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钱学森和工程控制论:对我国航天事业发展做出了重大贡献
在我国航天事业发展的过程中,战略科学家钱学森所做出的贡献也不可磨灭。20世纪50年代初,钱学森将控制论发展成为一门新的技术科学——工程控制论,为导弹与航天器的制导理论奠定了基础,对中国的火箭导弹和航天事业的迅速发展做出了重大贡献。
培养了新中国第一代自动控制理论人才
1956年,钱学森在中国科学院力学研究所举办工程控制论培训班,向学生传授他在美国的最新研究成果。培训班的教材就是他的名著《工程控制论》,每周集中讲课一次,整整坚持了一年全部讲完。
绿色为《工程控制论》影印本,蓝色为英文《工程控制论》首版
自动控制理论是自动化科学技术的分支学科,自动化技术已经渗透到人类生产和社会生活的各个领域,自动化程度已经成为衡量一个国家科学技术和经济发展水平的重要标志。
自动化技术早在上世纪40年代就被引入我国,但一直到50年代中期才真正开始走上发展之路。
当时,由钱学森等一批海外归来的专家带回了先进的理论和技术,其中最著名的就是钱学森的《工程控制论》一书,它不仅是工程控制理论的重要奠基石,也为自动化科学技术的发展指明方向。
《工程控制论》中文版
在钱学森等科学家的推动下,1956年制定的《十二年科学技术发展规划》,将自动化列为重点新兴学科,并在此基础上建立了一批研究机构,培养了新一代的研究人才。
当时,一方面积极开展元件、仪表、远动技术、计算机等基础技术研制,同时也不失时机地组织新理论和新技术的跟踪,并作出了许多重要贡献。
钱学森的工程控制论首先解决了一批工程实际中的控制论问题,并在不断探索各种复杂性层次系统运动规律的基础上,结合我国国防和国民经济建设的需要,提出和解决了大系统、复杂系统和复杂巨系统的组织管理和控制中的大量理论和实践问题。
钱学森的《工程控制论》一书1954年在美国出版,1958年出了中文版。这本书为中国培养了一代自动控制理论的人才。
1956年9月,科学普及出版社出版了钱学森编著《从飞机导弹说到生产过程自动化》小册子,向人民群众广泛普及自动化知识。
《从飞机导弹说到生产过程自动化》首版
创建了中国特色的系统与控制学科体系
1957年5月,钱学森和沈尚贤、钟士模、陆元九、郎世俊等科学家发起成立中国自动化学会。1957年,钱学森在筹备成立中国自动化学会的同时就创办了会刊《自动化》杂志,国内外公开发行,1961年改刊名为《自动化学报》。半个世纪以来,《自动化学报》为普及自动化知识和促进自动化科学技术领域的学术交流作出了重要的贡献。
1963年,国际控制联合会(IFAC)第二届世界代表大会举行,钱学森推荐年轻学者宋健和韩京青撰写论文参加国际学术交流。我国是IFAC的第一批成员国和发起者之一。钱学森当选IFAC第一届理事会理事。
上世纪80年由宋健主持修订钱学森《工程控制论》
上世纪50年代后期到60年代前期,在绝大多数经典控制专家们还未意识到现代控制理论已在悄然发展的时候,钱学森看到了现代控制理论正在形成的发展趋势,看到了它的发展对制导和导航的重要作用,并且认识到这个新的发展方向是自动控制与数学的交叉。
他提出要有一支中国自己的控制论与工程结合的队伍,必须建立一个研究室,发展控制理论。
1961年钱学森提出由国防部五院与中国科学院共建一个控制理论研究室,设在中科院数学研究所。控制理论研究室成立不久,在钱学森的建议下,由关肇直、宋健共同发起,于1962年11月27日至12月3日在天津召开了全国第一次现代控制理论学术研讨班。
钱学森出席了会议并发表讲话。他提醒大家,密切注意国际上控制理论发展的同时,要研究我们导弹研制中提出的控制理论问题,强调研究理论者要了解实际问题,并形象地指出“只站在水边不够,要敢于‘下水’,善于‘下水’”。
随后,还召开了自动控制理论专业、模拟技术及远动技术等学术会议。
钱学森部分系统与控制学科著作
大系统理论是系统工程学发展的一个新阶段。1985年,钱学森在《大系统理论要创新》的讲话中指出,大系统理论属于技术科学,要注意利用知识和经验,并接受基础层次的系统学的指导。此外,还建议结合国家宏观社会经济问题组织交叉学科合作研究。
半个多世纪以来,钱学森组织指导我国新一代工程控制论研究人员,在工程控制系统设计方面,发展了多变量控制理论、最佳控制理论、自适应控制理论、研究了自学习、自组织系统。
在工程控制技术方面,促进了电子计算机在国防和国民经济部门的广泛采用,促使生产过程自动化向多机、机组自动化以及综合自动化发展。
当时很少有人知晓的现代控制理论,在钱学森的推动下,在国内已成为生机勃勃、并向多学科渗透的主导学科。
而由钱学森建议和推动下创建的控制理论研究室,现在已经发展成为中国科学院系统控制重点实验室,属于数学与系统科学研究的系统科学研究所。