这一系列我们将眼光投向过去,介绍控制科学在中国的发展史,控制科学在中国的萌芽发展和兴起,在以往的文章当中,是一个经常被忽视的选题,所以我们尝试通过本系列的文章来做一个初步的补充
首先需要说明的是,控制科学的一些方法当中的基本思想,因为其广泛的适用性,诸如反馈、优化、累加等,在中国古代典籍当中往往有所体现,这些先贤的珍贵思想和遗产,为控制科学在中国的传播和发展提供了基础
钱学森先生在回顾控制科学的发展时,曾经这样说过,控制理论的发展,在很大程度上得益于数学理论与方法,自1868年麦克斯韦开辟了用数学方法研究控制系统问题的途径以来,数学在控制理论中越来越重要
控制理论这个名词作为一个科学名词,诞生于西方的科学体系之下,因此,要讨论控制科学在中国的发展,首先从西方科学体系的传入开始
晚清时期,传教士和洋务派通过开办新式学堂学习西方科学技术,比如,1842年以后,教会学校在香港,广州,厦门,福州,宁波和上海竞相成立到1860年,开设各类学校50余所,培养学生1000余人,其中,马礼逊学校最早将近代工程学的知识纳入了课程的体系当中,开设初等机械学课程,熟悉控制理论发展史的读者都清楚,控制理论前期几个代表性的成果,基本上都是从机械学演变而来的,因此,这也算是控制理论在中国教学体系当中比较早的出现点
这些新式学堂着重强调数学课程的作用,并且在理论课程之外,也开设诸如机械,土木,法律,采矿,冶金,电器等课程,除了开办新式学堂,还通过派遣留学生,翻译书籍,创办报纸,共同促进了控制科学相关知识在国内的传播
有了这些作为基础,创办大学教育成为可能,随着多所大学的陆续建立,控制科学在高等教育领域产生了萌芽和发展
这里我们介绍几位代表性人物,用这些代表性人物的事迹,去重温那个萌芽的时代
首先要提到的是控制论创始人维纳的合作者李郁荣,他于1924年赴美国麻省理工学院留学,在该校相继取得本硕博学历在控制论之父维纳的指导下,完成博士论文,1932年回国,在清华大学任教担任电工系教授,讲授电工原理,电工数学,电力传输与配电工程,电讯网络等课程,1946年,因战事影响返回麻省理工学院任教,参与完善经典控制论频域方法,他在麻省理工学院为研究生开设的最优线性系统课程,被维纳认为是控制论的基础之一。
1947年到1948年,美国相继出版两本关于伺服机件原理的教材,建立了现在广泛使用的频率法,在中国,萨本栋和张钟俊是较早传播此理论的学者,1946年,萨本栋在中国电机工程师学会第九届年会上作了关于伺服机件的讲座,讨论了一些数理定义和伺服机件的管制方法,这里提到的管制即后来所称为的控制
受该讲座影响,时任电信研究所的张钟俊先生转向自动控制,在国内开辟了这个领域研究,1948年开设课程,向研究生讲授控制理论,1950年,在中国科学院长春机电研究所再次讲授课程,至此,中华大地上开始了控制理论的教学和研究工作
当然,提到自动控制在中国的发展,不能缺少的是钱学森先生,1947年夏,钱学森先生在浙江大学,交通大学,清华大学发表题为工程与工程科学的学术讲演吸引国内学者对该领域的重视,进而大力发展工程科学,迅速改变落后面貌,受时局影响,钱学森先生对于工程科学的首次传播努力并未取得显著效果,国内此时并不具备发展工程科学的基本条件,还需要等待时机。
控制理论是来自于工程技术的总结和系统性的归纳,上面介绍的是理论的发展,而随着近代工业的建立,机械与电气设备的广泛应用,中国的工程技术也取得了显著的发展,形成了一系列的机械制造基地和初步的制造技术标准,这些进展都为新中国成立后控制科学的建制化发展提供了理论基础和物质准备
新中国成立后,这个时机终于来了,随着国家建设与发展的需要,控制科学在中国的建制化发展历程正式开启,除了最早在中国讲授控制理论课程的张钟俊以外,早期领军人物还有,将工程控制论引入国内并创设相关研究机构的钱学森,在清华大学主持建立工业企业自动化专业,并筹建全国第一个自动控制系担任系主任的钟士模,在东北工学院主持创办工业电气化与自动化专业的朗世俊,创立了中国最早的过程控制专业的方崇智,以及第一本在中国出版的控制科学领域的著作《自动控制原理》的作者刘豹。以上各位前辈都为控制科学在中国的建制化做出了卓越贡献
除了卓越人物,控制科学在国内的发展还离不开各类研究机构,高等院校,学术组织等的共同努力。
这里按照时间顺序简单的理一下国内控制科学一些机构的成立时间,20世纪50年代曾举办过自动化专业的研究生班,并以公派的形式派遣相当数量的留学生,1954年,天津电气传动设计研究所成立,1955年,北京机械工程与自动化研究所成立,1956年,上海工业自动化仪表研究所成立,1956年十月,中科院自动化所成立,同年,中科院力学所成立了由许国志主持的运筹学组,1957年五月,在钱学森等人的倡议下,开始筹备中国自动化学会,1961年,中国自动化学会在天津正式成立,同年,在钱学森的建议下,中科院数学所成立了由关肇直主持的控制论研究室,该研究室组织了现代控制理论的讨论班,并特别鼓励青年研究人员关注现代控制工程实际问题,积极跟踪控制论发展的新动向,1967年,北京控制工程研究所成立,1973年,冶金自动化研究所成立,以上的研究机构都为中国控制科学的发展做出了突出贡献
中国的控制科学代表性的应用在于航天领域,特别是卫星的发展,1970年4月24日,我国第一颗人造卫星东方红一号发射成功见证了新中国国防科技工作者的坚韧与坚辛,控制科学与技术真正的在中国土地上生根发芽。
自1979年起,每年召开一次全国性的中国控制会议,自动控制理论与技术研究逐步走向正轨,自20世纪80年代以来,在工业过程控制,国防,工业等社会发展需求的强劲推动下,自动控制领域的研究机构增多,学术交流活动增多,高等教育体系日趋完善,下面简单列一下国内具有代表性的高校自动化相关专业所在学院或者系,按拼音首字母为序
北京大学工学院,北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京理工大学自动化学院,北京科技大学自动化学院,北京邮电大学自动化学院,北京工业大学人工智能与自动化学院,北京化工大学自动化系,渤海大学,重庆大学自动化学院,东北大学信息科学与工程学院,东南大学自动化学院,东华大学自动化系,电子科技大学自动化工程学院,大连理工大学控制科学与工程学院,广东工业大学自动化学院,国防科学技术大学,哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨工程大学自动化学院,杭州电子科技大学自动化学院,湖南大学自动化系,华南理工大学自动化科学与工程学院,华东理工大学信息科学与工程学院,华东交通大学电子与自动化工程学院,华中科技大学,华北电力大学控制与计算机工程学院,吉林大学,江南大学物联网工程学院,江苏大学,兰州大学,兰州理工大学,辽宁大学,辽宁工业大学,南昌大学,南京理工大学自动化学院,南京航空航天大学自动化学院,南开大学自动化系,清华大学自动化系,上海交通大学自动化系,上海大学自动化系,山东大学控制科学与工程学院,山东科技大学电气与自动化工程学院,同济大学控制科学与工程系,天津大学电气自动化与信息工程学院,武汉科技大学自动化系,西安交通大学电子与信息工程学院,西安电子科技大学自动化系,西北工业大学自动化学院,西安理工大学自动化与信息工程学院,西南交通大学电气工程学院,西南科技大学信息工程学院,燕山大学自动化系,中南大学自动化学院,中国海洋大学,中国科学技术大学自动化系,郑州大学自动化系,浙江大学控制科学与工程学院,浙江工业大学信息工程学院等等等。到今天为止,自动化专业已在国内到处开花,无论上边提到还是因为篇幅有限没专门提到的研究机构与高等院校,都为控制科学在中国的发展作出了自己的贡献。
在研究机构和高等院校的共同努力下,在各界学者的辛苦探索下,中国的控制科学发展取得了卓越的进步,发展成为了具有多个分支的综合性学科,下一篇文章,我们将介绍分支的具体情况
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