的相关研究已经涉及了鲁棒控制理论和航天控制系统分析与测试等方面的一系列相关课题。
    在航天领域中,存在着许多尚未解决、非常复杂的鲁棒控制问题。这些问题在一定程度上制约了航天控制技术的发展。为了提高控制理论水平、解决航天控制中的一系列重大问题,我国亟待建设一支具有坚实基础和较高自主创新能力的研究群体,而段广仁教授为带头人的科研团队就是这样一支团队。
  “我们的研究瞄准国际鲁棒控制领域的前沿课题和国家航天控制领域中亟待解决的控制问题,致力于将我们的先进控制理论研究成果有效地应用于航天控制的实际问题之中。”段广仁教授强调。
    基于目前国内外鲁棒控制理论研究现状以及我国航天发展需求,结合哈工大的航天特色,段广仁团队将鲁棒控制理论方面的成果应用于航天控制之中。段广仁教授说,团队研究的方向细化起来就是,在鲁棒控制理论研究中,以控制系统参数化设计方法与复杂系统分析与设计为着眼点,结合磁悬浮系统、寻北仪系统、卫星控制、探月飞行器软着陆等相关应用背景,解决鲁棒控制理论中的重大理论与应用问题。“鲁棒控制系统设计的参数化方法与应用”项目就是其中一个重要的创新成果。

沉甸甸的创新成果

    一般说来,一个给定系统的控制器设计要依赖于该系统的数学模型。然而,由于某些“不确定性”的存在,一个系统的数学模型不可能完全刻画系统的特性,从而可能导致所设计的控制系统不具有满意的控制品质。而鲁棒控制则在控制系统的设计过程中考虑和处理了系统中的不确定性影响,使得所设计的系统对于系统的不确定性具有一定的容忍性,因而保证在不确定性存在的情况下仍能使系统具有满意的性能。从这一意义上讲,鲁棒控制是通向实际控制应用的桥梁,具有重要的理论与应用意义。
    段广仁介绍说,控制系统设计的参数化方法的基本思想是:首先建立使得控制系统具有某种希望特性或结构的所有控制律的完全参数化表示,然后通过进一步合理地选择控制律中的自由参数来实现控制系统的其它鲁棒性能要求。
    依据上述参数化设计思想,段广仁教授牵头的课题组结合课题研究发表的相关学术论文被3大检索收录894篇,其中SCI收录231篇、EI收录442篇、ISTP收录221篇;在国际自动控制联合会的重要刊物上发表相关论文16篇;在IEEE会刊上发表相关论文48篇,其中长文20篇。5位主要完成人在鲁棒控制系统设计这一大方向上合作发表的被3大检索收录的论文达88篇。
    “鲁棒控制系统设计的参数化方法与应用”项目的科学价值体现在3个方面:建立了控制系统参数化设计方法的理论基础,提出了基本的控制系统设计的参数化方法,并将该方法用于各种鲁棒控制系统设计和实际工程实践,创立了关于鲁棒控制系统参数化设计的一个完整体系,对控制理论的发展起到了推动作用;将所提出的控制系统设计的参数化方法成功地用于控制系统一体化设计、磁悬浮系统的鲁棒控制和探月飞行器软着陆的制导与控制,其结果具有重要的推广和应用价值;研究成果不但被控制理论界广泛引用,同时也被国内外学者成功地应用于结构振动系统与动力发电系统等实际工程控制,在国内外产生了一定的影响,提高了我国在该项研究领域在国际上的地位和声誉。
    一流的成果源于一流的团队,说到这里该重点介绍一下段广仁教授和他的团队了。

一流的创新团队

    “创新团队成员主要由控制科学与工程学科、应用数学学科的中青年教授组成,形成了理工结合、交叉渗透的科学研究方向,并共享同一软硬件研究平台和相关研究成果,形成了既有独立开展课题研究又有协作攻关的团队。”段广仁教授说,“创新必须有一支一流的创新队伍,我们的团队现在已经有了很强的实力,而且还在不断发展和壮大。”
    的确,这个团队里有很多耀眼的科技之星。
    项目负责人段广仁教授是哈工大控制理论与制导技术研究中心主任、IEE 会士、IEEE高级会员、教育部科技委学部委员、教育部长江学者优秀创新团队学术带头人。
    团队研究骨干、长江学者讲座教授关新平校友是段广仁的学生;团队研究骨干、我校长江学者讲座教授刘国平与段广仁教授有10多年的合作研究,发表了许多高水平的科研论文;团队研究骨干张焕水教授是国家杰出青年基金获得者;团队研究骨干高会军教授是2008年国家杰出青年科学基金获得者、教育部新世纪优秀人才基金获得者,全国百篇优秀博士学位论文获得者……
    “目前,围绕现代鲁棒控制理论与应用研究领域,我校控制科学与工程学科逐步形成由近30位教授和一批副教授及博士后、博士生组成的富有朝气的研究队伍,并通过相互协作和知识结构相互渗透,开辟出很多新的研究方向,完成了一系列重大和重要的航天控制课题。”团队研究骨干姚郁教授介绍说。

爱岗敬业的成员

    “段老师特别勤奋,晚上十一二点才下班是家常便饭,很多时候都是通宵达旦地工作。一年之中很多时间他都要出差,家里的事情很少有时间管。”段广仁教授的博士生、团队成员付艳明说。
    当被问及此事的时候,段广仁教授爽朗地笑了,他说:“工作很紧张,很忙,这不光是我一个人,很多人都是这样。在哈工大亏欠老婆孩子的人太多了,不止我一个,姚郁、沈毅他们不都是这样嘛。”
    “如果不出差,主要有两件事要做。”段广仁教授风趣地说,一是“还债”,因为很多工作都堆在那儿,未审的论文、要写的报告……;二是“睡觉”,“觉总是睡不够。另外,午睡是我的一个老习惯。睡完中午觉,晚上可以好好工作,否则效率就不高,但是下午经常有会,中午吃饭也总是会晚点。”对于段广仁教授来说,午睡也是件很奢侈的事。
    团队各自职责明确,虽然在分工上有所不同,但是大家都有一种力争上游的精神、不达目的不罢休的魄力。团队经常要开会讨论工作进展。这当中有许多有趣的小故事,对团队来说也成了调剂紧张工作的小插曲。段广仁和黄显林、周荻、荆武兴4位教授一起去北京申请国家自然科学基金重点项目。由于时间紧迫,晚上上了火车,几个人带着笔记本就开始修改报告、准备答辩的工作了。到北京后光顾着干活,谁也没有想着买回哈尔滨的火车票。等事情办完了,不知道谁说了一声“咱们明天回哈市的车票还没买呢”,大伙这才想起来,明天是五一长假前的最后一天,票这么紧张,买不到票可就要在北京过五一了。于是他们急急忙忙地打电话让各自的朋友帮忙买票。结果火车票是买到了,却买了双份。最后,4个大教授只好到火车站排队把多余的票退了。
    “在科学上没有平坦的大道,只有不畏劳苦,沿着陡峭山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点”,段广仁教授及其团队成员就是抱着这样的信念,以国家需求为己任,面对未知领域的挑战,愈挫愈奋,历苦弥坚。一路的艰辛和一路的收获已经属于过去,他们的目标在更前方。

 段广仁教授(左二)在指导科研工作  (李贵才摄)