中圖分類號(hào)tp13收稿日期20020410收修改稿日期20020805

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1、第28卷增刊2002年12月自動(dòng)化學(xué)報(bào)陳翰馥(中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院系統(tǒng)科學(xué)所北京100080)(E-mail:hfchen@control.iss.ac.cn)摘要討論作為基礎(chǔ)研究的自動(dòng)控制論的特點(diǎn)、評(píng)價(jià)及應(yīng)支持的內(nèi)容.關(guān)鍵詞自動(dòng)控制理論,基礎(chǔ)研究中圖分類號(hào)TP13收稿日期2002-04-10收修改稿日期2002-08-05CONTROLTHEORYASBASICRESEARCHCHENHan-Fu(InstituteofSystemsScience,AcademyofMathematicsandSystemsSciencesCh

2、ineseAcademyofSciences,Beijing100080)(E-mail:hfchen@control.iss.ac.cn)Abstract:Thefollowingproblemsarediscussed:asbasicresearchwhatarethefeaturesofcontroltheory?whataretheevaluationcriteriaforresultsofcontroltheory?andwhatarethemaintopicstosupportincontroltheory?Keywords:C

3、ontroltheory,basicresearch1自動(dòng)控制理論的特點(diǎn)自動(dòng)控制作為自動(dòng)化領(lǐng)域的重要內(nèi)容,它的基礎(chǔ)研究有兩個(gè)特點(diǎn).1)控制本身是一種工具,它不局限于某個(gè)系統(tǒng).控制理論作為自動(dòng)控制的基礎(chǔ)理論,具有普適性,好比微積分、線性代數(shù),任何領(lǐng)域都可拿來(lái)用.研究自動(dòng)控制,不象研究計(jì)算機(jī)、新材料等,可以提出具體的量化指標(biāo),可以得到本身有顯示度的成果.2)自動(dòng)控制有很強(qiáng)的應(yīng)用背景.對(duì)自動(dòng)控制的需求很廣泛,小到日常的家用電器、汽車等,大一點(diǎn)如航天、航空、制造系統(tǒng)等,還有各種大型的、更為復(fù)雜的系統(tǒng)都需要控制.沒(méi)有應(yīng)用背景的“控制理論”就缺乏生命力

4、.如何巧妙地運(yùn)用控制的基礎(chǔ)理論來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是和研究控制理論本身不同的另一種創(chuàng)造性工作.2支持基礎(chǔ)研究盡管一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展依賴于它的工程技術(shù)水平,但如果只重視技術(shù)、應(yīng)用,而不注意基礎(chǔ)研究,雖然通過(guò)買專利、仿造,一時(shí)也能得到一定成效,但沒(méi)有自主產(chǎn)權(quán),生產(chǎn)的發(fā)展就會(huì)缺乏后勁.現(xiàn)在日本學(xué)者也意識(shí)到,戰(zhàn)后幾十年片面重視技術(shù),確實(shí)使日本在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,有些技術(shù)領(lǐng)域一時(shí)超過(guò)了美國(guó),但由于對(duì)基礎(chǔ)研究重視不夠,技術(shù)的發(fā)展受到制約,領(lǐng)先的領(lǐng)域又被人超過(guò)去了[1].值得一提的是,日本的基礎(chǔ)研究所取得的成就和對(duì)基礎(chǔ)研究的投入遠(yuǎn)比我國(guó)高.自動(dòng)控制理論和

5、應(yīng)用是對(duì)立統(tǒng)一的兩個(gè)方面,兩者相輔相承,不可分割,也不可不區(qū)分.誠(chéng)如上面所述,自動(dòng)控制理論屬具有普適性的基礎(chǔ)研究,它研究帶有一定概括性的系統(tǒng)的控制問(wèn)題.我們?cè)u(píng)價(jià)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)研究,一方面要看它有否實(shí)際意義,但象所有的基礎(chǔ)理論一樣,不能以“能否立馬用上”這樣一個(gè)簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量自動(dòng)控制理論工作的意義,否則一定會(huì)導(dǎo)致庸俗化,而削弱自動(dòng)控制的基礎(chǔ)研究.作為基礎(chǔ)研究的成果,一定要到國(guó)際上去競(jìng)爭(zhēng).雖然不應(yīng)片面強(qiáng)調(diào)國(guó)外引用率及SCI指標(biāo)等,但是在國(guó)際上沒(méi)有任何反映的一項(xiàng)基礎(chǔ)研究成果,很難令人信服它會(huì)是一流的.盡管自動(dòng)控制理論和應(yīng)用是不可分割的對(duì)立統(tǒng)一的兩

6、方面,但作為研究工作者本身,兩者未必要兼顧.做基礎(chǔ)研究,只有全身心地去做,才有可能做出成績(jī).很難想象,一個(gè)人能同時(shí)在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究及技術(shù)開發(fā)等領(lǐng)域都是強(qiáng)者.國(guó)家自然科學(xué)基金委是支持自由探索和原始創(chuàng)新的主要機(jī)構(gòu),多年來(lái)對(duì)自動(dòng)控制基礎(chǔ)研究做了有力的支持.今后,不僅基金委還有我們?nèi)w自動(dòng)化界的同行們,一定會(huì)一如既往,摒棄急功近利的短視行為,用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光來(lái)看待自動(dòng)控制基礎(chǔ)研究的重要作用,加強(qiáng)對(duì)它的支持[2].3系統(tǒng)控制基礎(chǔ)研究的挑戰(zhàn)性課題自動(dòng)控制理論在近50年里得到很大發(fā)展.對(duì)機(jī)制較簡(jiǎn)單、環(huán)境較理想、控制目標(biāo)單一的系統(tǒng),在理論上得到較好解決,并

7、且得到大量成功的應(yīng)用,例如線性二次指標(biāo)控制、卡爾曼濾波、自校正調(diào)節(jié)器等.那么這個(gè)學(xué)科在21世紀(jì)里還要做什么?1)實(shí)際系統(tǒng)往往十分復(fù)雜,可能具有“非線性”、“多層次”、“強(qiáng)耦合”、“無(wú)窮維”、“隨機(jī)性”、“不確定性”等多種復(fù)雜特性的組合.例如大型射電望遠(yuǎn)鏡或大型天線陣的控制,它包含了非線性、無(wú)窮維、隨機(jī)、不確定性等因素,這類問(wèn)題不能用傳統(tǒng)意義下某一類系統(tǒng)的控制理論就能徹底解決的,更不要說(shuō)諸如大型石油化工連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程、大型網(wǎng)絡(luò)的通信和控制等,這類系統(tǒng)規(guī)模大、層次多、耦合強(qiáng)、環(huán)境復(fù)雜,它們的的建模和控制,涉及到多體系建模和多目標(biāo)控制,用現(xiàn)有的控制

8、理論很難解決.2)多學(xué)科交叉中出現(xiàn)的控制問(wèn)題,例如經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、生物、基因等領(lǐng)域中出現(xiàn)的控制問(wèn)題、和量子計(jì)算機(jī)有關(guān)的量子系統(tǒng)的控制等,需要綜合運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算科學(xué)、現(xiàn)代數(shù)